DE3688432T2

DE3688432T2 -

Info

Publication number: DE3688432T2
Application number: DE89123458T
Authority: DE
Inventors: Toshio Edogawa-Ku Tokyo 133 Hino; Yoji Ota-Ku Tokyo 146 Houki; Yoshio Yokohama-Shi Kanagawa 223 Iino; Hirotoshi Tama-Ku Kawasaki-Shi Kanagawa 214 Ikuta; Akio Funabashi-Shi Chiba 273 Nakanishi; Kazuhisa Kawasaki-Shi Kanagawa 215 Suetani
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1985-07-02
Filing date: 1986-07-02
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2006-07-03
Also published as: EP0369494A3; DE3650061D1; DE3681775D1; EP0369494A2; US4878088A; DE3650061T2; EP0365056B1; DE3688432D1; CA1281364C; EP0215550A1; EP0365056A3; EP0215550B1; EP0365056A2; EP0369494B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrofotographischen Druckapparat.
Ein elektrofotographischer Druckapparat umfaßt im allgemeinen als seine Hauptkomponenten: eine lichtempfindliche Trommel mit einem Bildträger- oder Bilderzeugungselement, zum Beispiel aus einer lichtempfindlichen Schicht aus amorphem Selen, die auf einer metallischen, zylindrischen Oberfläche ausgebildet ist; eine Elektrisier- oder Ladungseinheit zum gleichförmigen Aufladen der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel mittels Glimmentladung etc., um die lichtempfindliche Trommel lichtempfindlich zu machen; eine Belichtungseinheit, um ein elektrostatisches, latentes Bild auf der so lichtempfindlich gemachten Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel zu bilden, indem ein Laserstrahl, der durch die aufzuzeichnende Information moduliert ist, eingestrahlt wird; eine Entwicklungseinheit zum Entwickeln des elektrostatischen, latenten Bildes, welches von der Belichtungseinheit gebildet worden ist, mit einem Toner; eine Übertragungseinheit zum Übertragen des Tonerbildes, welches von der Entwicklungseinheit gebildet worden ist, auf Papier; und eine Fixiereinheit zum Fixieren des Tonerbildes, welches von der Übertragungseinheit auf das Papier übertragen worden ist, durch Hitzeschmelzen etc.
In der Entwicklungseinheit mit der obigen Anordnung wird der Toner, welcher eine elektrische Ladung entgegengesetzter Polarität zu jener des elektrostatischen, latenten Bildes besitzt, das auf der lichtempfindlichen Trommel gebildet wurde, durch elektrostatische Anziehung zum latenten Bild angezogen. Im allgemeinen wird ein gepulverter Toner verwendet, und der gepulverte Toner wird mit einem Eisenpulver, etc., gemischt, welches als "Träger" bezeichnet wird, um den gepulverten Toner mit der elektrischen Ladung zu versehen. Dieses Gemisch ist als "Zweikomponenten-Entwickler" oder einfach als "Entwickler" bekannt. Wenn der Toner und der Träger in der Entwicklungseinheit gemischt werden, tritt eine Reibungsaufladung auf, welche die elektrische Ladung für den Entwickler zur Verfügung stellt.
Im allgemeinen wird ein Mischungsverhältnis des Toners (Tonerkonzentration) im Gewichtsprozentsatz ausgedrückt und beträgt zum Beispiel 4%. Da sich die Tonerkonzentration während der Verwendung allmählich verringert, muß die Tonerkonzentration überwacht und Toner zugeführt werden, wenn die Tonerkonzentration ein vorbestimmtes Limit erreicht.
Im oben beschriebenen elektrofotographischen Apparat wird eine Schicht mit einer bestimmten Dicke des Entwicklers an der Peripherie der Entwicklungswalze gebildet, indem die magnetische Wirkung auf eine bekannte Weise ausgenutzt wird. Dann wird die Entwicklungswalze gedreht, so daß die Schicht das Bilderzeugungselement berührt.
Wie oben erwähnt, wird der Toner von der Entwicklungswalze auf das elektrostatische, latente Bild, welches auf dem Bildträgerelement gebildet ist, durch elektrostatische Wirkung übertragen, und die Anziehungskraft ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands.
Ein Spalt zwischen dem Bilderzeugungselement und der Entwicklungswalze muß daher genau auf einem erwünschten Wert aufrechterhalten werden.
Um den Spalt zwischen dem Bilderzeugungselement und der Entwicklungswalze mit einem vorbestimmten Wert aufrechtzuerhalten, ist der folgende Aufbau gemäß einem früher in Betracht gezogenen Apparat angenommen worden.
Die US-A - 4 426 148 offenbart einen Druckapparat mit einer abnehmbaren Entwicklungseinheit mit einem Gehäuse zum Halten von Entwicklerpulver und einer Entwicklungswalze zur Verwendung beim Entwickeln eines elektrostatischen, latenten Bildes, welches auf einem Bildträgerelement des Apparates durch Übertragen von Entwicklerpulver auf das latente Bild gebildet wird, welches Bildträgerelement an seinen entgegengesetzten Enden im Apparat von einem ersten und einem zweiten Halteelement getragen wird. Im Apparat der US-A - 4 426 148 werden Vorsprünge, die auf dem Gehäuse der Entwicklereinheit vorgesehen sind, auf Stoß mit korrespondierenden Vorsprüngen auf dem Hauptkörper des Apparates gebracht, wodurch die Entwicklungseinheit relativ zum Bildträgerelement lokalisiert wird. Zusätzlich dazu, die Möglichkeit von Positionierungsfehlern in Betracht ziehen zu müssen, die durch Variation in der exakten Position der Vorsprünge auf dem Gehäuse der Entwicklereinheit und den korrespondierenden Vorsprüngen auf dem Hauptkörper des Apparates entstehen können, müssen jedoch auch Variationen in der genauen Position der Entwicklerwalze in Bezug auf das Gehäuse der Entwicklereinheit in Betracht gezogen werden.
Auf Grund der Akkumulierung dieser Fehler, sofern nicht die Lager für die Entwicklungswalze und die Vorsprünge auf dem Gehäuse der Entwicklereinheit und dem Apparatekörper mit sehr hoher Präzision ausgeführt und eingepaßt sind, entstehen beträchtliche Fehler im Spalt zwischen dem Bildträgerelement und der Entwicklungswalze.
In einem weiteren, früher in Betracht gezogenen Apparat ist ein Paar von Walzenlagern für ein Gehäuse der Entwicklungseinheit vorgesehen, und die Walzenlager werden veranlaßt, jeweils die Peripherien beider Enden des Bilderzeugungselementes zu berühren.
In einem weiteren, früher in Betracht gezogenen Apparat sind Walzenlager koaxial an beiden Enden der Entwicklungswalze angeordnet, und die Peripherien der Walzenlager werden veranlaßt, die Peripherien von beiden Enden des Bilderzeugungselementes zu berühren.
In diesen Apparaten kann der Spalt zwischen dem Bilderzeugungselement und der Entwicklungswalze geändert werden, was der Haftung des Toners zuzuschreiben ist.
Es ist daher wünschenswert, einen Druckapparat vorzusehen, der eine Einheit enthält, in welcher der Spalt zwischen dem Bilderzeugungselement und der Entwicklungsrolle genau aufrechterhalten wird, während ermöglicht wird, daß die Walze und das Gehäuse auf einfache Weise abgenommen oder ersetzt werden können, wenn dies notwendig ist.
Das Bildträgerelement eines weiteren Apparates des Standes der Technik (EP-A - 0 144 056) besitzt Montageelemente mit Führungsnuten, entlang welcher vorstehende Abschnitte des Entwicklergehäuses bewegt werden, bis Kontaktränder des Entwicklergehäuses an Kontaktoberflächen der Montageelemente stoßen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Druckapparat vorgesehen mit einer abnehmbaren Entwicklungseinheit mit einem Gehäuse zum Halten von Entwicklerpulver und einer Entwicklungswalze zur Verwendung beim Entwickeln eines elektrostatischen, latenten Bildes, welches auf einem Bildträgerelement des Apparates durch Übertragen von Entwicklerpulver auf das latente Bild gebildet wird, welches Bildträgerelement an seinen entgegengesetzten Enden im Apparat von einem ersten und einem zweiten Halteelement getragen wird; dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Lokalisierungselemente, die an den Halteelementen befestigt sind, mit entsprechenden Nuten versehen sind, zum Aufnehmen eines ersten bzw. eines zweiten Montageelementes, die an entgegengesetzten Axialenden der Entwicklungswalze so angeordnet sind, daß ein gewünschtes operatives Positionieren der Entwicklungswalze im Apparat erzielt werden kann, indem das erste und das zweite Montageelement in die Nuten, an ihren jeweiligen ersten Enden, eingefügt und diese Montageelemente entlang der Nuten in einen Eingriff mit Widerlagerabschnitten an jeweils entgegengesetzten Enden dieser Nuten bewegt werden.
Da auf diese Weise die Welle der Entwicklerwalze direkt an den Apparat gefügt ist, können weniger Positionierungsfehler auftreten, und der erwünschte Spalt zwischen dem Bildträgerelement und der Entwicklungswalze können leichter erreicht und aufrechterhalten werden.
Nun wird beispielhaft auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in welchen die:
Fig. 1, 2(A) und 2(B) jeweils Ansichten einer abnehmbaren Entwicklungseinheit zeigen, zur Verwendung beim Erklären einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 2(B) eine Ansicht entlang der Linie A-A in Fig. 2(A) ist;
Fig. 3 eine Ansicht einer Positionierungsstruktur zur Verwendung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 4 eine Ansicht entlang der Linie I-I in Fig. 3 ist;
Fig. 5 eine Ansicht entlang der Linie II-II in Fig. 3 ist;
Fig. 6 bis 8 jeweils Ansichten einer Regulierungseinheit zur Verwendung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, in welchen die Fig. 6 brauchbar ist, zum Erklären des Prinzips der Betriebsweise einer Regulierungseinheit, Fig. 7 eine perspektivische, teilweise gebrochene Ansicht zeigt und Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Regulierungseinheit zeigt;
Fig. 9 und 10 Graphe sind;
Fig. 11 eine vertikale Querschnittsansicht einer Entwicklungseinheit zeigt, in welcher eine Positionierungsstruktur verwendet werden kann, die die vorliegende Erfindung verkörpert;
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Entwicklungseinheit von Fig. 11 zeigt;
Fig. 13 eine Ansicht eines anderen Abschnitts der Entwicklungseinheit von Fig. 11 zeigt;
Fig. 14 ein Diagramm zur Verwendung beim Erklären eines Prinzips der Betriebsweise des Abschnitts von Fig. 13 ist;
Fig. 15 ein Graph ist;
Fig. 16 eine Seitenansicht der Entwicklungseinheit zeigt, die in Fig. 11 gezeigt ist;
Fig. 17 eine Grundrißansicht entlang der Linie G-G in Fig. 16 zeigt;
Fig. 18 einen Druckapparat zeigt, der die vorliegende Erfindung verkörpert;
Fig. 19 eine schematische Ansicht eines Teils des Apparates zeigt, der in Fig. 18 gezeigt ist; und
Fig. 20 ein Graph ist.
Das Prinzip einer abnehmbaren Entwicklungseinheit zur Verwendung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Fig. 1 und 2(A) und 2(B) beschrieben.
In Fig. 1 steht die Ziffer 101 für ein Bildträger- oder Bilderzeugungselement; 102 für eine Entwicklungswalze; 103 für ein erstes Trägerelement, welches an einem Ende einer Welle der Entwicklungswalze 102 angebracht ist; 104 für ein zweites Trägerelement, welches am anderen Ende der Welle der Entwicklungswalze 102 angeordnet ist; 109 und 110 für ein Paar Halteelemente (Seitenrahmen) zum Halten des Bilderzeugungselementes 101; 107 für ein erstes Paßelement, welches an eines (109) der Halteelemente fixiert ist, um das erste Trägerelement 103 darin einzufügen; und 108 für ein zweites Paßelement, welches an das andere Halteelement 110 fixiert ist, um das zweite Trägerelement 104 darin einzufügen.
In der Entwicklungseinheit von Fig. 1 ist die Akkumulierung von Dimensionierungsfehlern reduziert, indem nur zwei Elemente vorgesehen sind, das sind das Halteelement 109 (oder 110) und das Paßelement 107 (oder 108), welche zwischen das Bilderzeugungselement 101 und die Entwicklungswalze 102 geschaltet sind. Die Peripherie des Bilderzeugungselementes 101, an welchem der Entwickler zu haften neigt, wird für das Positionieren nicht verwendet, wodurch die Genauigkeit eines Spaltes zwischen dem Bilderzeugungselement 101 und der Entwicklungswalze 102 verbessert wird.
In den Fig. 2(A) und 2(B) ist eine ähnliche Entwicklungseinheit gezeigt, welche Einheit eine Magnetentwicklungswalze vom Drehungsbüchsentypus ist. In der Figur stehen die in Fig. 1 gezeigten Bezugsziffern für ähnliche Teile, und ferner stehen die Bezugsziffern 111 und 112 für Walzenlager, die auf Halteelementen 109 und 110 fixiert sind, um eine rotierende Welle eines Bilderzeugungselementes 101 zu tragen; steht 113 für ein Antriebsgetriebe, welches an einem Ende einer Welle des Bilderzeugungselementes 101 vorgesehen ist; steht 114 für einen Führungsbolzen, der auf einer Seite eines stationären Magneten vorgesehen ist, mit einem ersten Montageelement 114A, und vorgesehen an einer Seite einer Welle der Entwicklungswalze 102; 115 für ein Walzenlager, welches auf einer Rotationsbüchsenseite vorgesehen ist, welches Walzenlager 115 ein zweites Trägerelement auf der anderen Seite der Welle der Entwicklungswalze 102 ist; 116 für ein erstes Lokalisierungselement oder Anschlag, der am Halteelement 109 fixiert ist, welcher erste Anschlag 116 ein Paßelement ist, um den Führungsbolzen 114 aufzunehmen; 117 für ein zweites Lokalisierungselement oder Anschlag, der am Halteelement 110 fixiert ist, welcher zweite Anschlag 117 ein Paßelement ist, um das Walzenlager 115 darin aufzunehmen; 118 für ein Gehäuse der Entwicklungseinheit; und 119 für ein Antriebsgetriebe zum Antreiben einer Büchse der Entwicklungswalze 102.
In der obigen Anordnung wird das Bilderzeugungselement 101 von einem Paar der Halteelemente 109 und 110 über die Hochpräzisionswalzenlager 111 und 112 getragen.
Daher kann einfach durch Fixieren des ersten und zweiten Anschlags 116 und 117 mit einem Paar der Halteelemente 109 und 110 mittels Präzisionspositionierungsbolzen etc. die Entwicklungswalze 102 mit hoher Genauigkeit in Bezug auf das Bilderzeugungselement 101 positioniert werden.
Da der Führungsbolzen 114 und das Walzenlager 115 außerhalb des Gehäuses 118 der Entwicklungseinheit angeordnet sind, werden sie mit dem Entwickler nicht kontaminiert.
Wie oben beschrieben, kann die Positionierungsstruktur einen erwünschten Spalt zwischen dem Bilderzeugungselement und der Entwicklungswalze mit hoher Genauigkeit aufrechterhalten, so daß die Aufzeichnungsqualität stabil wird.
Eine Entwicklungseinheit zur Verwendung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Fig. 3, 4 und 5 mit mehr Details beschrieben.
Das Gehäuse 118 der Entwicklungseinheit nimmt auf: die Entwicklungswalze 102, eine Rührrolle 126, die eine Schnecke (welche später beschrieben wird) und eine Tonerzuführwalze 127 aufweist, zum Zuführen des Toners aus einem Bunker (nicht gezeigt), der über dem Gehäuse 118 angeordnet ist, zum Gehäuse 118. Die Welle 114 der Entwicklungswalze 102 ist an einer magnetischen Walze (wird später zu beschreiben sein) fixiert, die innerhalb der Entwicklungswalze 102 angeordnet und in Bezug auf das Gehäuse 118 der Entwicklungseinheit nicht drehbar ist. Eine weitere Welle 130 der Entwicklungswalze 102 ist mit einer äußeren Büchse der Entwicklungswalze 102 verbunden und ist durch ein Lager 128 in Bezug auf das Gehäuse 118 drehbar. Um die Welle 130 herum, innerhalb des Gehäuses 118, ist eine Abdichtung 125 vorgesehen, um zu verhindern, daß der Toner in das Lager 128 eindringt. Die Welle 130 wird in einer Führungsnut 117a (Fig. 4) des Anschlags 117 durch das Lager 115 aufgenommen. Der Anschlag 117 ist am Seitenrahmen 110 fixiert, um einen End- oder Widerlagerabschnitt 117b (gegen welchen das Lager 115 stößt) der Führungsnut 117a an einer Stelle fixiert ist, die von einer Welle 129 der lichtempfindlichen Trommel 101 durch einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Eine Antriebswelle 131 geht durch den Anschlag 117, und ein Getriebe 124, welches an die Antriebswelle 131 angepaßt ist, greift in das Getriebe 119 ein, welches an der Welle 130 der Entwicklungswalze fixiert ist, um sie zur Rotation anzutreiben. Eine Nutenscheibe 123 ist an die Welle 131 außerhalb des Seitenrahmens 110 fixiert und mit einem Motor 121 über geeignete Mittel, wie einen Riemen und ein Getriebe, verbunden. Die Ziffer 122 steht für ein Getriebegehäuse. Der Motor 121 treibt auch eine Nutenscheibe 113, die an der Welle 129 der lichtempfindlichen Trommel 101 fixiert ist, über einen Synchronriemen 120 an, wodurch die lichtempfindliche Trommel 101 angetrieben wird.
Ähnlich zum Anschlag 117 ist der andere Anschlag 116 mit einer Führungsnut 116a versehen, die einen End- oder Widerlagerabschnitt 116b besitzt, gegen welchen das Montageelement 114A der Welle 114 der Entwicklungswalze 102 stößt (Fig. 5). Um einen Abstand "L" zwischen dem Führungsnutenendabschnitt 116b des Anschlags 116 und der Welle 129 der lichtempfindlichen Trommel 101 auf einem vorbestimmten Wert aufrechtzuerhalten, ist der Anschlag 116 mit hoher Genauigkeit am Seitenrahmen 109 fixiert.
Gemäß der obigen Anordnung wird die Entwicklungseinheit in einen Druckapparat in einer Richtung eingebracht, die durch die Pfeilmarkierung P angezeigt ist, und die Wellen 114 und 130 (oder vielmehr das erste und zweite Montageelement 114A, 115) der Entwicklungswalze werden von den Führungsnuten 116a und 117a der Anschläge 116 beziehungsweise 117 aufgenommen, um die Endabschnitte 116b beziehungsweise 117b zu erreichen. In diesem Zustand wird die Entwicklungseinheit auf eine solche Weise gehalten, damit ein Spalt G (Fig. 5) zwischen der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 101 und der Oberfläche der Entwicklungswalze 102 mit einem erwünschten Wert aufrechterhalten wird, während ermöglicht wird, die Entwicklungswalze 102 ohne Schwierigkeit abzunehmen, wenn dies notwendig ist.
Eine Regulierungseinheit zur Verwendung im Apparat, der die vorliegende Erfindung verkörpert, wird nun mit Bezug auf die Fig. 6 bis 10 beschrieben. Die betreffende Regulierungseinheit ist Gegenstand der europäischen Patentanmeldung Nr. 86305134.8, aus welcher die vorliegende Anmeldung abgeteilt ist.
In einigen früher vorgeschlagenen elektrofotographischen Aufzeichnungsapparaten, welche die Verwendung verschiedener Arten von Papier mit verschiedenen Breiten erlauben, kann die Tonerkonzentration in der Entwicklungseinheit in Richtung der Papierbreite ungleichförmig werden, falls Papiere mit einer engeren Breite als die Maximalbreite während einer langen Zeit verwendet werden, und danach, falls ein Papier mit einer größeren Breite als die Breite jener Papiere verwendet wird, wird ein Unterschied in der Aufzeichnungsdichte in der Richtung der Papierbreite des breiteren Papieres auftreten. Dementsprechend wird der Druckapparat mit einer Regulierungseinheit versehen.
Fig. 6 zeigt eine Ansicht zur Verwendung beim Erklären des Prinzips der Regulierungseinheit. In der Figur steht die Ziffer 9 für eine Rührrolle oder Schnecke, die mit Paddeln oder Nuten versehen ist, die jeweils einen Schraubenwinkel in Bezug auf eine Achse der Schnecke aufweisen, welche Schnecke Entwicklungspulver, welches in einem Entwicklerreservoir 2 gelagert ist, gegen (Pfeilmarkierung A) und axial entlang (Pfeilmarkierung E) der Oberfläche der Entwicklungswalze 4 überträgt, um den Pulverentwickler für die Entwicklungswalze 4 zu liefern; 7'' für ein Pulverleitungselement oder Fließregulierplatte, um einem Stroms (Pfeilmarkierung C) des Pulverentwicklers, welches durch die Regelung eines Blattes 6 entfernt worden ist und welches sich auf Grund der Wirkung der Schwerkraft bewegt, eine Richtung (Pfeilmarkierung D) gegen jene Richtung (Pfeilmarkierung E) zu geben, in welche der Pulverentwickler von der Schnecke 9 übertragen wird. Die Fließregulierplatte 7'' ist mit einer Vielzahl von Hilfsrippen versehen, von welchen jede in Bezug auf eine Achse der Schnecke 9 geneigt ist, wie später beschrieben wird.
Der im Entwicklerreservoir 2 gelagerte Entwickler wird nämlich in die Richtung der Pfeilmarkierung A übertragen, um der Entwicklungswalze 4 geliefert zu werden, und der Entwickler, dem von der Fließregulierplatte 7'' die Richtung der Pfeilmarkierung D gegeben wurde, wird in die Richtung der Pfeilmarkierung E zurückgeführt.
Eine Regulierungseinheit, welche gemäß dem oben beschriebenen Prinzip operiert, ist als solche aus der EP-A - 0 125 497 bekannt.
Die Vorsehung einer Rührrolle und eines Pulverführelementes, wie sie in der EP-A - 0 125 497 vorgesehen sind, dient zu einem gewissen Ausmaß dazu, das Entwicklerpulver erneut zu verteilen, um eine gleichförmigere Auftragung auf die Entwicklerwalze vorzusehen. Es ist jedoch gefunden worden, daß diese Reguliereinheit verbessert werden kann.
Fig. 7 zeigt eine perspektivische, teilweise gebrochene Ansicht einer Regulierungseinheit zur Verwendung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Schnecke 9 ist mit einer Vielzahl von Paddeln versehen, die jeweils einen Schraubenwinkel in Bezug auf eine Achse der Schnecke 9 besitzen. Die Schnecke dreht sich in eine Richtung, die mit der Pfeilmarkierung A angegeben ist, um Pulverentwickler zu übertragen, der in einem Entwicklerreservoir 2 gelagert ist, in eine Richtung, die mit der Pfeilmarkierung E angezeigt ist, und in eine Richtung, die mit der Pfeilmarkierung A angezeigt ist, gegen den Umfang einer Entwicklungswalze 4, um den Pulverentwickler zur Entwicklerrolle 4 zu liefern.
Eine Fließregulierplatte 7'' ist mit einer Vielzahl von Rippen 7a versehen, die jeweils in Bezug auf eine Achse der Entwicklungswalze 4 geneigt sind, ähnlich der Führungsplatte 7, die im zuerst in Betracht gezogenen Beispiel gezeigt ist. Als ein Ergebnis wird der Entwickler, welcher durch die Regulierung eines Blattes 6 entfernt worden ist, und zum Entwicklerreservoir 2 zurückgebracht wird, in eine Richtung geführt, die mit der Pfeilmarkierung D angezeigt ist.
Ein Beispiel der Schnecke 9 ist in Fig. 8 gezeigt, in welcher die Schnecke 9 mit 8 Paddel 9a versehen ist, welche jeweils um 180 auf die Gesamtlänge (ungefähr 28 cm) der Schnecke 9 gedreht sind.
Fig. 9 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen den Schraubenwinkeln und den Übertragungskräften am Umfang und axial der Schnecke in Bezug auf die Änderung der Anzahl von Paddeln der Schnecke zeigt. Eine Ordinatenachse gibt die Menge des Toners an, die in einer Umfangsrichtung (je höher auf der Ordinatenachse in Fig. 9, desto größer die Menge, die übertragen wird), welche von der Schnecke geschaufelt und zur Entwicklungsrolle geliefert wird, sowie die Menge (je weiter die Ordinatenachse hinunter, desto größer die Menge) des Toners, welcher in einer axialen Richtung der Schnecke zurückgebracht wird, nachdem der Toner von der Entwicklungswalze zurückgespeist ist. Eine Abszissenachse gibt die Schraubenwinkel an. In diesem Fall gibt jeder Schraubenwinkelwert den Grad der Verdrehung jedes Paddels in Bezug auf die gesamte Länge der Schnecke (welche ungefähr 28 cm ist, ähnlich der gesamten Länge der Entwicklungswalze) an. Ein Bereich zwischen den geraden Linien "a" und "b", die im Graph gezeigt sind, ist jener, in welchem der Schraubenwinkel die Mengen ausgleicht, die in der Umfangs- und in der Axialrichtung übertragen werden. Dieser Bereich wird wie folgt definiert:
Falls ein einzelnes Papier mit einer Breite, welche die gleiche ist wie die gesamte axiale Länge der Entwicklungswalze, bedruckt wird, nachdem 1000 Papiere gedruckt worden sind, die jeweils eine Breite einer Hälfte der gesamten Achsenlänge der Entwicklungswalze aufweisen, ist ein Unterschied in der gedruckten Dichte zwischen einem Abschnitt des einzelnen Papiers, welches von einer Hälfte der Entwicklungswalze bedruckt worden ist, welche zum Drucken der 1000 Papiere verwendet worden ist, und dem anderen Abschnitt des einzelnen Papiers, welches von der anderen Hälfte der Entwicklungswalze bedruckt worden ist, die zum Drucken der 1000 Papiere nicht verwendet worden ist, innerhalb 0,2 des OD-Wertes.
Im Bereich zwischen den Linien "a" und "b" wird der Toner gleichförmig in der gesamten Länge der Entwicklungswalze gerührt, und der Unterschied in der Druckdichte ist so klein, daß er in der praktischen Verwendung ignoriert werden kann. Wie aus dem Graph ersichtlich ist, wird ein optimaler Aufbau mit 8 Paddel verwirklicht, die jeweils einen Schraubenwinkel von 180º besitzen.
Die Schnecke 9 erlaubt, daß jegliche Ungleichförmigkeit der Konzentration an Entwickler in einer Axialrichtung der Entwicklerwalze beträchtlich reduziert wird, ohne die Verschlechterung des Entwicklers zu beschleunigen und ohne die Anzahl von Bauteilen, verglichen mit den früher vorgeschlagenen Regulierungseinheiten, zu erhöhen.
Fig. 10 ist ein Graph, welcher einen Ausgleich zwischen einer Tonermenge zeigt, die von der Entwicklungswalze und von den Rippen geführt wurde, und der Tonermenge, die von der Schnecke in einer gegenläufigen Richtung zur geführten Richtung in Bezug auf den Neigungswinkel jeder Rippe übertragen wird. Ein Bereich zwischen den geraden Linien "c" und "d", die im Graph gezeigt sind, ist der eine, in welchem der Ausgleich zwischen den von den Rippen und der Schnecke übertragenen Mengen optimal und der Toner über die ganze Entwicklungswalze gleichförmig verteilt wird. Der Graph ist gemäß einer Schnecke mit acht Paddel, die jeweils einen Schraubenwinkel von 180º aufweisen, erstellt worden. Wie aus dem Graph ersichtlich ist, beträgt ein optimaler Neigungswinkel von jeder Rippe 40º bis 50º.
Eine Entwicklungseinheit zur Verwendung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher Entwickler, welcher in einem Entwicklergehäuse gelagert ist, auf einfache Weise ersetzt werden kann, wird nachstehend mit Bezug auf die Fig. 11 bis 20 beschrieben. Die betreffende Entwicklungseinheit ist Gegenstand einer anderen europäischen Patentanmeldung (Nr. 89123371.0), welche aus der Anmeldung Nr. 86305134.8 abgeteilt ist.
Fig. 11 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine Entwicklungseinheit 216 zur Verwendung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Tonerpatrone 202, welche frischen Toner enthält, ist über einem Gehäuse 201 der Entwicklereinheit angeordnet. Unter der Tonerpatrone 202 ist eine Tonerzuführwalze 203 zum Zuführen des Toners zum Entwicklergehäuse 210 vorgesehen. Eine Rührrolle 204 (das ist die oben beschriebene Schnecke) und eine Entwicklungswalze 205 sind im Gehäuse 201 der Entwicklereinheit angeordnet. Die Rührrolle 204 dreht sich in eine Richtung, die mit der Pfeilmarkierung c angegeben ist, um den Toner (nicht gezeigt) der peripheren Oberfläche der Entwicklungswalze 205 zuzuführen. Die periphere Oberfläche der Entwicklungswalze 205 umfaßt eine Drehbüchse (wird später zu beschreiben sein), welche sich in eine Richtung dreht, die mit der Pfeilmarkierung B angegeben ist, um den Toner auf eine lichtempfindliche Trommel (nicht gezeigt) durch eine Öffnung 208 zu liefern. Die Ziffer 206 steht für ein Blatt zum Regulieren der Dicke des Toners auf der Entwicklungswalze 205; und 207 für eine Rippe, um dem Toner, welcher vom Blatt 206 abgenommen worden ist, eine vorbestimmte Richtung zu geben, und um ihn gegen eine Achse der Rührrolle 204 zurückzubefördern. Die Entwicklungseinheit 216 ist im Apparat abnehmbar eingepaßt und mit einem Paßstück 215 versehen, welches am Rahmen des Apparates fixiert ist. Eine magnetische Walze (wird später zu beschreiben sein), die innerhalb der Entwicklungswalze 205 angeordnet ist, ist in Bezug auf das Entwicklergehäuses 201 starr fixiert. Ein Abschnitt der magnetischen Walze mit minimaler magnetischer Kraft ist so angeordnet, daß er im wesentlichen vertikal nach unten blickt, wie mit der Pfeilmarkierung A angegeben. Ein wahlweise öffnungsfähiger Auslaß oder Abdeckung 209 ist unter der Entwicklungswalze 205 angeordnet, um sich im wesentlichen über die desamte Länge der Entwicklungswalze 205 zu erstrecken. Die Peripherie der Abdeckung 209 ist zu einer Stufe 210 (Fig. 12) geformt, um eine Labyrinth- oder zusammenpassende Struktur aufzubauen, welche in die Peripherie einer Öffnung 201a eingepaßt wird, welche am Boden des Gehäuses 201 ausgebildet ist, um den Toner gänzlich am Austreten zu hindern. Die Abdeckung 209 ist am Gehäuse 201 durch Schrauben 244 durch Paßstücke 245 fixiert. Ein magnetischer Sensor 260 zum Detektieren der Tonerkonzentration ist an der Abdeckung 209 angebracht. Der magnetische Sensor 260 ist mit einem Antriebsabschnitt der Tonerzuführwalze 203 verbunden. Es ist vorzuziehen, den magnetischen Sensor 260 an einer Position zwischen der Entwicklungswalze 205 und der Rührrolle 204 anzubringen, wie später beschrieben wird.
Fig. 13 ist eine Ansicht, die die Konstruktion der Entwicklungswalze 205 zeigt. Eine magnetische Walze 211 (magnetische Anordnung) ist an einer Vielzahl von vorbestimmten Positionen magnetisiert und an ihren beiden Enden an den fixierten Wellen 212a und 212b fixiert. Die Büchse 213 ist über Lager 261 und 262 an die fixierten Wellen 212a und 212b angebracht. Die Büchse 213 umgibt die periphere Oberfläche der magnetischen Walze 211. Die Ziffer 263 steht für eine Abdichtung. Eine Antriebswelle 264 ist an der Büchse 213 fixiert, und ein Antriebsgetriebe 214 ist an der Antriebswelle 264 angebracht. Die Wellen 212a und 264 und ein Getriebe 214 entsprechen den Wellen 114 und 130, beziehungsweise dem Getriebe 119, die in Fig. 3 gezeigt sind.
Fig. 14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines magnetisierten Zustandes der magnetischen Walze 211 zeigt, und Fig. 15 ist ein Wellenformdiagramm, das die magnetische Kraft zeigt. Wie in Fig. 14 gezeigt, werden eine Vielzahl von N- und S-Polen (N&sub1;, N&sub2; und S&sub1; bis S&sub3;) auf der magnetischen Walze 211 mit vorbestimmten Intervallen α&sub1; bis α&sub5; magnetisiert. In diesem Fall tritt ein Abschnitt mit minimaler Magnetkraft zwischen den Polen S&sub2; und S&sub3; auf, wie aus Fig. 15 ersichtlich ist. Der Abschnitt mit minimaler Magnetkraft wird dazu gebracht, im wesentlichen vertikal nach unten zu blicken, wie von der Pfeilmarkierung A (Fig. 11) angezeigt.
Wie in Fig. 11 gezeigt, ist die Abdeckung 209 so angeordnet, daß sie zum Abschnitt mit der minimalen Magnetkraft blickt. Wenn der Toner ersetzt werden soll, wird die Entwicklungseinheit 216 aus dem Drucker herausgenommen und die Abdeckung 209 geöffnet, um den Toner vom Boden des Gehäuses abzuführen. Falls zu diesem Zeitpunkt die Büchse 213 gedreht wird, indem das Antriebsgetriebe 214 (Fig. 13) der Entwicklungswalze 205 händisch betrieben wird, wird der auf der Büchse verbleibende Toner die Büchse an einer tieferen Position, wo die Magnetkraft schwach ist, verlassen und aus dem Gehäuse abgeführt sein. Falls ferner das Antriebsgetriebe 214 für die Entwicklungswalze über geeignete Getriebemittel mit der Rührrolle 204 verbunden ist, wird die Rührrolle 204 zusammen mit der Entwicklungswalze durch Betreiben des Antriebsgetriebes 214 für die Entwicklungswalze gedreht. Dementsprechend wird der am Boden des Gehäuses verbleibende Toner von der Rührrolle 201 geschaufelt, um an die Peripherie der Entwicklungswalze 205 geliefert zu werden, und, wie oben erwähnt, verläßt der Toner die Walze an der tieferen Position, wo die Magnetkraft schwach ist, um aus dem Gehäuse abgeführt zu werden.
Fig. 16 ist eine Ansicht, die die Entwicklungseinheit 216 zeigt, die in einen Drucker eingepaßt ist. Die Entwicklungseinheit 216 ist an einen Rahmen 217 auf der Druckerseite montiert. Das Bezugszeichen "F" gibt die Einfügerichtung der Entwicklungseinheit und "E" ihre Abnahmerichtung an. Wie oben beschrieben, ist die Entwicklungseinheit 216 an eine vorbestimmte Stelle positioniert, indem die Welle 205a der Entwicklungswalze gegen den Anschlag 220 auf der Druckerseite gestoßen wird. Eine Platte 218 mit einem Loch 219 ist an einem Endabschnitt des Rahmens 217 angebracht. Das Paßstück 215 der Entwicklungseinheit 216 wird in das Loch 219 eingefügt, um die Entwicklungseinheit 216 an den Drucker zu fixieren. Die Entwicklungseinheit 216 kann sich in eine Richtung, die von der Pfeilmarke D angegeben ist, hinauf und hinunter bewegen, wobei die Welle 205a der Entwicklungswalze das Zentrum der Bewegung ist.
Fig. 17 ist eine Ansicht entlang der Pfeilmarkierungen G- G, die den Rahmen auf der Druckerseite, die in Fig. 16 gezeigt ist, zeigen. Die Bezugszeichen 217a und 217b stehen für Seitenrahmen. Die Ziffer 222 steht für ein Antriebsgetriebe für die Entwicklungseinheit, welches über einen Riemen 221 mit einem Motor (nicht gezeigt) verbunden ist.
Fig. 18 ist eine Ansicht, die die Konstruktion eines Laserdruckers zeigt, der die oben beschriebene Entwicklungseinheit 216 aufweist und die vorliegende Erfindung verkörpert. An einem Papierzuführabschnitt 237 werden Druckpapiere 236 nacheinander von einer Aufnahmewalze 235 herausgenommen und dem Drucker zugeführt. Um eine lichtempfindliche Trommel 231 herum sind nacheinander angeordnet: eine Einheit 232 zum gleichförmigen Laden; eine Latentbilderzeugungseinheit 234 zum Erzeugen eines latenten Bildes auf der lichtempfindlichen Trommel 231 mit einem Laserstrahl 233; die Entwicklungseinheit 216, wie oben beschrieben, zum Entwickeln des latenten Bildes durch Aufbringen eines Toners; eine Übertragungsladungseinheit 238 zum Übertragen des Tonerbildes auf das Druckpapier; eine Trennladungseinheit 242; einen Reiniger 239 und eine Entladungseinheit 243. Die Ziffer 240 steht für eine Fixiereinheit und 241 für einen Stapler zum Stapeln von gedruckten Papieren.
Die Fig. 19 und 20 sind Ansichten, die Paßpositionen des Tonerkonzentrationssensors der Entwicklungseinheit in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Um eine konstante Druckqualität zu erhalten, sollte die Tonerkonzentration auf einem konstanten Wert aufrechterhalten werden. Um dies zu erreichen, detektiert der Tonerkonzentrationssensor den Status der Tonerkonzentration, und der Toner wird zugeführt oder ersetzt, falls die Konzentration gesenkt wird. Fig. 19 ist eine schematische Ansicht, die die Entwicklungseinheit zeigt. Die Pfeilmarkierungen R und S geben den Fluß des Toners an. Die Ziffer 301 steht für eine lichtempfindliche Trommel; 321 für eine Rührrolle; 322 für eine Entwicklungswalze; 322 für ein Blatt und 324 für eine Platte, um dem Toner eine Richtung zu geben. Ein Tonerkonzentrationssensor 331 ist am Boden eines Gehäuses 340 und zwischen der Entwicklungswalze 322 und der Rührrolle 321 angeordnet. An dieser Position werden der Toner von der Entwicklungswalze und der Toner von der Rührrolle gemischt und fließen stets gleichförmig. Aus diesem Grund wird an dieser Position eine höchst zuverlässige Detektion der Tonerkonzentration durchgeführt, weil eine fehlerhafte Detektion aufgrund der Turbulenz des Tonerflusses, oder aufgrund der Ungleichförmigkeit der Konzentration, die von einem Unterschied im Tonerverbrauch an verschiedenen Stellen der Entwicklungswalze verursacht wird, verhindert wird.
Fig. 20 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Tonerkonzentration Cr und einem analogen Ausgang des Sensors in Bezug auf verschiedene Installierungspositionen des Sensors für die Tonerkonzentration zeigt. Im Graph entsprechen die Kurven A, B, C und D Installierungspositionen, die in der rechten oberen Seite des Graphs gezeigt sind und jeweils die gleichen Bezugszeichen besitzen.
Aus dem Graph ist das Folgende ersichtlich:
Im Fall der Kurve B gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Neigung Cr zum Analogausgang so steil, daß eine Änderung in der Konzentration genau detektiert werden kann.
Im Fall der Kurve A ist die Gesamtmenge an Toner an der Sensorinstallierungsposition klein, so daß die Detektion schwierig vorgenommen werden kann.
Im Fall der Kurven C und D, aufgrund des großen Einflusses der Paddel der Rührrolle, variiert der Analogausgang beträchtlich, so daß die Einstellung schwierig ausgeführt werden kann. Ferner ist die Neigung von Cr zum Analogausgang verringert, so daß eine hochgenaue Detektion nicht realisiert werden kann.
An der Position E ist der Tonerfluß nicht stabil, was einem Blatt 323 zuzuschreiben ist, welches eine Turbulenz im Fluß verursacht, so daß eine zuverlässige Detektion nicht realisiert wird.
Die zuverlässigste Konzentrationsdetektion wird daher dann vorgenommen werden, wenn der Sensor an der Position B angeordnet ist.

Claims

1. Druckapparat mit einer abnehmbaren Entwicklungseinheit mit einem Gehäuse (118) zum Halten von Entwicklerpulver, und einer Entwicklungswalze (102) zur Verwendung beim Entwickeln eines elektrostatischen, latenten Bildes, welches auf einem Bildträgerelement (101) des Apparates durch Übertragen von Entwicklerpulver auf das latente Bild gebildet wird, welches Bildträgerelement (101) an seinen entgegengesetzten Enden im Apparat von einem ersten und einem zweiten Halteelement (109, 110) getragen wird; dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Lokalisierungselemente (116, 117), die an den Halteelementen (109 bzw. 110) befestigt sind, mit entsprechenden Nuten (116a, 117a) versehen sind, zum Aufnehmen eines ersten bzw. eines zweiten Montageelementes (115, 114A), die an entgegengesetzten Axialenden der Entwicklungswalze (102) so angeordnet sind, daß ein gewünschtes operatives Positionieren der Entwicklungswalze (102) im Apparat erzielt werden kann, indem das erste und das zweite Montageelement (115, 114A) in die Nuten (116a, 117a), an ihren jeweiligen Enden, eingefügt und diese Montageelemente (115, 114A) entlang der Nuten (116a, 117a) in einen Eingriff mit Widerlagerabschnitten (116b, 117b) an jeweils entgegengesetzten Enden dieser Nuten (116a, 117a) bewegt werden.

2. Apparat, wie in Anspruch 1 beansprucht, in dem Endabschnitte des ersten und zweiten Montageelementes (115, 114A) außerhalb des Entwicklergehäuses (118) angeordnet sind.

3. Apparat, wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, in dem eine Welle (130) der Entwicklungswalze (102) von einem Getriebemechanismus (119, 124, 131) angetrieben wird.

4. Apparat, wie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch beansprucht, in dem die Entwicklungswalze (102) mittels eines Lagers (115) am ersten oder am zweiten Lokalisierungselement (117) montiert ist.

5. Apparat, wie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch beansprucht, mit einer Pulverentwickler-Regulierungseinheit, umfassend:

eine Rührrolle (9), die mit einer Vielzahl von Paddeln (9a) versehen ist, die sich jeweils im wesentlichen über die gesamte Länge der Walze entlang eines schraubenförmigen Weges um ihre Achse erstrecken, welche Walze um ihre Achse drehbar ist, um Entwicklerpulver, welches in einem Entwicklerreservoir (2) der Einheit gelagert ist, wenn sie in Verwendung ist, gegen und axial entlang der Oberfläche der Entwicklerwalze (4) zu übertragen, welche Paddel (9a) der Vielzahl acht in der Zahl sind, wobei ein axiales Ende jedes Paddels um die Achse der Rührrolle (9) herum um einen Winkel im Bereich von 120º bis 240º in Bezug auf das andere axiale Ende dieses Paddels versetzt ist;

ein Pulverblockierungselement (6), welches so angeordnet ist, daß die Dicke einer Schicht des Entwicklerpulvers reguliert wird, welches durch die Entwicklungswalze (4) mit dem Bildträgerelement in Kontakt gebracht wird, wenn die Einheit in Verwendung ist; und

eine Pulverleitungsvorrichtung (7), die angeordnet ist, um einem Strom des Entwicklerpulvers, welches von der Entwicklungswalze durch die Funktion des Blockierungselementes (6) entfernt worden ist und welches unter dem Einfluß von Schwerkraft zum Entwicklerreservior zurückkehrt, eine Bewegungskomponente in eine Richtung zu verleihen, die jener entgegengesetzt ist, in welcher das Entwicklerpulver der Rührrolle axial entlang der Oberfläche der Entwicklungswalze übertragen wird, wobei der Versetzungswinkel jedes Paddels (9a) ein solcher ist, daß die Übertragungsgeschwindigkeit des Entwicklerpulvers von der Rührrolle (9) aus dem Entwicklerreservoir (2) im wesentlichen gleich der Übertragungsgeschwindigkeit von Entwicklerpulver zum Entwicklerreservoir (2) ist.

6. Apparat, wie in Anspruch 5 beansprucht, in welchem der Versetzungswinkel im wesentlichen 180º ist.

7. Apparat, wie in Anspruch 5 oder 6 beansprucht, in dem die Pulverleitungsvorrichtung (7) mit einer Vielzahl von Rippen (7a) versehen ist, die jeweils um einen Winkel im Bereich von 40º bis 50º in Bezug auf die Achse der Rührrolle (9) geneigt ist.

8. Apparat, wie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch beansprucht, in welchem die Entwicklungswalze von jenem Typus ist, der eine drehbare Büchse (213) aufweist, die eine Magnetanordnung (211) umgibt, welche relativ zum Gehäuse (201) fixiert und eine solche ist, daß Entwicklerpulver auf magnetische Weise auf der Büchse (213) über ihren oberen Bereichen gehalten wird, wenn der Apparat in Verwendung ist, welches aber aus einem unteren Bereich (α&sub3;) der Büchse (213) fallen kann, in dem das Gehäuse einen wahlweise öffnungsfähigen Auslaß (209) enthält, der so positioniert ist, daß er im wesentlichen unter dem unteren Bereich (α&sub3;) ist, wenn der Apparat in Verwendung ist, um die Entfernung von unerwünschtem Entwicklerpulver aus dem Gehäuse (201) zu erleichtern.

9. Apparat, wie in Anspruch 8 beansprucht, in dem ein peripherer Abschnitt des wahlweise öffnungsfähigen Auslasses (209) gestuft (210) ist, damit er mit einem korrespondierend gestuften Abschnitt des Entwicklergehäuses zusammenpaßt.

10. Apparat, wie in irgendeinem der Ansprüche 5 bis 9 beansprucht, in dem ein Tonerkonzentrationssensor (260; 331) zum Steuern der Tonerkonzentration des Entwicklerpulvers an einem unteren Bereich des Entwicklergehäuses (201; 340) und zwischen der Entwicklungswalze (205; 322) und der Rührrolle (204; 321) angeordnet ist.

11. Apparat, wie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch beansprucht, welcher ferner Verriegelungsmittel zum Verriegeln der Entwicklungseinheit auf dem Rahmen des Apparates umfaßt, welche Verriegelungsmittel ein Paßstück (215) aufweisen, welches an einer Frontseite des Gehäuses der Einheit befestigt und adaptiert ist, um auf eine solche Weise in eine korrespondierende Öffnung (219), welche im Rahmen vorgesehen ist, zu passen, daß es in der Öffnung gleitbar beweglich ist, so daß sich die Einheit hinauf und hinunter bewegen kann, damit sie sich um die Welle (205a) der Entwicklungswalze, die an der Rückseite der Einheit angeordnet ist, dreht.

12. Apparat, wie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch beansprucht, in welchem die Entwicklungseinheit so angeordnet ist, daß gebrauchtes Tonerpulver von ihr entfernt wird, wenn die Einheit aus dem Apparat herausgenommen wird.

13. Apparat, wie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch beansprucht, welcher ferner aufweist: eine Latentbild- Erzeugungseinheit (234) zum Erzeugen eines latenten Bildes auf dem Bildträgerelement; eine Übertragungselektrifiziereinheit (238) zum Übertragen des latentes Bildes auf Druckpapier; eine Trennelektrifiziereinheit (242); einen Reiniger (239) und eine Entladungseinheit (243).

14. Apparat, wie in Anspruch 13 beansprucht, in welchem die Latentbild-Erzeugungseinheit (234) Mittel zum Modulieren eines Laserstrahls mit Bildinformation umfaßt.