DE60221778T2

DE60221778T2 - Entwicklungsgerät und dieses beinhaltender Bildformungsapparat

Info

Publication number: DE60221778T2
Application number: DE60221778T
Authority: DE
Inventors: Shinji Suwa-shi Nagano-ken Yasukawa; Tomoe Suwa-shi Nagano-ken Aruga; Nobumasa Suwa-shi Nagano-ken Abe; Yujiro Suwa-shi Nagano-ken Nomura; Masanao Suwa-shi Nagano-ken Kunugi
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2022-12-07
Also published as: EP1318434B1; US20030113139A1; ATE370445T1; US6907215B2; DE60221778D1; EP1318434A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bilderzeugungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Kopiermaschine oder einen Drucker, und betrifft im Besonderen eine Entwicklungsvorrichtung zur Verwendung in einer Bilderzeugungsvorrichtung eines Tandemtyps, und eine Bilderzeugungsvorrichtung, die eine solche Entwicklungsvorrichtung beinhaltet.
Als Systeme für eine Entwicklungsvorrichtung, die in einer Bilderzeugungsvorrichtung enthalten sind, sind ein Zwei-Komponenten-Entwicklungssystem, das einen Toner und einen Träger in einem Entwickler verwendet, und ein Ein-Komponenten-Entwicklungssystem, das keinen Träger sondern nur einen Toner in einem Entwickler verwendet, bekannt. Aus dem Ein-Komponenten-Entwicklungssystem sind als ein Ein-Komponenten-Farbentwicklungssystem ein Vier-Zyklus-Drehentwicklungssystem, in dem sich Entwicklungsvorrichtungen für jeweilige Farben drehen, um zeitweilig gegen einen Fotoleiter anzugrenzen, und ein Tandementwicklungssystem bekannt, in dem eine Entwicklung auf Fotoleitern für jeweilige Farben durchgeführt wird, wobei die Entwicklungsvorrichtungen im Wesentlichen fixiert sind.
10 zeigt ein Beispiel einer Entwicklungsvorrichtung aus dem Stand der Technik, die ein solches Ein-Komponenten-Entwicklungssystem verwendet, das in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2001-51497 A offenbart ist. Wie es in 10 gezeigt ist weist diese Entwicklungsvorrichtung ein Rührwerk 203 auf, das sich in einer Richtung dreht, um einer Zuführwalze 201 Toner von unten zuzuführen. Jedes Flügelelement 209, das an einem Vorderende eines Armabschnitts 205 des Rührwerks 203 befestigt ist, schaufelt Toner 207 im Wesentlichen zur Höhe der Zuführwalze 201 hoch, um den Toner 207 zu führen. Folglich wird der Toner 207, der durch das Flügelelement 209 des Rührwerks 203 geführt wird, einem Tonerführungselement 211 zugeführt.
Ferner wird der Toner 207, der dem Tonerführungselement 211 zugeführt wird, an der Umfangsoberfläche der Zuführwalze 201 getragen, und zu einer Fotoleitertrommel 215 durch eine Entwicklungswalze 213 übertragen. Als nächstes grenzt eine Regulierungsklinge 217 gegen die Umfangsoberfläche der Entwicklungswalze 213, um überschüssigen Toner von der Umfangsoberfläche nach unten zu einem Bereich 219 unter der Entwicklungswalze 213 abzukratzen. Ferner ist im Stand der Technik die Breite des Flügelelements 209 kleiner als die Breite des Tonerführungselements 211 und die Breite der Zuführwalze 201.
In dem Beispiel, das in 10 gezeigt ist, ist die Position, bei der die Regulierungsklinge 217 gegen die Umfangsoberfläche der Entwicklungswalze 213 grenzt, im Wesentlichen so hoch wie oder niedriger als die obere Oberfläche des empfangenen Toners 207. Dementsprechend ist die Unterbodenseite der Entwicklungswalze 213 immer mit dem Toner 207 in Kontakt. Folglich sind die Funktion, dass die Regulierungsklinge 217 überschüssigen Toner von der Entwicklungswalze 213 abkratzt, um dadurch das Volumen des Toners, das zu dem Entwicklungsbereich (der Abschnitt, bei dem die Entwicklungswalze 213 und die Fotoleitertrommel 215 einander zugewandt sind) zu befördern ist, zu steuern, und die Funktion, dass die Regulierungsklinge 217 Toner richtig lädt, blockiert.
Ferner ist es in dem Beispiel, das in 10 gezeigt ist, notwendig, eine Umkehrwalze 223 zum in Umlauf bringen des Toners 207, das mittels der Regulierungsklinge 217 abgekratzt wird, in Richtung eines Tonerempfangsabschnitts 221 der einem Rührbetrieb ausgesetzt ist, vorzusehen. Die Struktur wird komplizierter und die Kosten erhöhen sich aufgrund der Notwendigkeit der Umkehrwalze 223.
Wenn ein Element zum Zurückführen von Toner zum Tonerempfangsabschnitt, wie beispielsweise die Umkehrwalze 223 vorgesehen ist, wird der Toner mechanischer Belastung ausgesetzt, so dass die Lebensdauer des Toners verringert wird. Ferner ist es notwendig, gemäß einem System, in dem eine Entwicklungsvorrichtung, wie beispielsweise das Tandemsystem, fixiert ist, ein Element, wie beispielsweise eine Entladungswalze, zum heftigen Beschleunigen des Umlaufs des Toners bereitzustellen, um den Toner in den Tonerempfangsabschnitt effizient aufzunehmen. Das hat eine Entartung des Toners in einem frühen Stadium zur Folge.
Folglich sind Zerstäuben oder Festigkeitsdichteänderungen, die durch die Bildentartung in einem frühen Zustand verursacht werden, so auffallend, um ein deutlicher Faktor in der Reduzierung einer Bildqualität zu sein. Ferner erhöht eine Nebelbildung den Tonerverbrauch, so dass die laufenden Kosten für Erweiterungslieferungen ansteigen.
Ferner ist die Breite jedes Flügelelements 309 kleiner als die Breite des Tonerführungselements 211 und die Breite der Zuführwalze 201. Folglich gibt es an beiden Seitenendabschnitten des Tonerführungselements 211 und der Zuführwalze 201 Bereiche, wo der Toner nicht von dem Flügelelement 209 geliefert wird. Folglich gibt es in den gegenüberliegenden Endabschnitten der Zuführwalze 201 eine Wahrscheinlichkeit, dass ein Drucken unmöglich wird, oder eine Druckungleichmäßigkeit durch Ausströmen des Toners aus dem inneren Bereich verursacht wird.
Ferner ist in dem Beispiel, das in 10 gezeigt ist die Breite des Tonerführungselements 211 unabhängig von der Breite der Zuführwalze 201 festgelegt. Wenn allerdings die Breite des Tonerführungselements 211 größer als die Breite der Zuführwalze 201 ist, gibt es überschüssigen Toner in den gegenüberliegenden Enden der Zuführwalze 201. Dieser überschüssige Toner kann einen Druck verursachen, in dem die Druckdichte in den gegenüberliegenden Enden des Papiers hoch ist. Wenn auf der anderen Seite die Breite des Tonerführungselements 211 kleiner als die Breite der Zuführwalze 201 ist, kann der Toner nicht über die gesamte effektive Breite der Zuführwalze 201 zugeführt werden. Das kann ein weiteres Problem hinsichtlich der Beziehung zu Papier verursachen, dass ein Druck, der eine geringe Dichte aufweist, in den gegenüberliegenden Enden des Papiers, durchgeführt wird.
Ferner weist in dem Beispiel, das in 10 gezeigt ist die obere Oberfläche des Tonerführungselements 211 tatsächlich einen Abschnitt auf, der sich der Umfangsoberfläche der Zuführwalze 201 annähert, aber selbst der Abschnitt, welcher der Umfangsoberfläche der Zuführwalze 201 am nächsten liegt, weist einen Abstand davon auf, der groß genug für den Toner ist, durch die Lücke zwischen dem Tonerführungselement 211 und der Umfangsoberfläche der Zuführwalze zu fallen. Dementsprechend ist die Zuverlässigkeit, mit welcher der Toner auf der Umfangsoberfläche der Zuführwalze 201 getragen wird, gering. Folglich wird in einem Abschnitt, in dem der Toner ausgefallen ist in Flecken auf der Umfangsoberfläche der Zuführwalze getragen, um eine Druckungleichmäßigkeit in einem Druck zu verursachen.
Ferner dreht sich in dem Beispiel, das in 10 gezeigt ist, selbst in einem Modus eines Drucks geringen Betriebs, bei dem ein Tonervolumen so groß wie das bei einem normalen Druckmodus nicht benötigt wird, das Rührwerk 203 auf dieselbe Weise wie in einem normalen Druckmodus, um Toner weiter zu dem Tonerführungselement 211 zuzuführen. Dementsprechend übersteigt die Tonerzufuhr den Tonerverbrauch. Es kann daher angenommen werden, dass der Toner über die Zuführwalze 201 läuft, so dass der Toner direkt zur Entwicklungswalze befördert wird.
Wenn ein solcher Zustand auftritt erscheint nicht nur eine Ungleichmäßigkeit des Tonervolumens auf der Oberfläche der Entwicklungswalze, sondern die Ladebedingung des Toners ist ferner betroffen, um Störungen in der Qualität eines Drucks zu verursachen.
Die JP 51 58345 offenbart eine Entwicklungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ähnliche Entwicklungsvorrichtungen sind aus der EP 0 938 033 und der JP 2001-051497 bekannt.
Die US 5,202,732 offenbart eine Entwicklungsvorrichtung mit einem drehbaren Transporter, der Rührfilme an einem entfernten Ende eines Transporterarmelements umfasst, um Toner einem Tonerführungselement zuzuführen.
Die US 4,721,982 offenbart eine elektrostatische Latentbild-Entwicklungsvorrichtung, die im Stande ist, eine ausreichende Mischung und Durchmischung eines Entwicklungsmaterials mittels gleichmäßigen Umlaufs und Transport des Entwicklungsmaterials zu bewirken.
Schließlich ist eine weitere Entwicklungsvorrichtung aus der US 5,708,941 bekannt, die nicht-magnetische sphärische Tonerteilchen verwendet.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher ein Gegenstand der Erfindung, eine mechanische Belastung auf einem Entwickler zu verringern, um dadurch einen Nebelbildung und Dichteveränderungen des Entwicklers zu verringern und eine gute Bildqualität aufrecht zu erhalten, so dass die laufenden Kosten für Erweiterungslieferungen verringert werden können.
Es ist ferner ein Gegenstand der Erfindung eine Entwicklungsvorrichtung bereitzustellen, in der ein ausreichendes Volumen eines Toners zu dem oberen Abschnitt einer Zuführwalze beständig zugeführt werden kann, wobei die Zirkulationsperformance des Toners, der durch eine Regulierungsklinge abgekratzt wird, verbessert wird, und ein einheitliches Volumen des Toners über den gesamten längsgerichteten Bereich der Zuführwalze beständig zugeführt werden kann.
Es ist außerdem ein Gegenstand der Erfindung eine Entwicklungsvorrichtung bereitzustellen, in der ein Toner, der an einem Tonerführungselement vorhanden ist, zu einer Zuführwalze in einem angemessenen Anteil übertragen werden kann, so dass der Toner über den längsgerichteten Bereich der Zuführwalze mit einer einheitlichen Dichte vorhanden ist.
Es ist außerdem ein Gegenstand der Erfindung eine Entwicklungsvorrichtung bereitzustellen, in welcher der Toner an der Umfangsoberfläche einer Zuführwalze über den längsgerichteten Bereich sicher und einheitlich getragen bzw. befördert werden kann.
Es ist außerdem ein Gegenstand der Erfindung, eine Entwicklungsvorrichtung bereitzustellen, in der eine Tonerzufuhr zu einem Tonerführungselement zeitweilig gemäß einer Notwenigkeit ausgesetzt werden kann, wenn der Tonerverbrauch gering ist, beispielsweise in einem Druckmodus geringen Betriebs oder dergleichen.
Es ist außerdem ein Gegenstand der Erfindung eine Bilderzeugungsvorrichtung mit einer solchen Entwicklungsvorrichtung bereitzustellen.
Um die obigen Gegenstände gemäß der Erfindung zu erreichen, wird eine Entwicklungsvorrichtung bereitgestellt, welche die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
In einer solchen Entwicklungsvorrichtung ist es möglich, wirkungsvoll Probleme zu vermeiden, wie beispielsweise Blockieren des Zirkulationswegs bzw. Umlaufwegs, bei dem der Entwickler, der durch das Regulierungselement abgekratzt wird, dem ersten Behälter zurückgeführt wird, Blockieren der Funktion, dass das Regulierungselement überschüssigen Toner von dem Träger abkratzt, um dadurch das Volumen des Entwicklers, das zu einem Entwicklungsbereich zu befördern ist, zu steuern, oder Blockieren der Funktion, dass das Regulierungsmittel den Entwickler angemessen lädt.
In einer Bilderzeugungsvorrichtung, welche die oben beschriebenen Entwicklungsvorrichtungen umfasst, kann eine exzellente Bildqualität aufrechterhalten werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die obigen Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Beschreiben bevorzugter beispielhafter Ausführungsformen davon im Detail, mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, deutlicher, worin:
1 eine Seitenschnittansicht ist, welche eine Bilderzeugungsvorrichtung einer Tandemart zeigt, welche Entwicklungsvorrichtungen gemäß der Erfindung beinhalten;
2 eine seitliche Schnittansicht einer Entwicklungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
3A eine seitliche Schnittansicht ist, welche Verhältnisse in der Nähe eines Tonerführungselements der Entwicklungsvorrichtung in 2 zeigt;
3B eine seitliche Schnittansicht ist, welche ein modifiziertes Beispiel des Tonerführungselements in 3A zeigt;
4 eine perspektivische Ansicht ist, die Rührflügel, ein Tonerführungselement und eine Zuführwalze in der Entwicklungsvorrichtung in 2 zeigt;
5A und 5B schematische Ansichten sind, die Beispiele des Tonerführungselements zeigen;
6 eine perspektivische Ansicht ist, welche die Umgebung eines Verschlusselements in der Entwicklungsvorrichtung in 2 zeigt;
7A bis 7D schematische Ansichten sind, die Beispiele des Verschlusselements zeigen;
8 eine seitliche Schnittansicht ist, die eine Entwicklungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
9 eine seitliche Schnittansicht ist, die eine Entwicklungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
10 eine seitliche Schnittansicht ist, die eine Entwicklungsvorrichtung aus dem Stand der Technik zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Es werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Um eine Entwicklungsvorrichtung gemäß der Erfindung zu beschreiben, wird zunächst eine Beschreibung eines Beispiels einer Bilderzeugungsvorrichtung eines Tandemtyps beschrieben, in der die Entwicklungsvorrichtung beinhaltet ist. In 1 weist eine Bilderzeugungsvorrichtung ein Gehäuse 3 ein Papierentladungsfach 5 und einen Türkörper 7 auf. Das Papierentladungsfach 5 ist über dem Gehäuse 3 ausgebildet. Der Türkörper 7 ist zum öffnen vor dem Gehäuse vorgesehen. Eine Entwicklungseinheit 9, eine Bilderzeugungseinheit 11, ein Luftgebläse 13, eine Übertragungsriemeneinheit 15 und eine Papierzuführeinheit 17 sind in dem Gehäuse 3 angeordnet. Eine Papierbeförderungseinheit 19 ist in dem Türkörper 7 angeordnet.
Die Bilderzeugungseinheit 11 weist vier Bilderzeugungsstationen 21 auf, in denen vier Entwicklungsvorrichtungen, die verschiedene Farbtoner empfangen, vorgesehen sein können. Im Übrigen werden die vier Bilderzeugungsstationen 21 jeweils für Entwicklungsvorrichtungen für Gelb, Magenta, Zyan und Schwarz verwendet, und diese Stationen werden in 1 jeweils durch die Bezugszeichen 21Y, 21M, 21C und 21K unterschieden. Jede der Bilderzeugungsstationen 21Y, 21M, 21C und 21K enthält eine Fotoleitertrommel 23, einen Koronalader bzw. Lader 25, der um die Fotoleitertrommel 23 vorgesehen ist, und eine Entwicklungsvorrichtung 100 gemäß der Erfindung. Im Übrigen können die Bilderzeugungsstationen Y, M, C und K in jeglicher Reihenfolge angeordnet sein.
Die Übertragungsriemeneinheit 15 enthält eine Antriebswalze 27, eine angetriebene Walze 25, eine Spannungswalze 31, einen zwischen liegenden Übertragungsriemen 33 und einen Reiniger 34. Die Antriebswalze 27 wird angetrieben, um sich durch eine nicht gezeigte Antriebsquelle zu drehen. Die angetriebene Walze 29 ist schräg oberhalb der Antriebswalze 27 angeordnet. Der zwischen liegende Übertragungsriemen 33 liegt um die Walzen 27, 29 und 31, um angetrieben zu werden, um in einer Richtung entgegen des Uhrzeigersinns X in 1 umzulaufen. Der Reiniger 34 grenzt an die Oberfläche des zwischen liegenden Übertragungsriemens 33 an. Die angetriebene Walze 29, die Spannungswalze 31 und der zwischen liegende Übertragungsriemen 33 sind parallel angeordnet, um bezüglich der angetriebenen Walze 27 geneigt zu sein. Wenn folglich der zwischen liegende Übertragungsriemen 33 angetrieben wird, ist eine Riemenoberfläche 35, bei der die Riemenbeförderungsrichtung X nach unten zeigt, an der unteren Seite angeordnet, während eine Riemenoberfläche 37, bei der die Beförderungsrichtung nach oben zeigt, an der oberen Seite angeordnet ist.
Die Fotoleitertrommeln 23 befinden sich in Druckkontakt mit der Riemenoberfläche 35 entlang einer gebogenen Linie, um angetrieben zu werden, um sich in den Richtungen, die jeweils durch die Pfeile in 1 dargestellt sind, zu drehen. Die Spannung des zwischen liegenden Übertragungsriemens 33, die Krümmung der gebogenen Linie, usw. kann durch Anpassen der Position der Spannungswalze 31 gesteuert werden.
Im Übrigen kann der zwischen liegende Übertragungsriemen 33 in einer Richtung angeordnet sein, die in 1 bezüglich der angetriebenen Walze 27 nach rechts geneigt ist. Gemäß der Anordnung des zwischen liegenden Übertragungsriemens 33 kann jede der Bilderzeugungsstationen Y, M, C und K entlang einer schräg gebogenen Linie in einer Richtung, die in 1 bezüglich der Antriebswalze 12 nach rechts geneigt ist, d.h. symmetrisch zu diesen in der Figur, angeordnet sein.
Die Antriebswalze 27 weist ferner eine Funktion als eine Sicherungswalze für eine sekundäre Übertragungswalze 39 auf. Eine Gummischicht, die beispielsweise eine Dicke von ungefähr 3 mm und einen Volumenwiderstand von nicht mehr als 10⁵ Ω·cm aufweist, ist in der Umfangsoberfläche der Antriebswalze 27 ausgebildet und mittels einer Metallachse geerdet. Folglich ist die Gummischicht als ein leitender Weg für eine sekundäre Übertragungsvorspannung (secondary transfere bias) durch die sekundäre Übertragungswalze 39 ausgebildet. Ferner ist der Durchmesser der Antriebswalze 27 kleiner als der Durchmesser der angetriebenen Walze 29 und der Durchmesser der Spannungswalze 31 vorgesehen. Folglich kann das Aufnahmepapier einfach mittels der elastischen Kraft des Aufnahmepapiers per se nach einer sekundären Übertragung freigegeben werden. Die angetriebene Walze 29 dient auch als Sicherungswalze für den Reiniger 34.
Da die Gummischicht, die eine hohe Reibung und eine hohe Stoßabsorption aufweist, in der Antriebswalze 27 auf eine solche Weise vorgesehen ist, wird ein Einschlag, der erzeugt wird, wenn auf ein Aufnahmemedium in den sekundären Übertragungsabschnitt eintritt, kaum zum zwischen liegenden Übertragungsriemen 33 übertragen, so dass verhindert werden kann, dass sich die Bildqualität verschlechtert. Wenn ferner der Durchmesser der Antriebswalze 27 kleiner als der Durchmesser der angetriebenen Walze 29 und der Durchmesser der Spannungswalze 31 vorgesehen ist, kann ein Aufnahmepapier einfach mittels der elastischen Kraft des Aufnahmepapiers per se nach einer sekundären Übertragung freigegeben werden.
Der Reiniger 34 ist auf einer Seite der Riemenoberfläche 35 vorgesehen, die eine nach unten gerichtete Beförderungsrichtung aufweist. Der Reiniger 34 weist eine Reinigungsklinge 41 zum entfernen von Toner, der an der Oberfläche des zwischen liegenden Übertragungsriemens 33 nach einer sekundären Übertragung verbleibt, und ein Tonerbeförderungsweg 42 zum Befördern des wiederhergestellten Toners auf. Die Reinigungsklinge 41 grenzt an dem zwischen liegenden Übertragungsriemen 33 in dem Abschnitt an, in dem der zwischen liegende Übertragungsriemen 33 um die angetriebenen Walze 29 gewunden ist. Ferner grenzen primäre Übertragungselemente 43 an die hintere Oberfläche des zwischen liegenden Übertragungsriemens 32 an, um den Fotoleitertrommeln 23 der Bilderzeugungsstation 21Y, 21M, 21C und 21K zugewandt zu sein. Eine Übertragungsvorspannung wird auf die primären Übertragungselemente 43 angelegt.
Die Entwicklungseinheit 9 ist in einem Raum angeordnet, der schräg unter der Bilderzeugungseinheit 11 ausgebildet ist. Das Luftgebläse 13 ist schräg oberhalb der Entwicklungseinheit 9 angeordnet. Die Papierzuführeinheit 17 ist unter der Entwicklungseinheit 9 angeordnet. Ein Scanner 49, der durch einen Polygonspiegelmotor 45 und einen Polygonspiegel 47 gebildet wird, ist vertikal in dem unteren Abschnitt der Entwicklungseinheit 9 angeordnet. Ferner sind eine einzelne f-θ-Linse 51 und ein reflektierender Spiegel 53 in einem optischen Weg B angeordnet. Ferner ist eine Vielzahl von Umkehrspiegeln 55 oberhalb des reflektierenden Spiegels 53 angeordnet, um optische Scannwege für die jeweiligen Farben zu veranlassen, jeweils zu den Fotoleitertrommeln 23 zurück zu kehren, nicht parallel zueinander.
In der Entwicklungseinheit 9 werden Bildsignale, die jeweiligen Farben entsprechen, von dem Polygonspiegel 47 in der Form von Laserstrahlen emittiert, die auf der Basis einer gemeinsamen Datentaktfrequenz moduliert sind. Die Fotoleitertrommeln 23 der Bilderzeugungsstationen 21Y, 21M, 21C und 21K werden mit den Laserstrahlen bestrahlt, die durch die f-θ-Linse 51, den reflektierenden Spiegel 53 und die Umkehrspiegel 55 so treten, dass latente Bilder auf den Fotoleitertrommeln 23 jeweils ausgebildet werden. Die Länge des optischen Wegs zwischen dem Polygonspiegel 47 der Entwicklungseinheit 9 und der Fotoleitertrommel 23 für eine Bilderzeugungsstation 21 ist festgelegt, um im Wesentlichen gleich derjenigen einer weitere Bilderzeugungsstation 21 zu sein.
Dementsprechend wird die Scannbreite des optischen Strahls, der in einem optischen Weg gescannt wird, im Wesentlichen gleich dem in einem weiteren optischen Weg. Es ist daher nicht notwendig, einen speziellen Aufbau zum Ausbilden von Bildsignalen vorzusehen. Folglich können Laserlichtquellen modulierte Signale basierend auf der gemeinsamen Datentaktfrequenz ausbilden, obwohl die Signale mit unterschiedlichen Bildsignalen entsprechend verschiedener Farbbilder moduliert sind. Eine Farbverschiebung, die durch einen relativen Unterschied in der Unterscannrichtung verursacht wird, wird vermieden, da die gemeinsame reflektierende Oberfläche verwendet wird. Es ist daher möglich, eine Farbbilderzeugungsvorrichtung aufzubauen, die eine einfache Struktur aufweist und geringe Kosten verursacht.
Da ferner der Polygonspiegelmotor 45 und der Polygonspiegel 47 horizontal auf eine solche Weise angeordnet sind, kann eine Kraft, die auf eine axiale Richtung des Lagers wirkt, eliminiert werden. Selbst wenn die Anzahl der Umdrehungen mit einer Zunahme der Geschwindigkeit und Auflösung der Bildausbildungsvorrichtung zunimmt, so dass die Belastung auf das Lager zunimmt, kann demnach eine Erhitzung in dem Lagerabschnitt verringert werden. Folglich wird die Temperaturänderung in der Vorrichtung verringert, so dass es möglich ist, eine Bilderzeugungsvorrichtung bereit zu stellen, die eine hohe Bildqualität aufweist.
Ferner sind die Umkehrspiegel 55 vorgesehen, um die optischen Scannwege y, m, c und k zu krümmen bzw. abzuknicken, so dass die Höhe des Gehäuses verringert werden kann. Folglich kann die Vorrichtung kompakt gefertigt werden. Im Übrigen sind die Umkehrspiegel 55 angeordnet, um die optischen Scannweglängen der jeweiligen Bilderzeugungsstationen Y, M, C und K zur Fotoleitertrommel 23 einander gleich zu machen.
Da ferner die Schwingungen der Scannoptik, die durch die Schwingungen verursacht werden, die zu Rahmen übertragen werden, welche die Vorrichtung unterstützen, von dem Antriebssystem für die Bilderzeugungseinheit minimiert werden können, wenn die Scannoptik in dem unteren Abschnitt der Vorrichtung angeordnet ist, kann verhindert werden, dass sich die Bildqualität verschlechtert. Im Besonderen, wenn der Scanner 49 in dem unteren Abschnitt des Gehäuses 3 angeordnet ist, können die Schwingungen, die zu dem Gehäuse als ganzes übertragen werden von dem Polygonspiegelmotor 45 selbst minimiert werden, so dass verhindert werden kann, dass sich die Bildqualität verschlechtert. Wenn ferner die Anzahl der Polygonspiegelmotoren 45 als Schwingungsquellen als eins festgelegt wird, können die Schwingungen, die zu dem Gehäuse als ganzes übertragen werden, minimiert werden.
Das Luftgebläse 13 dient als ein Kühler. Das Luftgebläse 13 bringt die Luft in der Pfeilrichtung in 1 ein, um die Wärme von der Entwicklungseinheit 9 und anderen Wärmeerzeugungselementen freizusetzen. Folglich wird der Temperaturanstieg des Polygonspiegelmotors 45 unterdrückt, so dass verhindert werden kann, dass sich die Bildqualität verschlechtert, während das Leben des Polygonspiegelmotors 45 verlängert werden kann.
In dieser Ausführungsform sind die jeweiligen Bilderzeugungsstationen Y, M, C und K schräg angeordnet, und die Fotoleitertrommeln 23 sind nach oben parallel und entlang einer schräg gebogenen Linie angeordnet, um mit der Riemenoberfläche 35 des zwischen liegenden Übertragungsriemen, der eine nach unten gerichtete Beförderungsrichtung aufweist, 33 in Druckkontakt gebracht zu werden. Aufgrund einer solchen Positionsbeziehung, sind die Tonerbehältergehäuse angeordnet, um sich schräg nach unten zu neigen.
Die Papierzuführeinheit 17 weist eine Papierzuführkassette 57 und eine Aufnahmewalze 59 auf. In der Papierzuführkassette 57 ist ein Stapel von Aufnahmemedien P gespeichert. Die Aufnahmemedien P werden eins nach dem anderen von der Papierzuführkassette 57 mittels der Aufnahmewalze 59 zugeführt. Die Papierbeförderungseinheit 19 weist zwei Torwalzen 61, eine sekundäre Übertragungswalze 39, einen Fixierer 63, zwei Papierentladungswalzen 65 und einen zweiseitigen Druckbeförderungsweg 67 auf. Die zwei Torwalzen 61 definieren die zeitliche Regelung bzw. das Timing der Aufnahmemedien P zum sekundären Übertragungsabschnitt. Die sekundäre Übertragungswalze 39 ist in Druckkontakt mit der Antriebswalze 27 und dem zwischen liegenden Übertragungsriemen 33 gebracht.
Der Fixierer 63 weist zwei drehbare Fixierungswalzen 69 und einen Druckaufbringer auf. Wenigstens eine der Fixierungswalzen 69 enthält ein Heizelement, wie beispielsweise einen Halogenheizer. Der Druckaufbringer bringt Druck auf wenigstens eine der Fixierungswalzen 69 auf, um sie in Richtung der anderen Fixierungswalze zu drängen, so dass ein sekundäres Bild, das an ein Blattmaterial sekundär übertragen wird, auf das Aufnahmemedium P gepresst bzw. gedrückt wird. Das sekundäre Bild, das zu dem Aufnahmemedium sekundär übertragen wird, wird auf dem Aufnahmemedium bei einer vorbestimmten Temperatur in einem Walzenspaltabschnitt (nip portion), der durch die zwei Fixierungswalzen 69 ausgebildet wird, fixiert.
In dieser Ausführungsform kann der Fixierer 63 in einem Raum ausgebildet sein, der schräg oberhalb der Riemenoberfläche 37 des zwischen liegenden Übertragungsriemens 33 ausgebildet ist, der eine nach oben gerichtete Beförderungsrichtung aufweist, d.h. in einem Raum gegenüber den Bilderzeugungsstationen bezüglich des Übertragungsriemens. Folglich kann die Wärmeübertragung zur Entwicklungseinheit 9, dem zwischen liegenden Übertragungsriemen 33 und der Bilderzeugungseinheit 11 verringert werden, so dass die Frequenz mit welcher der Betrieb des Korrigierens einer Farbverschiebung, die für die jeweiligen Farben durchgeführt wird, verringert werden kann. Im Besonderen ist die Entwicklungseinheit 9 von dem Fixierer 63 am weitesten weg angeordnet, so dass die Verschiebung der Komponenten der Scannoptik aufgrund von Wärme minimiert werden kann. Folglich kann eine Farbverschiebung verhindert werden.
In dieser Ausführungsform ist der Übertragungsriemen 33 in einer Richtung angeordnet, die bezüglich der Antriebswalze 27 geneigt ist. Demnach gibt es einen großen Raum auf der rechten Seite in 1. Der Fixierer 63 ist in dem Raum angeordnet. Die Entwicklungswalzen 107 und die Fotoleitertrommeln 23 werden gedreht, um sich in derselben Richtung nach oben zu bewegen. Folglich kann die Vorrichtung kompakt gefertigt werden. Ferner kann verhindert werden, dass die Wärme, die in dem Fixierer 63 erzeugt wird, zur Entwicklungseinheit 9, im zwischen liegenden Übertragungsriemen 33 und den jeweiligen Bilderzeugungsstationen Y, M, C und K, die an der linken Seite angeordnet sind, übertragen wird. Ferner kann die Entwicklungseinheit 9 in einem unteren Raum an der linken Seite der Bilderzeugungseinheit 11 angeordnet sein. Dementsprechend können die Schwingungen der Scannoptik der Entwicklungseinheit 9, die durch Schwingungen verursacht werden, die von dem Antriebssystem des Bilderzeugungsmittels an das Gehäuse 3 übertragen werden, auf ein Minimum unterdrückt werden. Es ist daher möglich zu verhindern, dass sich die Bildqualität verschlechtert.
Ferner wird in dieser Ausführungsform ein sphärischer Toner verwendet, um die primäre Übertragungseffizienz (ungefähr 100%) zu verbessern. Folglich ist in jeder der Fotoleitertrommeln 23 keine Reinigungseinheit zum Wiederherstellen von Toner, der zurückgeblieben ist, nach der primären Übertragung installiert. Demnach können die Fotoleitertrommeln 23, die durch Fotoleitertrommeln gebildet werden, bei denen jede einen Durchmesser von 30 mm oder weniger aufweist, nahe beieinander angeordnet sein, so dass die Vorrichtung minimiert werden kann.
Ferner, da keine Reinigungseinheit installiert ist, ist der Koronalader 25 angepasst. Wenn der Lader 25 als eine Ladungswalze vorgesehen wäre, würde sich eine kleine Menge Toner, die zurückgeblieben wäre, auf der Fotoleiterwalze 23 nach der primären Übertragung auf der Walze ablagern, um dadurch eine fehlerhafte Ladung zur Folge zu haben, allerdings ist es für Toner schwierig, an dem Koronalader 25 zu haften, der eine Nichtkontaktladungseinheit ist. Es ist daher möglich, das Auftreten einer fehlerhaften Ladung zu verhindern.
Die Entwicklungsvorrichtungen 100 sind gemäß der Erfindung jeweils in den Bilderzeugungsstationen 21Y, 21M, 21C und 21K im Betrieb festgelegt. Im Übrigen werden in 1 die Entwicklungsvorrichtungen für die jeweiligen Farben durch die Referenzzeichen 100V, 100M, 100C und 100K unterschieden, die den jeweiligen Farben der Toner der Entwicklungsvorrichtungen auf dieselbe Weise wie in den Bilderzeugungsstationen entsprechen. Diese Entwicklungsvorrichtungen weisen denselben fundamentalen Aufbau auf. Daher wird die Beschreibung bezüglich des Aufbaus von einer von ihnen mit Bezug auf 2 gegeben.
2 ist eine Schnittansicht der Entwicklungsvorrichtung 100. Die Entwicklungsvorrichtung 100 weist ein Gehäuse 103 auf, in dem ein im Wesentlichen zylindrischer Tonerbehälter 101 ausgebildet wurde. Eine Zuführwalze 105 und eine Entwicklungswalze 107 sind für das Gehäuse 103 vorgesehen. Wenn die Entwicklungsvorrichtung 100 in einer Bilderzeugungsstation wie es in 1 gezeigt ist, vorgesehen ist, ist die Entwicklungswalze 107 zu der Fotoleitertrommel 23 in einem kleinen Abstand (beispielsweise 100 bis 300 μm) benachbart. Während die Entwicklungswalze 107 angetrieben wird, um in einer Richtung umgekehrt zu der Drehrichtung (vergleiche den Pfeil in 2) der Fotoleitertrommel 23 angetrieben zu werden, wird ein latentes Bild, das auf der Fotoleitertrommel 23 entwickelt wird, mittels Toner ausgebildet, der zu der Umfangsoberfläche der Entwicklungswalze 107 zugeführt wird. Solch ein Entwicklungsbetrieb wird wie folgt durchgeführt. D.h., eine Entwicklungsvorspannung (developing bias), in der eine Wechselspannung mit einer Gleichspannung überlagert ist, wird von einer Entwicklungsvorspannungsquelle (nicht gezeigt) an die Entwicklungswalze 107 angelegt, um eine oszillierende Spannung zu veranlassen, zwischen der Entwicklungswalze und der Fotoleitertrommel zu wirken. Folglich wird der Toner von der Entwicklungswalze 107 einem elektrostatischen latenten Bildabschnitt zugeführt, der in der Fotoleitertrommel 23 ausgebildet wird, um eine Entwicklung durchzuführen. Im Übrigen kann die Entwicklung mit der Entwicklungswalze 107 in Kontakt mit der Umfangsoberfläche der Fotoleitertrommel 23 durchgeführt werden.
Die Oberfläche der Zuführwalze 105 ist aus einem Urethanschwamm ausgebildet. Die Zuführwalze 105 kann sich in derselben Richtung (gegen den Uhrzeigersinn in 2) wie die Entwicklungswalze 107 in dem Zustand drehen, in dem sich die Umfangsoberfläche der Zuführwalze 105 mit der Entwicklungswalze 107 in Kontakt befindet. Eine Spannung, die gleich der Entwicklungsvorspannung ist, die an die Entwicklungswalze 107 angelegt wird, wird an die Zuführwalze 105 angelegt.
Eine Regulierungsklinge 109 befindet sich immer einheitlich über den gesamten Längsbereich der Umfangsoberfläche der Entwicklungswalze 107 durch die Wirkung eines Plattenfederelements 111 und eines elastischen Elements 112, das an der unteren Seite des Plattenfederelements 111 vorgesehen ist, mit der Entwicklungswalze 107 in Druckkontakt. Folglich kratzt die Regulierungsklinge 109 überschüssigen Toner des Toners, der an der Umfangsoberfläche der Entwicklungswalze 107 anhaftet, ab, so dass ein konstantes Tonervolumen an der Umfangsoberfläche der Entwicklungswalze 107 getragen bzw. befördert wird. Ferner lädt die Regulierungsklinge 101 den Toner 113 angemessen.
Der abgekratzte Toner fällt frei, um in den Toner 113 in dem Tonerbehälter 101 eingemischt zu werden. Dieser Punkt wird später im Detail beschrieben. Ferner ist ein Dichtungselement 115 vorgesehen, so dass ein Ende davon an dem Gehäuse 103 befestigt ist, während das andere Ende davon in Druckkontakt mit der oberen Seite der Umfangsoberfläche der Entwicklungswalze 107 gebracht ist. Folglich wird verhindert, dass der Toner 113 in dem Gehäuse 103 nach außen fliegt.
Ein Rührwerk 119 ist in dem Tonerbehälter 101 vorgesehen, um sich im Uhrzeigersinn in 2 um eine Drehachse 117 zu drehen. Das Rührwerk 119 weist zwei Armelement 121 auf, die sich in zueinander entgegengesetzten Richtungen erstrecken, wobei die Drehachse 117 als Drehzentrum dient. Die Armelemente 121 sind festgelegt, um ein wenig kürzer als der Durchmesser des Kreises in einem Abschnitt bzw. Kreisabschnitt des Tonerbehälters 101 zu sein. Ein Rührwerkflügel 123 erstreckt sich von dem vorderen Ende jedes Armelements 121 in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Rührwerks 119. Der Rührwerkflügel 123 ist aus einem Bogenelement gefertigt, das eine Flexibilität aufweist. Die elastische Kraft, die durch die Flexibilität verursacht wird, bringt die vordere Endseite des Rührwerkflügels 123 in Druckkontakt mit der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Tonerbehälters 101. Mit einem solchen Aufbau wird, wenn sich das Rührwerk 119 dreht, der Toner 113 in einem Bereich 125 zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Tonerbehälters 101 und einem entsprechenden Rührwerkflügel 123 mit dem Rührwerkflügel 123 so nach oben geschaufelt, dass der geschaufelte Toner 113 zu einem Tonerführungselement, das später beschrieben wird, befördert werden kann.
Eine obere Oberfläche 114 des Toners 113, das in dem Tonerbehälter 101 enthalten ist, ist festgelegt, um niedriger zu sein als ein Platz 127, bei dem die Regulierungsklinge 109 an die Umfangsoberfläche der Entwicklungswalze 107 grenzt. Diese Festlegung wurde aus dem folgenden Grund getätigt. D.h., wenn das Tonervolumen groß genug wäre, um die Regulierungsklinge 109 zu verstecken, würde sich der Toner, der durch die Regulierungsklinge 109 abgekratzt wird, in der Nähe der Regulierungsklinge befinden, so dass der Umlaufweg zum Zurückbringen des Toners in den Tonerbehälter 101 blockiert wäre. Ferner wäre die Funktion, dass die Regulierungsklinge 109 überschüssigen Toner von der Entwicklungswalze 107 abkratzt, um dadurch das Volumen des Toners, der zum Entwicklungsbereich zu befördern ist, und die Funktion, dass die Regulierungsklinge 109 Toner geeignet lädt, blockiert.
Genauer gesagt ist in dieser Ausführungsform die obere Oberfläche 114 des Toners 113, der in dem Tonerbehälter 101 enthalten ist, festgelegt, um niedriger zu sein als das untere Ende der Regulierungsklinge 109, und die obere Grenze der Position der oberen Oberfläche 114 ist an der Position eines Schnittpunkts 128 zwischen dem Plattenfederelement 111 und dem elastischen Element 112 angeordnet. Wenn die obere Oberfläche 114 des Toners 113 in dem Tonerbehälter 101 oberhalb des Schnittpunkts 128 angeordnet wäre, könnte die Bewegung des Plattenfederelements 111 begrenzt werden. Folglich gäbe es eine Wahrscheinlich, dass ein geeigneter Steuerdruck nicht erhalten werden könnte. Demnach könnte eine „Funktion des Tragens eines konstanten Volumens von Toner auf der Umfangsoberfläche der Entwicklungswalze 107" oder die „Funktion des geeigneten Ladens des Toners" blockiert sein. Wenn allerdings, wie es oben beschrieben ist, die obere Grenze der Position der oberen Oberfläche 114 des Toners 113 an der Position des Schnittpunkts 128 angeordnet ist, ist es möglich, die Wahrscheinlich zu eliminieren, dass die jeweiligen Funktionen blockiert sind.
Zwischen dem Ort 127, bei dem die Regulierungsklinge 109 an die Umfangsoberfläche der Entwicklungswalze 107 und die obere Oberfläche 114 des Toners 113, der in dem Tonerbehälter 101 enthalten ist, grenzt, ist eine Tonerführungsoberfläche 129 als ein Teil des Gehäuses 103 ausgebildet. Die Tonerführungsoberfläche 129 ist schräg zur oberen Oberfläche 114 des Toners mit einem Neigungswinkel, der nicht kleiner als der Ruhewinkel des Toners 113 ist, geneigt. Die Tonerführungsoberfläche 129 weist eine Funktion des Führens des Toners 113 auf, der von der Umfangsoberfläche der Entwicklungswalze 107 mittels der Regulierungsklinge 109 in den Tonerbehälter 101 abgekratzt wird.
Der Toner 113, der von der Umfangsoberfläche der Entwicklungswalze 107 mittels der Regulierungsklinge 109 abgekratzt wird, muss nicht notwendigerweise immer in den Tonerbehälter 101 mittels der Tonerführungsoberfläche 129 geführt werden. Der abgekratzte Toner 113 kann gestaltet sein, um direkt in den Tonerbehälter 101 zu fallen. Auf eine solche Weise ist ein Tonerführungsraum 131, in dem der Toner 113, der von der Umfangsoberfläche der Entwicklungswalze 107 mittels der Regulierungsklinge 109 abgekratzt wird, in den Tonerbehälter 101 eingebracht wird, unter dem Ort 127 ausgebildet, wo die Regulierungsklinge 109 an die Umfangsoberfläche der Entwicklungswalze 107 grenzt.
Ein Tonerführungselement 133 ist oberhalb des Tonerbehälters 101 vorgesehen. Das Tonerführungselement 133 weist einen Kratzer bzw. Abzieher 135, einen flachen Beförderungsabschnitt 137, einen gekrümmten Abschnitt 141 und einen Kontaktabschnitt 143 auf. Der Kratzer 135 ist in einem Endabschnitt 134 weiter entfernt von der Zuführwalze 105 vorgesehen und ausgebildet, um ausreichend anzugrenzen um den Toner 113 abzukratzen, der mittels der Rührwerkflügel 123 befördert wird. Die obere Oberflächenseite des flachen Beförderungsabschnitts 137 ist ausgebildet, um flach zu sein und in einem Winkel, der nicht kleiner als der Ruhewinkel des Toners 113 ist, eher in Richtung der Zuführwalze 105 als in Richtung des Kratzers 135 geneigt zu sein. Der gekrümmte Abschnitt 151 ist an der Stromabwärtsseite des flachen Beförderungsabschnitts 137 ausgebildet, um gekrümmt zu sein, um eine konkave Oberfläche an seiner oberen Seite auszubilden. Der Kontaktabschnitt 143 ist an der Stromabwärtsseite des gekrümmten Abschnitts 141 ausgebildet, um an die Umfangsoberfläche der Zuführwalze 105 mit einem linearen Druck, der geeignet festgelegt ist, zu grenzen. Das Tonerführungselement 133 ist so ausgebildet, dass die Oberflächenrauhigkeit des Tonerführungselements 133, das den flachen Beförderungsabschnitt 137, den gekrümmten Abschnitt 141 und den Kontaktabschnitt 143 enthält, kleiner als die durchschnittliche Teilchengröße des Toners ist.
Ferner fällt, durch die Anwesenheit des Kontaktabschnitt 143, der Toner 113, der an der unteren Seitenoberfläche der Zuführwalze 105 haftet, durch Gravitation, so dass verhindert werden kann, dass das Volumen des Toners, das der Entwicklungswalze zugeführt werden kann, reduziert wird. Folglich kann verhindert werden, dass die Bilddichte abnimmt. Ferner ist ein temporärer Tonerspeicher 139, dessen Schnitt sich wie ein Keil verengt, zwischen dem gekrümmten Abschnitt 141 und der Umfangsoberfläche der Zuführwalze 105 ausgebildet. Hier meint die Formulierung „Schnitt verengt sich wie ein Keil", dass der Schnitt an der Eingangsseite relativ weit ist, während sich der Schnitt in Richtung der Bewegungsrichtung des Toners verengt, und der Schnitt an der Vorderseite des Keils schmal genug wird, damit der Toner nicht frei fällt.
In dem Tonerführungselements 133, der so gestaltet ist, wird der Toner 113, der mittels der Rührwerkflügel 123 befördert wird, mittels des Kratzers 135 abgekratzt. Danach fällt der abgekratzte Toner 113 aufgrund von Gravitation entlang des flachen Beförderungsabschnitts 137 mit einer einheitlichen Geschwindigkeit über seinen gesamten Breitenbereich und an jedem Ort seines Neigungsrichtungsbereichs, so dass der Toner einmal in dem temporären Tonerspeicher 139 gespeichert wird. In dem temporären Tonerspeicher 139, der sich wie ein Keil verengt, vergrößert sich mit dem Fortschritt des Toners 113 zu dem verengten Bereich allmählich die Druckkontaktkraft gegen die Umfangsoberfläche der Zuführwalze 105, so dass der Toner 113 auf die Umfangsoberfläche der Zuführwalze 105 gedrückt wird. Folglich wird es einfacher, den Toner 113 an der Umfangsoberfläche zu tragen bzw. zu befördern. Wenn im Übrigen der Toner 113 von dem Kontaktabschnitt 143 raus gedrückt wird, fällt der Toner 113 in den Tonerführungsraum 131, um direkt oder mittels der Führung der Tonerführungsoberfläche 129 zu dem Tonerbehälter 101 zurückgebracht zu werden.
Obwohl der Kontaktabschnitt 143 integral mit dem Tonerführungselement 133 in der Ausführungsform, die in 2 und 3A gezeigt ist, ausgebildet ist, kann der Kontaktabschnitt 143 aus einem Kontaktbogen 149 ausgebildet sein, der eine Elastizität aufweist und der als ein separates Element vorgesehen ist, wie es in 3B gezeigt ist, so dass der Kontaktbogen 149 in einen Druckkontakt mit der Umfangsoberfläche der Zuführwalze 105 gebracht wird.
Hier werden Dimensionen und Angaben der jeweiligen wesentlichen Elemente anhand eines Beispiels gezeigt. In der Ausführungsform wird eine Zuführwalze, die einen elektrischen Widerstand von 10⁵ bis 10⁶ Ω·cm und eine Asker-F Härte von 60 bis 70 Grad aufweist, als die Zuführwalze 105 verwendet. Die Zuführwalze 105 besteht aus Urethanschaum, der eine Vielzahl von Zellen aufweist, der einen Standardzelldurchmesser von 300 bis 400 μm und eine Dicke von 2 bis 4 mm aufweist. Eine elastische Schicht ist in dem äußeren Umfangsabschnitt der Zuführwalze so ausgebildet, dass die Zuführwalze einen Durchmesser von 15 bis 18 mm und eine Länge von 297 mm aufweist. Ferner wird die Lücke zwischen der Zuführwalze 105 und der inneren Oberfläche des Gehäuses 103 über der Zuführwalze 105 auf ungefähr 0,5 bis 1,5 mm gehalten. Der Abstand zwischen dem oberen Abschnitt des temporären Tonerspeichers 139 und der inneren Oberfläche des Gehäuses 103, d.h. die Höhe des Abschnitts, wo der Toner geworfen wird, beträgt 6 mm.
Ferner beträgt die Breite des Rührwerks 119, 330 mm und die Breite des Abkratzers 135 des Tonerführungselements 133, 300 mm. Wie für die Regulierungsklinge 109, ist ein leitender Urethangummi, ungefähr 2 mm dick, an das Vorderende einer Phosphorbronzeplatte oder einer Edelstahlplatte, ungefähr 0,15 mm dick, geklebt. Ferner wird ein PET-Film, ungefähr 0,1 bis 0,2 mm dick, für die Rührwerkflügel 123 verwendet. Als der Toner 113 wird ein polymerisierter Toner, der eine durchschnittliche Teilchengröße von 7 μm und eine negative elektrostatische Eigenschaft aufweist, verwendet. Der Toner 113 wies eine Rundheit bzw. Zirkularität von 0,95 bis 0,97, ein ausgezeichnetes Fließvermögen, auf.
Im Übrigen sind die Dimensionen, die Rundheit des Toners, usw. hier anhand von Beispielen gezeigt, die aber nicht beabsichtigt sind, die Erfindung zu beschränken. Es ist notwendig zu sagen, dass die Erfindung andere Ausführungsformen enthält, in der die Dimensionen usw. geeignet verändert sind, ohne sich von dem Gegenstand der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, zu entfernen.
Hier wird eine Beschreibung bezüglich der Rundheit des Toners gegeben. Ein nichtmagnetischer Einkomponententoner wird in einem Mahlverfahren oder einem Polymerisierungsverfahren erhalten. Ein Grundtoner wird wie folgt hergestellt. D.h., ein Pigment, ein Lösungsmittel und ein Ladungssteuerungsmittel werden in ein Harzbindemittel einheitlich mittels eines Henschel-Mischers eingemischt, und anschließend geschmolzen und mittels eines zweiachsigen Extruders geknetet. Die Mischung wird abgekühlt, anschließend einem groben Mahlschritt und einem feinen Mahlschritt ausgesetzt, einem Gruppierungsschritt ausgesetzt und ferner mit einem Fließvermögen-Modifizierer ergänzt. Der Grundtoner, der für eine Verwendung in der Erfindung geeignet ist, kann spherodiziert bzw. granuliert (spheroidized) werden, um die Übertragungseffizienz zu verbessern. Dazu, wenn eine Maschine, die im Stande ist, in relativ runde Kugeln zu mahlen, beispielsweise Turbomill (hergestellt durch Kawasaki Heavy Industries Ltd.), die als eine mechanische Mahlmaschine bekannt ist, in dem Mahlschritt verwendet wird, kann die Rundheit des Toners bis zu 0,93 erhalten werden. Ferner, wenn ein herkömmlich erhältlicher Heißluft-Spherodizer „Surfusing System SFS-3 Model" (hergestellt durch Nippon Pneumatik Mfg. Co., Ltd.) für den Grundtoner verwendet wird, kann die Rundheit des Toners bis zu 1,00 erhöht werden.
Auf der anderen Seite gibt es als Verfahren zur Herstellung eines polymerisierten Toners ein Aufschlämmungspolymerisationsverfahren (suspension polymerization method), ein Emulsionspolymerisationsverfahren, usw. In dem Aufschlämmungspolymerisationsverfahren, sind polymerisierbare Monomere, ein Farbpigment und ein Lösungsmittel gemäß einer Notwendigkeit zusammengesetzt, und ferner mit Farbstoffen, einem Polymerisationsinitiator, einem Querverbinder, einem Ladungssteuerungsmittel und anderen Zusätzen ergänzt. Eine Monomerkomposition, in der eine solche Mischung gelöst oder dispergiert wurde, wird einer wässrigen Phase hinzugefügt, die einen Aufschlämmungsstabilisierer (Wasserlösliches Polymer, oder wasserunlösliche anorganische Substanz) enthält, während sie durchmischt wird, um dadurch gekörnt und polymerisiert zu werden. Folglich können gefärbte polymerisierte Tonerteilchen, die eine gewünschte Teilchengröße aufweisen, ausgebildet werden.
Wie für das Verfahren zum Anpassen der Rundheit des polymerisierten Toners, kann die Rundheit wie gewünscht in dem Emulsionspolymerisationsverfahren durch Steuern der Temperatur und der Zeit in dem Schritt des Anhäufens sekundärer Teilchen verändert werden. Der anpassbare Bereich der Rundheit beträgt 0,94 bis 1,00. Auf der anderen Seite kann wahrhaft sphärischer Toner in dem Aufschlämmungspolymerisationsverfahren hergestellt werden. Der Bereich der Rundheit beträgt 0,98 bis 1,00. Ferner, wenn der Toner erhitzt wird und bei einer Temperatur, die höher als der Glasübergangspunkt TG des Toners ist, umgewandelt wird, um die Rundheit des Toners anzupassen, kann die Rundheit wie gewünscht in einem Bereich von 0,94 bis 0,98 angepasst werden. Im Übrigen sind die durchschnittliche Teilchengröße und die Rundheit der Tonerteilchen usw., die in dieser Ausführungsform gezeigt sind, Werte, die mittels des FPIA-2100 (hergestellt durch Sysmex Corp.) gemessen werden.
Ferner ist eine Arbeitsfunktion ψ_SR der Zuführwalze 105 gestaltet, um eine Beziehung zu einer Arbeitsfunktion ψ_a des Abschnitts des temporären Tonerspeichers 139, der an die Zuführwalze 105 grenzt, und eine Arbeitsfunktion ψ_t des Toners 113 wie folgt aufzuweisen: ψt ≥ ψSR ψt ≥ ψa
Jede Arbeitsfunktion (ψ) wird mittels eines Oberflächenanalysators AC-2 (hergestellt durch Riken Keiki Co., Ltd.) mit einer Strahlungslichtmenge von 500 nW gemessen. Die Arbeitsfunktion repräsentiert eine Energie, die zum Extrahieren eines Elektrons aus einer besagten Substanz benötigt wird. Wenn die Substanz eine kleinere Arbeitsfunktion aufweist, gibt die Substanz Elektronen einfacher frei. Auf der anderen Seite, wenn eine Substanz eine größere Arbeitsfunktion aufweist, ist es schwieriger für die Substanz Elektronen frei zu geben. Folglich, wenn eine Substanz, die eine kleine Arbeitsfunktion aufweist, an eine Substanz, die eine große Arbeitsfunktion aufweist, grenzt, wird die Substanz, die eine kleine Arbeitsfunktion aufweist, positiv geladen, während die Substanz, die eine kleine Arbeitsfunktion aufweist, negativ geladen wird. Die Arbeitsfunktion irgendeiner Substanz selbst wird numerisch als Energie (eV) zum Extrahieren eines Elektrons aus der Substanz gemessen.
Als nächstes wird eine Beschreibung bezüglich der Beziehung unter der Breite W jedes Rührwerkflügels 123 des Rührwerks 119, der Eingangsbreite H in dem Kratzer 135 und der Breite L der Zuführwalze 105 gegeben. Wie es in 4 gezeigt ist, ist die Breite W des Rührwerkflügels 123 nicht kleiner als die Eingangsbreite H in dem Kratzer 135. Ferner ist die Eingangsbreite H in dem Kratzer 135 vorzugsweise nicht kleiner als die Breite L der Zuführwalze. Diese Breiten werden wie folgt ausgedrückt. W ≥ H (≥ L)
Hier bedeutet „(≥ L)", dass die Beziehung H ≥ L nicht notwendigerweise erfüllt wird, solang die Beziehung „W ≥ H erfüllt ist, allerdings kann die Beziehung „H ≥ L" in einer bevorzugten Ausführungsform erfüllt werden.
Wenn die Breite W des Rührwerkflügels 123 nicht kleiner als die Eingangsbreite H des Kratzer 135 des Toners 113 ist, der über die gesamte Breite des Rührwerkflügels 123 angeordnet ist, wird lediglich der Toner 113 in einem Bereich, welcher der Eingangsbreite H des Tonerführungselements 133 entspricht, von dem Rührwerkflügel 123, wie es in 4 gezeigt ist, abgekratzt bzw. abgezogen. Folglich ist in dem Abschnitt der Eingangsbreite H ein konstantes Volumen des Toners 113 immer über den gesamten Längsbereich des Abschnitts vorhanden. Dementsprechend kann ein konstantes Volumen des Toners 113 der Zuführwalze 105 einheitlich über den gesamten Längsbereich zugeführt werden. Es ist daher möglich, einen Druck zu erhalten, der keine Variationen der Tonerdichte in der Breitenrichtung des Papiers, das ein Druckobjekt ist, aufweist.
Wenn ferner die Breite W des Rührwerkflügels 123 nicht kleiner als die Eingangsbreite H ist, ist es möglich, die Situation sicher zu vermeiden, dass der Toner 113 nicht beiden Seitenendabschnitten des Abschnitts zugeführt wird, der die Eingangsbreite H in dem Tonerführungselements 133 aufweist. Auch in diesem Punkt wird ein Druck, der keine Variationen in der Tonerdichte in der Breitenrichtung des Papiers aufweist, garantiert.
Wenn ferner die Bedingung „H ≥ L" in dem Zustand erfüllt wird, in dem die Bedingung „W ≥ H" erfüllt wird, ist ein konstantes Volumen des Toners 113 immer in dem Abschnitt vorhanden, der die Eingangsbreite in dem Tonerführungselements 133, wie es oben beschrieben ist, aufweist. Folglich wird ein einheitliches Volumen des Toners 113 auch über die gesamte Breite der Zuführwalze 105 zugeführt, die eine geringere Breite als die Eingangsbreite H aufweist. Es ist daher möglich, einen Druck ohne Variationen bezüglich der Tonerdichte in der Breitenrichtung des Papiers sicher durchzuführen.
Als nächstes wird eine Beschreibung bezüglich der Breite des Abschnitts gegeben, wo der Toner von dem flachen Beförderungsabschnitt 137 zum temporären Speicherabschnitt 139 bewegt wird, d.h., der Beziehung zwischen der Tonereinbringbreite J zum temporären Speicherabschnitt 139 und der Breite L der Zuführwalze 105. 5A und 5B zeigen schematische die Beziehung zwischen der Tonereinbringbreite J und der Breite L der Zuführwalze 105. In jeder dieser Figuren entsprechen die Tonereinbringbreite J und die Breite L der Zuführwalze 105 bezüglich einer Position einander und weisen einander gleiche Längen auf. In 5A ist die Eingangsbreite H festgelegt, um gleich der Tonereinbringbreite J zu sein. In 5B ist die Eingangsbreite H festgelegt, um größer als die Tonereinbringbreite J zu sein.
Wie es in den 5A und 5B gezeigt ist, wenn die Tonereinbringbreite J gleich der Breite L der Zuführwalze 105 ist, bewegt sich der Toner 113, der temporär in dem temporären Speicherabschnitt 139 gespeichert ist, parallel direkt zu der Zuführwalze 105 über den gesamten Breitenbereich des temporären Speicherabschnitts 139, so dass der Toner 113 auf der Umfangsoberfläche der Zuführwalze 105 getragen bzw. befördert werden kann. Dementsprechend wird der Toner 113, der in dem temporären Speicherabschnitt 139 gespeichert ist, an der Zuführwalze 105 in einer genauen Proportion über dem Breitenbereich des temporären Speicherabschnitts 139 getragen, so dass ein einheitliches Tonervolumen 113 über den Breitenbereich der Zuführwalze 105 getragen werden kann. Folglich ist es möglich, einen Druck zu erhalten, der keine Variation der Tonerdichte in der Breitenrichtung des Papiers produziert.
In 5A sind zwischen dem Kratzer 135 und dem Umfang der Drehachse der Zuführwalze 105 Wände 147 in geraden Linien und in rechten Winkeln bezüglich der Drehachse der Zuführwalze 105 ausgebildet. Die Seitenwände 147, die so ausgebildet sind, können verhindern, dass der Toner 113 ausläuft, um seitwärts befördert zu werden, wenn der Toner 113 von dem Kratzer 135 zur Zuführwalze 105 durch den flachen Beförderungsabschnitt 137 befördert wird. Folglich sind die gegenüberliegenden Endabschnitte der Zuführwalze 105 mit den Dichtungsseitenwänden 147 abgedichtet, so dass verhindert werden kann, dass der Toner nach außen über die effektive Länge der Zuführwalze 105 ausläuft.
Auf der anderen Seite ist in 5B die Eingangsbreite H festgelegt, um größer als die Tonereinbringbreite J zu sein. Dementsprechend wird, wie es durch Pfeile in 5b gezeigt ist, der Toner 113, der in den Abschnitten der Eingangbreite H außerhalb der Toner Einbringbreite J (Toner, der in der Nähe der gegenüberliegenden Enden des Kratzers 135 vorhanden ist) nach Innen gesammelt. Allerdings, da der Toner 113 temporär in dem temporären Speicherabschnitt 139 gespeichert ist, gibt es praktisch keine Wahrscheinlich, dass das Tonervolumen lediglich in den gegenüberliegenden Enden der Einbringbreite J zunimmt. Folglich ist es möglich, einen Druck zu erhalten, der keine Veränderung bezüglich der Tonerdichte in der Breitenrichtung des Papiers auf dieselbe Weise, wie in dem Aufbau von 5A, produziert.
In den Anordnungen, die in den 5A und 5B gezeigt sind, ist es vorzuziehen, dass die Breite L der Zuführwalze 105 im Wesentlichen gleich der Papierbreite (nicht gezeigt) ist. In diesem Fall, wird der gesamte Toner, der an der Zuführwalze 105 befördert wird, effektiv verwendet, so dass ein Druck auf der Papierseite mit dem Toner an der Zuführwalze 105 in einer genauen Proportion durchgeführt wird.
Als nächstes wird eine Verschlussstruktur zum Verhindern, dass der Toner 113, der durch den Rührwerkflügel 123 befördert wird, an dem Tonerführungselement 133 akzeptiert wird, mit Bezug auf die 2, 6 und 7A bis 7D, beschrieben.
Wie es oben beschrieben ist fällt der Toner 113 frei auf das Tonerführungselement 133 und verbleibt in dem temporären Tonerspeicher 139. Wenn sich die Zuführwalze 105 dreht, wird der Toner 113 an der Umfangsoberfläche derselben getragen bzw. befördert und aufgebraucht. Allerdings wird in einem Fall, in dem ein Druck eines geringen Betriebs durchgeführt wird, entsprechend mit der Art eines zu bedruckenden Papiers oder der Gestaltung des Drucks, Toner überschüssig zu dem Tonerführungselement 133 mittels der Rührwerkflügel 123 zugeführt. Es ist in diesem Fall daher notwendig die Tonerzufuhr zu dem Tonerführungselement 133 durch die Rührwerkflügel 123 auszusetzen. Zu diesem Zweck ist die Verschlussstruktur, die weiter unten beschrieben wird, in der Nähe des Kratzers 135 des Tonerführungselements 133 vorgesehen.
D.h., in der Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, ist ein Verschlusselement 153, das nahe zu und weg von einem Endabschnitt 134 des Tonerführungselements 133 kommen kann, wie es durch Pfeile 152 gezeigt ist, oberhalb des Endabschnitt 134, wie es im Detail in 6 und 7A gezeigt ist, vorgesehen. Das Verschlusselement 153 ist immer gedrängt, um sich von dem Endabschnitt 134 mittels Spiralfedern 157 zu entfernen. Auf der anderen Seite wird, wenn ein Überwachungssensor 155 (vergleiche 2), der dem temporären Tonerspeicher 139 zugewandt ist, detektiert, dass das Volumen des Toners 113, das in den temporären Tonerspeicher 139 gespeichert ist, einen vorbestimmten Wert oder mehr erreicht hat, ein Wegeventil 159 (vergleiche 6) betrieben, um das Verschlusselement 153 mit dem Endabschnitt 134 des Tonerführungselements 133 in Druckkontakt zu bringen. Im Übrigen kann anstelle des Überwachungssensors 155 das Verschlusselement 153 gestaltet sein, um an den Endabschnitt 134 in einem Modus eines Drucks geringen Betriebs zu grenzen, um die Tonerzufuhr zeitweilig auszusetzen.
7B bis 7D zeigen weitere Beispiele eines Verschlusselements 153 zum Aussetzen einer Tonerzufuhr zum Tonerführungselement 133. In der Ausführungsform, die in 7B gezeigt ist, ist das Verschlusselement 153 gestaltet, um im Stande zu sein sich um eine Drehachse 161 zu drehen. In 7B wirkt das Verschlusselement 153, um die Tonerzufuhr zu dem Tonerführungselement 133 auszusetzen, wenn das Verschlusselement 153 in einer Position angeordnet ist, die mittels der durchgezogenen Linie gezeigt ist. Auf der anderen Seite, wenn das Verschlusselement 153 in einer Position angeordnet ist, die durch eine angedeutete Linie gezeigt ist, erlaubt das Verschlusselement 153 dem Toner, zu dem Tonerführungselement 133 zugeführt zu werden.
Ferner ist in der Ausführungsform, die in 7C gezeigt ist eine Drehachse 161 an der Stromabwärtsseite des Endabschnitts 134 des Tonerführungselements 133 in der Tonerbeförderungsrichtung ausgebildet. Der Abschnitt an der Vorderendseite der Drehachse 161 dient als Verschlusselement 153. D.h., in 7C wirkt das Verschlusselement 53, um die Tonerzufuhr zu dem Tonerführungselement 133 auszusetzen, wenn das Verschlusselement 153 in einer Position angeordnet ist, die mittels der durchgezogenen Linie gezeigt ist. Auf der anderen Seite erlaubt, wenn das Verschlusselement 153 in einer Position angeordnet ist, die mittels der angedeuteten Linie gezeigt ist, das Verschlusselement 153 dem Toner, zu dem Tonerführungselement 133 zugeführt zu werden. Im Übrigen befindet sich die Drehachse 161 im Wesentlichen in derselben Ebene wie die Oberfläche des flachen Beförderungsabschnitts 137, um die gleichmäßige Beförderung des Toners nicht zu behindern.
Ferner ist in der Ausführungsform, die in 7D gezeigt ist, ein Verschlusselement 153 vorgesehen, das sich um eine Drehachse 163 drehen kann, um als eine Nocke in Kontakt mit der oberen Oberflächenseite des Rührwerkflügels 123 zu dienen. In dieser Ausführungsform wird, wie es mittels der durchgezogenen Linie in 7D gezeigt ist, wenn das Verschlusselement 152 betrieben wird, um den Rührwerkflügel 123 aufgrund seiner Nockenfunktion nach unten zu drücken, der Rührwerkflügel 123 elastisch verformt, um von dem Kratzer 135 wegzukommen. Folglich kann die Tonerzufuhr zum Tonerführungselement 133 ausgesetzt werden. Auf der anderen Seite grenzt, wenn sich das Verschlusselement 153 dreht, wie es durch die angedeutete Linie gezeigt ist, der Rührwerkflügel 123 an den Kratzer 135 an. Folglich wird die Tonerzufuhr zu dem Tonerführungselement 133 erlaubt.
Als nächstes wird eine Beschreibung hinsichtlich des Umlaufs des Toners in der Entwicklungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform gegeben. Aus dem Toner 113, der in dem Tonerbehälter 101 enthalten ist, wird der Toner 113, der sich in dem Bereich 125 zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Tonerbehälters 101 und dem Rührwerkflügel 123 befindet, mittels des Rührwerkflügels 123 durch den Drehbetrieb des Rührwerks 119 nach oben geschaufelt. Der geschaufelte Toner 113 wird durch den Kratzer 135 abgekratzt. Der Toner 113, der durch den Kratzer 135 abgekratzt wird, fällt, wobei er an dem flachen Beförderungsabschnitt 137 gleitet, um den temporären Speicherabschnitt 139 zu erreichen.
Der Toner 113, der in dem temporären Tonerspeicher 139 gespeichert ist, wird sukzessiv von der Umfangsoberfläche der Zuführwalze 105 befördert. Danach wird der Toner zur Entwicklungswalze 107 bewegt. Anschließend wird überschüssiger Toner durch die Regulierungsklinge 109 abgekratzt, während der Toner, der durch die Entwicklungswalze 107 getragen bzw. befördert wird, durch die Regulierungsklinge 109 geladen wird, um ein elektrostatisches latentes Bild, das auf der Fotoleitertrommel 23 ausgebildet wird, zu entwickeln.
Der Toner 113, der durch die Regulierungsklinge 109 abgekratzt wird, fällt in den Tonerführungsraum 131 durch Gravitation, um zu dem Tonerbehälter 101 direkt oder nach einem nach unten Gleiten an der Tonerführungsoberfläche 129 zurückgeführt zu werden.
Als nächstes wird eine Entwicklungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform mit Bezug auf 8 beschrieben. In dieser Figur werden Komponenten, die gleich denen der ersten Ausführungsform sind, mit denselben Referenzzeichen bezeichnet.
Eine Entwicklungsvorrichtung 100 besteht aus einem Behältergehäuse 103 zum Speichern von Toner (schraffierter Abschnitt); einem Tonerbehälter 101, der in dem Behälterkörper 103 ausgebildet ist; einem Rührwerk 119, das in dem Tonerbehälter 101 angeordnet ist; einem Tonerführungselement 133, das oberhalb des Tonerbehälters 101 vorgesehen ist; einer Zuführwalze 105, die oberhalb des Tonerführungselements 133 angeordnet ist; einem Kontaktbogen 149, der an dem Tonerführungselement 133 vorgesehen ist, um an den unteren Abschnitt der Zuführwalze 105 anzugrenzen; einer Entwicklungswalze 107, die vorgesehen ist, um an der Zuführwalze 105 anzugrenzen und einer Fotoleitertrommel 23 über einen kleinen Abstand (ungefähr 100 bis 300 μm) zugewandt zu sein; einer Regulierungsklinge 109, die an einem unteren Abschnitt der Entwicklungswalze 107 angrenzt; einer Tonerführungsoberfläche 129, an der die Regulierungsklinge 109 vorgesehen ist, und die als Tonerführungsweg dient, um den Toner, der durch die Regulierungsklinge 109 gesteuert wird, zu erlauben, auf den Tonerführungsweg zu fallen, um frei in den Tonerbehälter 101 zu fallen; und einem Dichtungselement 115 zum Verhindern eines Tonerauslaufs während es an die Entwicklungswalze 107 in einer Richtung angrenzt, um den Toner zurückzugewinnen, der in der Entwicklungswalze 107 nach einer Entwicklung verbleibt.
Die Entwicklungswalze 107 und die Fotoleitertrommel 23 sind einander über einen kleinen Abstand zugewandt. Die Entwicklungswalze 107 und die Fotoleitertrommel 23 werden angetrieben, um sich in entgegengesetzten Richtungen zueinander, wie es durch Pfeile in 8 gezeigt ist, zu drehen. In einem Entwicklungsbereich, in dem die Entwicklungswalze 107 und die Fotoleitertrommel 23 einander zugewandt sind, bewegen sich die Umfangsoberflächen der Entwicklungswalze 107 und der Fotoleitertrommel 23 in derselben Richtung nach oben. Eine Entwicklungsvorspannung, in der eine Wechselspannung mit einer Gleichspannung überlagert wird, wird von einer Entwicklungsvorspannungsquelle (nicht gezeigt) an die Entwicklungswalze 107 angelegt, um ein oszillierendes elektrisches Feld zu veranlassen, zwischen der Entwicklungswalze 107 und der Fotoleitertrommel 23 zu wirken. Folglich wird Toner von der Entwicklungswalze einem elektrostatischen latenten Bildabschnitt, der in dem Fotoleiter ausgebildet ist, zugeführt, um eine Entwicklung durchzuführen. Im Übrigen sind in dieser Ausführungsform die Entwicklungswalze 107 und die Fotoleitertrommel 23 gestaltet, um einander über einen kleinen Abstand in dem Entwicklungsbereich zugewandt zu sein. Allerdings kann eine Entwicklung durchgeführt werden, wobei die Entwicklungswalze und der Fotoleiter miteinander in dem Entwicklungsbereich in Kontakt stehen.
In dieser Ausführungsform wird Toner, der beschränkt ist, um die Regulierungsklinge 109 nicht zu verbergen, in dem Tonerbehälter 101 aus folgenden Gründen aufgenommen. D.h., wenn das Tonervolumen groß genug wäre, um die Regulierungsklinge 109 zu verbergen, würde der Umlaufweg zum gleichmäßigen Zurückkehren des Toners, der durch die Regulierungsklinge 109 abgekratzt wird, zu dem Tonerbehälter 101 blockiert werden. Ferner würde die Rolle der Regulierungsklinge 109, überschüssigen Toner aus dem Toner an der Entwicklungswalze 107 abzukratzen, um dadurch das Volumen des Toners, der zu dem Entwicklungsbereich befördert wird, zu steuern, blockiert werden, während die Rolle der Regulierungsklinge 109, den Toner angemessen zu laden, blockiert wäre. Ferner ist das Rührwerk 119, das flexible Rührwerkflügel 123 aufweist, die an beiden Endabschnitt davon angebracht sind, drehbar in dem Tonerbehälter 101 vorgesehen. Im Übrigen ist eine große Anzahl von Schlitzen in den Rührwerkflügeln 123 ausgebildet. Anschließend wird durch Drehung des Rührwerks 119 der Toner, der in der Toneraufnahmekammer 101 enthalten ist, einem temporären Tonerspeicher 139 zwischen dem Tonerführungselement 133 und der Zuführwalze 105 mittels der Rührwerkflügel 123, die an dem Rührwerk 119 angebracht sind, zugeführt.
Die Zuführwalze 105, die eine leitende elastische Schicht mit einer Vielzahl von Zellen aufweist, die in ihrem äußeren Umfangsabschnitt vorgesehen sind, ist in der Nähe des temporären Tonerspeichers 139 angeordnet. Die elastische Schicht der Zuführwalze 105 ist in Druckkontakt mit der Entwicklungswalze 107 gebracht. Die Zuführwalze 105 und die Entwicklungswalze 107 werden in derselben Richtung gedreht, so dass sich ihre Umfangsoberflächen in entgegengesetzten Richtungen in ihrem Kontaktbereich bewegen und gegeneinander reiben. Folglich wird eine Spannung, die gleich der Entwicklungsvorspannung, die von der Entwicklungsvorspannungsquelle (nicht gezeigt) an die Entwicklungswalze angelegt wird, an die Zuführwalze angelegt.
Ein Ende des Kontaktbogens 149, das in einen Bogen ausgebildet ist, ist an dem Tonerführungselement angebracht, während der Kontaktbogen 149 mit einem unteren Teil der Zuführwalze 105 mit einem geeigneten linearen Druck in Kontakt gebracht wird. Durch das Vorhandensein des Kontaktbogens 149 wird verhindert, dass der Toner, der an der Zuführwalze 05 haftet, von der unteren Position der Zuführwalze 105 durch Gravitation nach unten fällt. Folglich wird verhindert, dass der Toner, der zu der Entwicklungswalze 107 zugeführt werden kann, abnimmt, so dass verhindert wird, dass die Bilddichte herabgesetzt wird.
Von dem Toner, der von der Zuführwalze 105 der Entwicklungswalze 107 zugeführt wird, wird überschüssiger Toner von der Entwicklungswalze durch die Regulierungsklinge 109 so abgekratzt, dass das Volumen des Toners, das zu dem Entwicklungsbereich zu befördern ist, gesteuert wird, während der Toner angemessen geladen wird. Im Übrigen fällt einiges von dem überschüssigen Toner, der von der Entwicklungswalze 107 durch die Regulierungsklinge 109 abgekratzt ist, auf die Tonerführungsoberfläche 129 unter der Regulierungsklinge 109 aufgrund von Gravitation, und rutscht anschließend von dieser Wand. Folglich wird der Toner zu dem Tonerbehälter 101 zurückgeführt. Der andere Teil des überschüssigen Toners fällt direkt in den Tonerbehälter 101, um dahin zurückgeführt zu werden. Zu dieser Zeit ist der Winkel der Tonerführungsoberfläche 129 bezüglich der horizontalen Linie festgelegt, um größer als der Ruhewinkel des Toners zu sein. Anschließend wird der Toner, der durch die Regulierungsklinge 109 gesteuert wird und geeignet geladen ist, zum Entwicklungsbereich befördert, wo die Entwicklungswalze 107 und die Fotoleitertrommel 23 einander zugewandt sind, durch die Entwicklungswalze 107, um einen elektrostatischen latenten Bildabschnitt auf der Fotoleitertrommel 23 mittels der Wirkung des oszillierenden elektrischen Felds auszubilden.
Nachdem das elektrostatische latente Bild, das auf der Fotoleitertrommel 23 ausgebildet wird, somit entwickelt ist, wird das Dichtungselement 115 mit der Entwicklungswalze 107 in einer Position in leichten Kontakt gebracht, in welcher der Toner, der auf der Entwicklungswalze 107 verbleibt, nach Innen zurückzuführen ist. Folglich kann ein Auslaufen des Toners verhindert werden. Nach der Entwicklung wird der Toner, der an der Oberfläche der Entwicklungswalze 107 verbleibt, mittels der Reibung zwischen der Entwicklungswalze 107 und der Zuführwalze 105 entfernt. Folglich wird der entfernte Toner mit dem gesammelten Toner in dem temporären Tonerspeicher 139 zwischen dem Tonerführungselement 133 und der Zuführwalze 105 gemischt, und anschließend von der Zuführwalze 105 zu der Entwicklungswalze 107 als recycelter Toner zugeführt.
Hier werden Dimensionen und Angaben der jeweiligen wesentlichen Elemente anhand eines Beispiels gezeigt. In dieser Ausführungsform beträgt der Durchmesser der Fotoleitertrommel 23, 30 mm und der Durchmesser der Entwicklungswalze 107, 18 mm. Die Fotoleitertrommel 23 wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit von ungefähr 100 bis 200 mm/Sek. gedreht, während die Umfangsgeschwindigkeit der Entwicklungswalze 107 auf das ungefähr 1,5 bis 2-fache der Umfangsgeschwindigkeit der Fotoleitertrommel 23 festgelegt wird. Die Zuführwalze 105 weist einen elektrischen Widerstand von 10⁵ bis 10⁶ Ω·cm und eine Asker-F Härte von 60 bis 70 Grad auf. Die Zuführwalze 105 besteht aus Urethanschaum, der eine Vielzahl von Zellen aufweist, der einen Standardzellendurchmesser von 100 bis 150 μm und eine Dicke von 2 bis 4 mm aufweist. Eine elastische Schicht ist in dem äußeren Umfangsabschnitt der Zuführwalze 105 so ausgebildet, dass der Durchmesser der Zuführwalze 105, 15 bis 18 mm beträgt. Wie für die Regulierungsklinge 109 ist ein leitendes Urethangummi, ungefähr 2 mm dick, an das vordere Ende einer Phosphorbronzeplatte oder einer Edelstahlplatte, ungefähr 0,15 mm dick, geklebt. Ferner wird ein PET-Film, ungefähr 0,1 bis 0,2 mm dick, für den Kontaktbogen 149 und die Rührwerkflügel 123 verwendet.
Gemäß diesem Aufbau wird, wenn der Toner, der durch die Regulierungsklinge 109 abgekratzt wird, in den Tonerbehälter 101 zurückgeführt ist, eine Belastung, die auf den Toner anliegt, durch Zurückführen des Toners, unter Verwendung seiner Gravitation oder seines Ruhewinkels, eliminiert. Als ein Resultat kann die Lebensdauer des Toners verlängert werden. Dementsprechend kann ein Flecken auf dem weisen Hintergrund eines Drucks oder eine Veränderung einer Dichte, die durch Nebelbildung des Toners oder Verringerung der Ladungsmenge des Toners verursacht wird, verringert werden, so dass eine gute Bildqualität aufrechterhalten werden kann. Ferner wird der Tonerverbrauch verringert, so dass die laufenden Kosten reduziert werden können.
In dem Tonerbehälter 101 ist das Tonerzentrum der Zuführwalze 105 höher als die obere Oberfläche eines Tonerdepots, und ein Abkratzer 135 (PET-Bogen ungefähr 0,15 mm dick) ist an den führenden Endabschnitt des Tonerführungselements 133 unter der Zuführwalze angeklebt. Der Toner, der in 2 in Schwarz gezeigt ist, ist in einem Zustand gezeigt, in dem der Toner zu dem Abkratzer 135 befördert wurde. Der Abkratzer 135 ist wie folgt festgelegt. D.h., der Rührwerkflügel 123, der an dem vorderen Ende des Rührwerks 119 angebracht ist, nähert sich dem führenden Ende des Abkratzers 135 und grenzt an den Kratzer 135 an. Folglich wird der Kratzer 135 gedrückt und durch den Rührwerkflügel 123 nach oben verformt. Anschließend wird der Toner, der durch den Rührwerkflügel 135 befördert wird, zu dem Kratzer 135 geliefert. Danach wird der Kratzer 135 nach oben verformt, so dass sich der Toner zu dem temporären Tonerspeicher 139 zwischen dem Tonerführungselement 133 und der Zuführwalze 105 bewegt.
Im Übrigen ist gewünscht, dass der Winkel des Kratzers 135 bezüglich der horizontalen Linie nicht kleiner als der Ruhewinkel des Toners in dem Zustand ist, bei dem der Kratzer 135 an das Tonerführungselement 133 angebracht wurde. Allerdings sollte der Winkel des Kratzers 135 nicht größer als der Ruhewinkel des Toners sein. In diesem Fall kann der Toner tatsächlich an dem Kratzer 135, ohne sich zu dem temporären Tonerspeicher 139 zu bewegen, verbleiben, aber der Kratzer 135 wird, wie es oben beschrieben ist, nach oben verformt, nachdem der Rührwerkflügel 123 an den Kratzer 135 angrenzt. Folglich wird in diesem Zustand der Winkel des Kratzers 135 nicht kleiner als der Ruhewinkel, so dass sich der Toner zu dem temporären Tonerspeicher 139 bewegt.
Sowohl der Kratzer 135 als auch der Rührwerkflügel 123 ist aus einem Harzbogen gefertigt. Folglich weisen sowohl der Kratzer 135 als auch der Rührwerkflügel 122 eine Eigenschaft des leichten Biegens als Folge einer Belastung auf. Für eine geeignete Verwendung eines Kratzers 135 und des Rührwerkflügels 122 ist es erwünscht, dass der Kratzer 135 eine Eigenschaft des einfacheren Biegens als der Rührwerkflügel 123 aufweist. Es ist daher erwünscht, dass der Kratzer 135 dünner gefertigt ist, wenn der Kratzer 135 und der Rührwerkflügel 123 aus demselben Material gefertigt sind, und die Steifigkeit des Kratzers 135 festgelegt ist, um geringer zu sein, wenn der Kratzer 135 und der Rührwerkflügel 123 aus verschiedenen Materialien gefertigt sind. Folglich wird, nachdem ausreichend Toner von dem Rührwerkflügel 123 zu dem Kratzer 135 geliefert wurde, der Kratzer 135 verformt, um sofort Toner zu dem temporären Tonerspeicher 139 zuzuführen.
Auf der anderen Seite wird in einem Abschnitt in der Richtung der Walzenachse angenommen, dass sich eine Tangente zu dem Rührwerkflügel 123 an dem Ort, wo der Rührwerkflügel 123 zuerst an das Tonerführungselement 133 grenzt, in einem Winkel θ2 bezüglich der horizontalen Linie befindet, und sich das Tonerführungselement 133 in einem Winkel θ1 bezüglich der horizontalen Linie befindet. Es ist folglich vorzuziehen, dass die Beziehung θ1 > θ2 erfüllt wird. Wenn die Beziehung θ1 < θ2 erfüllt wäre, würde der Winkel des Annäherns (90° – θ2) des Rührwerkflügels 123, bei dem der Rührwerkflügel 123 an den Kratzer 135 grenzt, groß sein, um Probleme zu verursachen, d.h., eine gleichmäßige Verformung des Kraters 135 zu blockieren, um eine überschüssige Ladung auf dem Rührwerkflügel 123 zu platzieren, um dadurch die Lebensdauer des Rührwerkflügels 123 zu verkürzen, oder um ein zur Drehung des Rührwerks 119, an dem der Rührwerkflügel 123 befestigt ist, benötigtes Drehmoment zu vergrößern. Es kann ferner berücksichtigt werden, dass starke Geräusche in dem Moment erzeugt werden, wenn der Rührwerkflügel 123 an den Kratzer 135 grenzt. Es ist daher vorzuziehen, dass die Beziehung θ1 > θ2 erfüllt ist.
Es soll ferner angenommen werden, dass sich ein Liniensegment, das den Ort wo der Rührwerkflügel 123 zuerst an das Tonerführungselement 133 grenzt mit dem Drehzentrum des Rührwerks 119, an dem der Rührwerkflügel 123 befestigt ist, verbindet, in einem Winkel θ3 mit der vertikalen Linie befindet. Wenn die Drehrichtung des Rührwerks 119 als positiv angenommen wird, ist es vorzuziehen, dass die Beziehung 0 ≤ θ3 erfüllt wird. Wenn die Beziehung θ3 < 0 erfüllt wäre, würde verstanden werden, dass der Toner an dem Vorderende des Rührwerkflügels 123 von dem Rührwerkflügel 123 oder dem Kratzer 135 herunterfallen könnte, so dass ein ausreichender Toner möglicherweise nicht wirkungsvoll dem temporären Tonerspeicher 139 zugeführt werden kann. Folglich könnte zu wenig Toner zugeführt werden, was eine geringere Bilddichte zur Folge hätte. Von der obigen Beschreibung kann eine gute Tonerzufuhr durch Festlegen einer geeigneten Anordnung oder Steifigkeit des Rührwerkflügels 123 und des Kratzers 135 erhalten werden.
9 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform weist ein Merkmal darin auf, dass eine Entwicklungswalze 107 unter einer Fotoleitertrommel 23 angeordnet ist. Die anderen Dinge sind etwa gleich denen in der zweiten Ausführungsform, und ihre detaillierte Beschreibung wird daher ausgelassen. Auch in dieser Ausführungsform wird, wenn der Toner, der durch die Regulierungsklinge 109 abgekratzt wird, in den Tonerbehälter 101 zurückgeführt wird, eine Belastung, die auf dem Toner anliegt, durch Zurückführen des Toners, unter Verwendung seiner Gravitation oder seines Ruhewinkels eliminiert. Dadurch kann die Lebensdauer des Toners verlängert werden. Demnach kann ein Flecken auf dem weisen Hintergrund eines Drucks oder eine Änderungen der Dichte, die durch Nebelbildung des Toners oder Verringerung der Ladequalität des Toners verursacht wird, verringert werden, so dass eine gute Bildqualität aufrechterhalten werden kann. Ferner wird der Tonerverbrauch reduziert, so dass die laufenden Kosten verringert werden können.
Ferner kann eine gute Tonerzufuhr durch Festlegen einer geeigneten Anordnung oder Steifigkeit des Rührwerkflügels 123 und des Kratzers 135 erhalten werden.
In jedem der oben beschriebenen Entwicklungsvorrichtungen 100 sind Abschnitte 100a, an denen die Entwicklungswalzen 107 freigelegt sind, wie es in 1 gezeigt ist, ausgebildet. Auf der anderen Seite ist eine Lücke 25a in jedem Koronalader 25 ausgebildet, um einer zugeordneten Fotoleitertrommel 23 zugewandt zu sein. Zu dieser Zeit würde, wenn die Lücke 25a des Koronaladers 25 unter dem Abschnitt 100a angeordnet wäre, ein Problem wie folgt auftreten. D.h., es würde Toner von dem Abschnitt 100a durch Gravitation herunterfallen und in den Koronalader 25 durch die Lücke 25a des Koronaladers 25 eintreten. Folglich würde der Koronalader 25 mit Toner verschmutzt werden.
Folglich ist die Lücke 25a des Koronalader 25 in Richtung des zwischen liegenden Übertragungsriemens 33 so versetzt, dass die Lücke 25a nicht mit dem Abschnitt 100a der Entwicklungsvorrichtung 100 überlappt. Es ist folglich möglich, das Problem zu lösen, dass Toner, der von dem Abschnitt 100a durch Gravitation nach unten fällt, in den Koronalader 25 durch die Lücke 25a eintritt, so dass der Koronalader 25 mit Toner verschmutzt wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die besonderen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, sind verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann aus der Lehre hierin klar. Solche Änderungen und Modifikationen, soweit sie offensichtlich sind, werden als Teil des Gegenstands der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, befunden.

Claims

Entwicklungsvorrichtung (100) zur Verwendung in einer Bilderzeugungsstation (21Y, 21M, 21C, 21K) einer Bilderzeugungsvorrichtung vom Tandemtyp, wobei die Bilderzeugungsstation (21Y, 21M, 21C, 21K) eine Fotoleitertrommel (23) und einen Lader (25) aufweist, der um die Fotoleitertrommel (23) vorgesehen ist, wobei die Entwicklungsvorrichtung (100) aufweist: einen ersten Behälter (101), der zum Enthalten eines Toners (113) darin ausgelegt ist, einen Träger (107), der der Fotoleitertrommel (23) in einem Entwicklungsbereich zugewandt und dazu ausgelegt ist, den Toner zu tragen, einen Zuführer (105) zum Führen des Toners von dem ersten Behälter (101) zu dem Träger (107), ein Tonerführungselement (133) zum Führen des Toners von dem ersten Behälter (101) zu dem Zuführer (105), einen Transporter (119), der rotierbar in dem ersten Behälter (101) vorgesehen ist, und ein Armelement (121), das sich von einem Rotationsmittelpunkt hiervon erstreckt, und einen Rührwerkflügel (123), der an einem distalen Ende des Armelements (121) vorgesehen ist, besitzt, wobei der Rührwerkflügel (123) in Kontakt mit dem Tonerführungselement (133) derart gebracht ist, um den Toner von dem ersten Behälter (101) auf das Tonerführungselement (133) zu befördern, wenn die Entwicklungsvorrichtung in einer Bilderzeugungsstation (21Y, 21M, 21C, 21K) montiert ist, ein Regulierungselement (109), das in Kontakt mit einem ersten Abschnitt des Trägers (107) gebracht ist, um überschüssigen Toner abzuziehen, der an dem Träger (107) anhaftet, und einen Führungspfad (131) zum Rückführen des überschüssigen Toners, der durch das Regulierungselement (109) abgezogen wurde, zu dem ersten Behälter (101) in einer Weise, dass der durch das Regulierungselement (109) abgezogene Toner in den Toner (113) in dem ersten Behälter (101) gemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Tonerführungselement (133) auf solche Weise in Bezug auf den ersten Behälter (101) angeordnet ist, dass, betrachtet in der Rotationsrichtung des Transporters (119), die Zufuhrstelle des Toners auf das Tonerführungselement (133) stromaufwärts und oberhalb der Stelle ist, an welcher der überschüssige Toner über den Führungspfad in den ersten Behälter (101) zurückgeführt wird.
Entwicklungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, bei welcher der Führungspfad (131) von einer horizontalen Linie um einen Winkel nicht kleiner als ein Ruhewinkel des Toners abgewinkelt ist.
Entwicklungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend einen zweiten Behälter (139), der dazu ausgelegt ist, temporär den von dem ersten Behälter (101) mittels des Transporters (119) transportierten Toner zu enthalten, wobei der zweite Behälter (139) in der Nähe des Zuführers (105) vorgesehen ist.
Entwicklungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Abzieher (135) zum Abziehen des Toners (113), der durch den Rührwerkflügel (123) gefördert wird, der an einem Endabschnitt des Tonerführungselements (133) vorgesehen ist, mit welchem die Betätigungsrippe (123) in Kontakt gebracht wird, wenn der Transporter (119) rotiert.
Entwicklungsvorrichtung (100) nach Anspruch 4, bei welcher die Beziehung W ≥ H erfüllt ist, wobei W die Breite des jeweiligen Rührwerkflügels (123) und H die Eintrittsbreite in dem Abzieher (135) ist.
Entwicklungsvorrichtung (100) nach Anspruch 5, bei welcher die Beziehung H ≥ L erfüllt ist, wobei L die Breite der Zufuhrwalze (105) ist.
Entwicklungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Abzieher (135) eine Eigenschaft besitzt, dass er leichter zu biegen ist als der Rührwerkflügel (123).