DE4012535A1 - Tonerzufuhrvorrichtung fuer ein elektrophotographisches geraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tonerzufuhrvorrichtung für ein elektrophotographisches Gerät nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1, und betrifft insbesondere eine Tonerzufuhrvor­ richtung für ein elektrophotographisches Gerät, in welchem mit Hilfe von Toner ein latentes Bild entwickelt wird, das elektrostatisch auf einem Bildträger erzeugt worden ist.

Ein elektrophotographischer Kopierer, ein Faksimilegerät, ein Drucker oder ein ähnliches Gerät, bei welchen von einem elektrophotographischen Prozeß Gebrauch gemacht wird, wer­ den in großem Umfang verwendet. Bei dieser Art Geräte wird ein latentes Bild auf einem Bildträger erzeugt, welches dann mittels eines Entwicklers entwickelt wird, welcher im allge­ meinen Toner ist. Der Toner wird in einem Entwicklungsab­ schnitt nacheinander verbraucht und wird daher von einem To­ nerbehälter aus in angemessener Weise zugeführt. Toner muß jedoch auch dem Tonerbehälter zugeführt werden, da der To­ ner in dem Behälter im Laufe der Zeit infolge des Verbrauchs in dem Entwicklungsabschnitt fortlaufend abnimmt.

Für die Zufuhr von Toner von dem Tonerbehälter zu dem Ent­ wicklungsabschnitt und für die Lieferung von Toner in den Behälter selbst sind bereits verschiedene Lösungen vorge­ schlagen worden. In einem Fall wird ein Tonerbehälter mit einer Größe verwendet, welche groß genug ist, um eine große Tonermenge unterzubringen.

Eine Schwierigkeit bei dieser Lösung besteht darin, daß eine große Tonermenge, welche in dem Tonerbehälter aufbewahrt ist, infolge von Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen bzw. -schwankungen fest werden kann. Sollte sich fest gewordener Toner in dem Behälter sammeln, würde die Tonerzufuhrmenge zu dem Entwicklungsabschnitt un­ gleichmäßig werden, während die Ladungseigenschaft des To­ ners verschlechtert werden würde. Wenn dagegen der Tonerbe­ hälter in der Größe verkleinert wird, um die darin unterbring­ bare Tonermenge zu verringern und wenn er in Verbindung mit einer Tonerpatrone oder einem Tonerbehälter betrieben wird, welches eine herkömmliche Ausführung ist, muß die Tonerpa­ trone oder der Tonerbehälter häufig ersetzt werden, wodurch dann die Belastung für das Bedienungspersonal größer wird. Ferner kann die Tonerpatrone nicht über einen bestimmten Grenzwert hinaus vergrößert werden, wenn sie in ein elektro­ photographisches Gerät der Art kommt, welche eine optische Einheit über dem Tonerbehälter oder -reservoir aufweist.

Gemäß der Erfindung soll daher eine Tonerzufuhrvorrichtung für ein elektrophotographisches Gerät geschaffen werden, bei welchem eine ungleichmäßige Tonerzufuhr und eine Verschlech­ terung der Ladungseigenschaft von Toner, was beides auf das Festwerden von Toner zurückzuführen ist, ausgeschlossen sind. Ferner soll gemäß der Erfindung eine Tonerzufuhrvorrichtung für ein elektrophotographisches Gerät geschaffen werden, bei welchem die Auswechselhäufigkeit einer Tonerpatrone reduziert und dadurch das Bedienungspersonal von einer übermäßigen Be­ lastung befreit ist.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Tonerzufuhrvorrich­ tung für ein elektrophotographisches Gerät nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale in dessen kenn­ zeichnenden Teil erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist eine Tonerzufuhrvorrichtung, um Toner einem Entwicklungsab­ schnitt eines elektrophotographischen Geräts zuzuführen, ge­ mäß der Erfindung einen Tonerbehälter zum Aufbewahren von Toner, welcher dem Entwicklungsabschnitt zuzuführen ist, ei­ nen Resttonerfühler zum Fühlen einer in dem Tonerbehälter verbliebenen Tonermenge und einen Beschicker auf, der an den Tonerbehälter angrenzt, um Toner dem Tonerbehälter zuzufüh­ ren.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Aus­ führungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeich­ nungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 Abschnitte, in welchen jeweils verschiedene her­ kömmliche Tonerzufuhrvorrichtungen für ein elektrophotographisches Gerät dargestellt sind;

Fig. 5 einen Abschnitt einer Tonerzufuhrvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 6 im Schnitt eine Vorderansicht einer Tonerpa­ trone, welche in der dargestellten Ausführungs­ form vorgesehen ist;

Fig. 7 eine Seitenansicht der Tonerpatrone, und

Fig. 8 ein Flußdiagramm, in welchem eine Schrittfolge dargestellt ist, um insbesondere in der darge­ stellten Ausführungsform Toner einem Tonerbe­ hälter zuzuführen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden kurz einige der herkömmlichen Tonerzufuhrvorrichtungen beschrieben. In Fig. 1 weist eine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete, herkömmliche Tonerzufuhrvorrichtung einen Tonerbehälter 12 auf, in welchem eine verhältnismäßig große Tonermenge, wie beispielsweise 1 kg bis 2 kg Toner, untergebracht werden kön­ nen. Der Toner wird durch eine Zufuhrrolle 14 von dem To­ nerbehälter 12 aus einem Entwicklungsabschnitt 16 zugeführt, in welchem eine Entwicklungsrolle 16 a und ein photoleitfähi­ ges Element 16 b einander gegenüberliegend angeordnet sind. Wenn die in dem Tonerbehälter 12 verbliebene Tonermenge ab­ nimmt, wird eine Abdeckung 18 geöffnet, um Toner in den Tonerbehälter 12 einzubringen.

In Fig. 2 ist eine weitere herkömmliche Tonerzufuhrvorrich­ tung 20 dargestellt. Diese herkömmliche Vorrichtung 20 weist einen Tonerbehälter 24 auf und ist mit einer Tonerpatrone 22 betreibbar, welche abnehmbar an dem Behälter 24 gehaltert ist. Die Tonerpatrone 22 ist mit einer Verschlußklappe 26 versehen, welche betätigbar ist, um Toner in den Tonerbe­ hälter 24 einzubringen. Wenn die Resttonermenge in dem Toner­ behälter entsprechend weit abgenommen hat, wird die Tonerpa­ trone 22 durch eine neue Tonerpatrone 20 ersetzt, so daß wei­ terhin Toner dem Behälter 24 zugeführt werden kann.

In Fig. 3 ist noch eine weitere, in ihrer Gesamtheit mit 30 bezeichnete Tonerzufuhrvorrichtung dargestellt. Die Toner­ zufuhrvorrichtung 30 weist ein Tonerreservoir 34 auf, in welchem ein Tonerbehälter 32 herausnehmbar aufgenommen ist. Wenn der Toner in dem Tonerreservoir 34 knapp wird, wird der Tonerbehälter 32 in derselben Weise wie die Tonerpatrone 22 durch einen neuen ersetzt.

In Fig. 4 ist eine Tonerzufuhrvorrichtung dargestellt, wel­ che in dem veröffentlichten japanischen Gebrauchsmuster (Kokai) Nr. 55-26 528 beschrieben ist. Die dort beschriebene und in ihrer Gesamtheit mit 40 bezeichnete Tonerzufuhrvor­ richtung weist einen Tonerbehälter 44 auf und in ihr ist eine Tonerpatrone 42 verwendet, welche herausnehmbar an dem Behälter 44 gehaltert ist. In der Tonerpatrone 42 ist ein drehbarer Abteil oder Trennteil 46 vorgesehen, wodurch im Innern eine Anzahl Kammern festgelegt sind. Toner, welcher die einzelnen Kammern füllt ist durch den Trennteil 46 her­ metisch abgeschlossen. Wenn die in dem Tonerbehälter 44 ver­ bliebene Tonermenge abnimmt, wird der Trennteil 48 entspre­ chend gedreht, wodurch dann Toner in den Tonerbehälter 42 eingebracht wird.

Eine Schwierigkeit bei der Tonerzufuhrvorrichtung 10 besteht darin, daß, da der Tonerbehälter mit einer großen Tonermenge geladen ist, der Toner sich infolge von Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen verfestigen kann. Daher ist es wahrscheinlich, daß der verfestigte Toner sich nacheinander an den Wandungen des Tonerbehälters 12, insbesondere in ei­ nem in Fig. 1 dargestellten Bereich K sammelt. Hierdurch ist dann verhindert, daß der Toner in einer konstanten Menge dem Entwicklungsabschnitt 16 zugeführt wird, während gleichzei­ tig die Ladungseigenschaft des Toners schlechter wird.

Bei den in Fig. 2 und 3 dargestellten Lösungen ist mit Er­ folg verhindert, daß sich der Toner verfestigt, da die un­ tergebrachte Tonermenge gewöhnlich nicht größer als 600 g bis 1 kg ist. Diese Lösungen weisen jedoch den anderen Nachteil auf, daß die Tonerpatrone 22 oder der Tonerbehälter 32 ziem­ lich oft ausgewechselt werden muß, wodurch dann wiederum die Belastung für das Bedienungspersonal größer wird. Da das Be­ dienungspersonal die Tonerpatrone 22 oder den Tonerbehälter 32 auswechseln muß, können insbesondere die Hände des Be­ dienungspersonals mit Toner verschmutzt werden, oder infolge des manuellen Betriebs wird ein genaues Zuführen behindert.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Tonerzufuhrvorrichtung 40 ist durch den Trennteil 46 mit Erfolg verhindert, daß der Toner fest wird. Diese Ausführungsart führt jedoch dann zu Schwierigkeiten, wenn sie in einem elektrophotographischen Gerät der Art untergebracht werden soll, bei welchem eine optische Einheit über dem Tonerbehälter 44 vorgesehen ist. Da die Tonerpatrone 42 über dem Tonerbehälter 44 angeordnet ist, ist die Größe der Tonerpatrone 42 für die vorerwähnte Art von Geräten begrenzt, und daher kann die Patrone 42 nicht mit einer großen Tonermenge geladen werden.

In Fig. 5 bis 8 ist eine Tonerzufuhrvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, welche beispielsweise bei einem Ko­ piergerät verwendet wird. Die in ihrer Gesamtheit mit 50 bezeichnete Tonerzufuhrvorrichtung hat einen Tonerbehälter 52, um Toner einem Entwicklungsabschnitt 54 zuzuführen. Ein Tonerfühler 56 erzeugt ein Toner-Endsignal, wenn die in dem Tonerbehälter 52 verbliebene Tonermenge kleiner wird als eine vorherbestimmte Menge. In diesem Sinne spielt daher der Toner-Endfühler 62 die Rolle einer Resttoner-Fühleinrichtung.

Ein Tonerbeschicker 58 grenzt an den Tonerbehälter 52 an und liefert Toner in den Tonerbehälter 52. Der Tonerbeschicker 58 weist ein Gehäuse 60, ein drehbares Teil 62, eine Anzahl Pa­ tronenträger 64, eine Anzahl Tonerpatronen 66, einen ersten Antriebsmotor 68, einen zweiten Antriebsmotor 70 und eine Steuereinheit 72 auf. Das Beschickergehäuse 60 ist an einer Seitenplatte 74 des Kopierergehäuses angebracht, und in ihm sind das drehbare Teil 62, die Patronenträger 64 und die Tonerpatronen 66 untergebracht. Das drehbare Teil 62 ist in dem Beschickergehäuse 60 gelagert und weist eine Anzahl in radialer Richtung verlaufender Verlängerungen 62 a auf, wel­ che in im wesentlichen gleichen Abständen in der Umfangsrich­ tung angeordnet sind. An den Verlängerungen 62 a ist jeweils einer der Patronenträger 64 an seinem äußersten Ende dreh­ bar gehaltert.

Jede Tonerpatrone 66 ist mit Toner gefüllt und herausnehmbar an einem der Patronenträger 64 gehaltert. Der Tonerbeschicker 58 ist daher mit einer großen Tonermenge, beispielsweise in allen Tonerpatronen 66 mit insgesamt 2 kg Toner, geladen. Wenn dann in einer der Tonerpatronen 66 der Toner ausgeht, nimmt das Bedienungspersonal diese Patrone von dem Patronenträger 64 ab und bringt statt dessen eine neue Tonerpatrone an.

Der erste Motor 68 treibt den drehbaren Teil 62 in einer durch einen Pfeil A in Fig. 5 angegebenen Richtung an, wäh­ rend der zweite Motor 60 wahlweise die einzelnen Patronen­ träger 64 in entgegengesetzten Richtungen dreht, wie durch Pfeile B 1 und B 2 in Fig. 5 angezeigt ist. Die Steuereinheit 72 ist als ein Mikrocomputer ausgeführt und jeweils mit dem Tonerfühler 66 und den Motoren 68 und 70 verbunden. Die Steuereinheit 72 hat einen eingebauten Festwertspeicher (ROM), in welchem ein Programm gespeichert ist. Dieses Pro­ gramm wird nachstehend anhand von Fig. 8 beschrieben. Bei der Durchführung des Programms steuert die Steuereinheit 72 entsprechend dem Ausgangssignal des Tonerfühlers 56 u.ä. die Motore 68 und 70 an. Die Steuereinheit 72 dient folg­ lich als Steuereinheit, um entsprechend dem Ausgangssignal von der Resttoner-Fühleinrichtung die Motore 68 und 70 zu steuern.

Das drehbare Teil 62 soll nunmehr in die in Fig. 5 wieder­ gegebene Stellung gebracht und dann in dieser Stellung ge­ stoppt werden; dadurch ist dann der obere linke Patronenträ­ ger 64, wie in Fig. 5 dargestellt, in eine durch eine ausge­ zogene Linie in Fig. 5 wiedergegebene Position gebracht. Die obere linke Tonerpatrone 66 ist dann unmittelbar über dem Tonerbehälter 52 positioniert, um Toner in letzteren einzu­ bringen. Insbesondere ist, wie in Fig. 6 und 7 dargestellt, jede Tonerpatrone 66 durch einen Verschluß 66 a hermetisch versiegelt und abgeschlossen. Wenn die Tonerpatrone 66 un­ mittelbar über dem Tonerbehälter 52 in die entsprechende Stellung gebracht ist, wird mittels einer Rolle 66 b der Ver­ schluß 66 a aufgerollt, mit dem Ergebnis, daß der Toner in den Tonerbehälter fällt. Die Steuereinrichtung 72 ist mit der Rolle 66 b verbunden, um deren Betrieb zu steuern.

In Fig. 5 öffnet und schließt eine Klappe oder Tür 75, wenn der linke obere Patronenträger 64 so, wie in Fig. 5 darge­ stellt, gedreht wird. Eine Trommel 77 spielt die Rolle eines Bildträgers, welcher ein elektrostatisches, latentes Bild trägt, während eine Entwicklungshülse 76 als ein Entwickler­ träger zum Entwickeln des latenten Bildes dient. Durch ein Schaufelrad 78 wird ein Entwickler, welcher entweder Toner oder ein Toner-Trägergemisch ist, zu der Entwicklungshülse 76 befördert. Eine Rakelschneide 80 reguliert die Dicke ei­ ner Entwicklerschicht auf der Entwicklungshülse 76. Während die Rakelschneide 80 einen überschüssigen Teil des Entwick­ lers von der Hüle 76 entfernt, wird der entfernte Entwick­ ler mittels eines Separators oder Trenners 82, welcher Rippen aufweist, in einer zu der Blattoberfläche der Fig. 5 senk­ rechten Richtung umgerührt. Eine Schnecke 84 zieht einen Teil des an dem Trenner 82 vorhandenen Entwicklers hinein und rührt ihn in derselben Richtung wie der Trenner 82 um, wobei mit Hilfe der Rippen des Trenners 72 ein Gleichgewicht aufrechterhalten wird. Eine Zuführrolle 86 führt eine zu­ sätzliche Tonermenge von dem Tonerbehälter 52 aus zu. Mit­ tels einer Rührvorrichtung 88 wird der Toner in Richtung der Zuführrolle 86 befördert. Über der Entwicklungsrolle 76 ist eine Einlaßabdichtung vorgesehen, welche verhindert, daß Toner von der Entwicklungsrolle 76 nach außen verstreut wird.

In Fig. 8 beginnt das Steuerprogramm mit einem Schritt P 1, bei welchem der Tonerfühler 76 die in dem Tonerbehälter 52 verbliebene Tonermenge fühlt. Beim Schritt P 2 wird dann be­ stimmt, ob der Tonerfühler 56 ein Toner-Endsignal abgegeben hat oder nicht. Wenn die Antwort beim Schritt P 2 nein ist, kehrt das Programm auf den Schritt P 1 zurück. Wenn die Ant­ wort beim Schritt P 2 ja ist, wird bei einem Schritt P 3 ein Ansteuersignal an den zweiten Antriebsmotor 70 angelegt. Dem­ entsprechend dreht dann der Motor 70 den oberen linken Pa­ tronenträger 64 (Fig. 5) aus der ausgezogen wiedergegebenen Stellung in der Richtung B 2 in die strichpunktiert wieder­ gegebene Stellung. Sobald der Patronenträger 64 und folg­ lich die an ihm angebrachte leere Tonerpatrone 66 vollstän­ dig in dem Beschickergehäuse 60 aufgenommen ist, führt das Programm einen Schritt P 4 aus.

Beim Schritt P 4 wird bestimmt, ob das drehbare Teil 62 eine volle Umdrehung ausgeführt hat oder nicht, nachdem das Be­ dienungspersonal alle Tonerpatronen 66 durch neue ersetzt hat. Wenn die Antwort beim Schritt P 4 ja ist, wird eine Lampe oder eine ähnliche Anzeigeeinrichtung erregt, um das Bedienungspersonal auf die Tatsache aufmerksam zu machen, daß alle Patronen 66 leer sind (Schritt P 5). Wenn das Pro­ gramm feststellt, daß das Bedienungspersonal alle Patronen 66 in dem Tonerbeschicker 58 durch neue ersetzt hat (Schritt P 6), rückt das Programm auf einen Schritt P 8 vor. Wenn die Antwort beim Schritt P 4 nein ist, wird ein Steuersignal an den ersten Motor 68 angelegt, wodurch das drehbare Teil 64 um eine Viertelumdrehung gedreht wird (Schritt P 7), worauf dann der Schritt P 8 folgt.

Beim Schritt P 8 wird ein Ansteuersignal an den zweiten Motor 70 angelegt, worauf der Patronenträger 64 in der Richtung B 1 um einen entsprechenden Winkel aus der strichpunktiert wie­ dergegebenen Stellung in die ausgezogen wiedergegebene Stellung gedreht wird, wodurch dann die an dem Patronenträ­ ger 64 gehalterte Tonerpatrone 66 in die Position unmittel­ bar über dem Tonerbehälter 52 gebracht ist. In diesem Zu­ stand wird dann ein Ansteuersignal an die Rolle 66 b angelegt, wodurch dann der Verschluß 66 A aufgerollt wird (Schritt P 9). Folglich fällt dann der Toner aus der Tonerpatrone 66 in den Tonerbehälter 52 (Schritt P 10).

Wie vorstehend ausgeführt, ist in der dargestellten Ausfüh­ rungsform eine große Tonermenge in dem Beschickergehäuse 60 in entsprechenden Mengen jeweils in einer der Anzahl Toner­ patronen 66 untergebracht und aufgenommen und ist durch die Verschlüsse 66 a hermetisch abgeschlossen. Folglich ist ver­ hindert, daß der Toner selbst bei Temperatur- und Feuchtig­ keitsänderungen oder -schwankungen fest wird. Hierdurch ist ständig die Zufuhr einer konstanten Tonermenge sichergestellt und eine Verschlechterung der Ladungseigenschaft ist ausge­ schlossen. Die vier Tonerpatronen 66 können somit auf einmal ausgetauscht werden, d.h. das Auswechseln braucht nicht auf vier aufeinanderfolgende Zeitpunkte verteilt zu werden, so daß auch dadurch das Bedienungspersonal weniger beansprucht wird. Ferner ist es nicht notwendig, daß das Bedienungsper­ sonal die Verschlüsse 66 a von Hand entfernt, so daß sich das Bedienungspersonal auch nicht beschmutzt und gleichzeitig eine ungenaue Tonerzufuhr infolge von manuellen Operationen ausgeschlossen ist.

Gemäß der Erfindung weist somit ein Tonerbeschicker eine Anzahl Tonerpatronen auf und ersetzt die Tonerpatronen eine Anzahl Mal automatisch. Mit Hilfe des Tonerbeschickers kann somit eine insgesamt große Tonermenge in kleinen Mengen ge­ speichert werden, ohne daß es zu einer Verfestigung des To­ ners kommt, was wiederum eine ungleichmäßige Tonerzufuhr und eine Verschlechterung der Toner-Ladungseigenschaften zur Fol­ ge hätte.

Ferner werden eine Anzahl Tonerpatronen-Austauschvorgänge, die bisher erforderlich waren, auf einmal durchgeführt. Hier­ durch ist dann die Häufigkeit des Austauschens der Tonerpa­ trone und folglich die Belastung für das Bedienungspersonal gemindert.

Claims (3)

1. Tonerzufuhrvorrichtung für ein elektrophotographisches Gerät, um Toner dessen Entwicklungsabschnitt zuzuführen, gekennzeichnet durch einen Tonerbehälter (52), um Toner unterzubringen, welcher dem Entwicklungsabschnitt zuzuführen ist;
eine Resttoner-Fühleinrichtung (56), um eine in dem Tonerbe­ hälter (52) verbliebene Tonermenge zu fühlen, und
einen Tonerbeschicker (58), welcher an den Tonerbehälter (52) angrenzt, um Toner dem Tonerbehälter (52) zuzuführen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Tonerbeschicker (58) aufweist:
ein Gehäuse (60),
ein drehbares Teil (62), das drehbar in dem Gehäuse (60) gehaltert ist und eine Anzahl sich in radialer Richtung erstreckender Verlängerungen (62 a) aufweist, welche in im wesentlichen gleichen Abständen in der Umfangsrichtung an­ geordnet sind;
eine Anzahl Patronenträger (64), welche jeweils schwenkbar an einem äußersten Endteil der einzelnen Verlängerungen (62 a) gehaltert sind;
eine Anzahl Tonerpatronen (66), welche jeweils herausnehmbar an den einzelnen Patronenträgern (64) gehaltert sind, und in denen Toner untergebracht ist;
einen ersten Antriebsmotor (68) zum Drehen des drehbaren Teils (62),
einen zweiten Antriebsmotor (70), um die Patronenträger (64) jeweils zu einen bestimmten Zeitpunkt zu drehen, und
eine Steuereinrichtung (72), um die beiden Motore (68, 70) entsprechend einem Ausgangssignal der Resttoner-Fühleinrich­ tung (52) zu steuern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinrichtung (72) die beiden Motore (68, 70) so steuert, daß, wenn das drehbare Teil (62) und die Patronenträger (64) in eine vorherbestimmte Position gedreht sind, eine der Tonerpatronen (66) unmittelbar über dem Tonerbehälter (52) angeordnet ist, um Toner in den To­ nerbehälter (52) einzubringen.