DE69416393T2 - Transportvorrichtung für Pulverentwickler - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transportieren von Entwicklerpulver von einem Reservoir zu einer Entwicklerstation, mit einem Rohr, das eine Einlaßöffnung am Reservoir und eine Auslaßöffnung an der Entwicklerstation aufweist, wobei die Auslaßöffnung sich im Betriebszustand auf einem höheren Niveau als die Einlaßöffnung befindet, und mit einer schraubenförmigen Transporteinrichtung, die in dem Rohr angeordnet und um ihre Längsachse drehbar ist und bei ihrer Drehung Entwicklerpulver von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung fördern kann.
• Eine Vorrichtung dieser Art ist aus EP-A-0 256 862 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist zum Transportieren von magnetischem Entwicklerpulver von einem auf niedrigem Niveau befindlichen Reservoir zu einer auf höherem Niveau befindlichen Entwicklerstation eine magnetische Einrichtung vorgesehen, die Pulverpartikel für den Transport durch das Rohr gegen die Rohrwand zieht, damit so der Pulvertransport in Aufwärtsrichtung in dem Rohr mit Hilfe einer schraubenförmigen Transporteinrichtung ermöglicht wird. Ein Nachteil dieses Verfahrens zum Heben des Entwicklerpulvers ist das Vorhandensein von Magneten, die um das Rohr herum angeordnet sind und eine komplexe, an die Form des Rohres angepaßte Konstruktion erfordern. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die bekannte Vorrichtung nur zum Heben von magnetischem Entwicklerpulver geeignet ist.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Transportvorrichtung zum Heben von Entwicklerpulver zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff die Einlaßöffnung in einem unteren Ende eines Wandteils des Rohres ausgebildet, und in dem Reservoir ist eine Schiebeeinrichtung vorgesehen, die wenigstens eine um die Drehachse der Transporteinrichtung drehbare Klinge aufweist und auf gleicher Höhe wie die Einlaßöffnung installiert ist, um Entwicklerpulver, das in dem Reservoir vorhanden ist, durch die Einlaßöffnung in das Rohr zu schieben.
• Zum Heben des Entwicklerpulvers ist somit eine Pulvertransportvorrichtung vorgesehen, die keine Anpassung an das Transportrohr erfordert und die Außenseite des Transportrohres freiläßt und die auch zum Heben von nichtmagnetischem Entwicklerpulver mit Hilfe einer Förderschnecke verwendbar ist.
• In EP-A-0 462 912 ist eine Vorrichtung zum Transportieren von Pulver aus einem Reservoir über ein in das Reservoir eingesetztes Rohr bekannt, bei der das Rohr eine Einlaßöffnung hat, die durch ein Loch in einem Wandteil des Rohres gebildet wird. Diese bekannte Vorrichtung ist mit einer drehbaren Klinge versehen, die unter der Einlaßöffnung angeordnet ist, so daß sie weniger effizient ist als eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der die drehbare Klinge auf gleicher Höhe mit der Einlaßöffnung in dem Rohr liegt.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung bildet wenigstens eine Klinge einen stumpfen Winkel α mit einer radialen Ebene durch die Drehachse, die die der Drehachse am nächsten gelegene Kante der Klinge schneidet.
• In einer anderen oder weiteren attraktiven Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung liegt die Einlaßöffnung in einer Ebene, die einen spitzen Winkel β mit einer radialen Ebene durch die Rotationsachse bildet, die den am weitesten von Drehachse entfernten Rand der Einlaßöffnung schneidet.
• Diese attraktive Ausführungsform oder diese attraktiven Ausführungsformen sind ein einfacher Weg sicherzustellen, daß es selbst bei einem niedrigen Pegel in dem Reservoir einen hinreichenden Fluß von Entwicklerpulver zu der Einlaßöffnung des Rohres gibt, um den Aufwärtstransport des Entwicklerpulvers durch das Rohr sicherzustellen.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen zeigen:
• Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung,
• Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1; und
• Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Menge an Entwicklerpulver, die mit der in Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung pro Zeiteinheit durch das Rohr transportierbar ist, und dem Pegel im Reservoir.
• Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist ein zylindrisches Reservoir 1 mit einer vertikalen Zylinderachse auf, das an der Oberseite mit einer verschließbaren Füllöffnung 2 zum Befüllen des Reservoirs 1 mit Entwicklerpulver aus einer (nicht gezeigten) Transportverpackung, z. B. einer Nachfüllflasche, versehen ist. Wenn man von einer Nachfüllflasche ausgeht, die 400 Gramm Entwicklerpulver enthalten kann, wobei diese Menge in einem Zuge in das Reservoir einfüllbar sein muß, und wenn das in dem Reservoir zurückgebliebene restliche Pulver 100 Gramm beträgt, muß das Reservoir in der Lage sein, insgesamt 500 Gramm Entwicklerpulver aufzunehmen. Das Volumen des Reservoirs ergibt sich aus dem spezifischen Gewicht des gelockerten (belüfteten) Entwicklerpulvers, das beispielsweise 0,3 kg/dm³ beträgt. Im Fall des in Fig. 1 gezeigten Reservoirs ist die Höhe annährend gleich dem Durchmesser. Das Rerservoir 1 in der Form eines aufrecht stehenden Zylinders ist mit einer Schelle 3 in einem elektrophotographischen Kopiergerät, das im übrigen nicht gezeigt ist, an einer Stelle befestigt, die von der darin enthaltenen Entwicklereinrichtung entfernt sein kann.
• Das Reservoir 1 hat eine konische Basis 4, die mit einem Wellenlager 5 auf der Zylinderachse versehen ist. Eine Welle 6 ist in dem Wellenlager 5 montiert und außerhalb des Reservoirs 1 an einen (nicht gezeigten) Antrieb gekoppelt, während sie innerhalb des Reservoirs 1 einen Achsstummel 7 bildet, an dem bewegliche Elemente in dem Reservoir befestigt sind, wie nachfolgend beschrieben wird.
• Ein Transportrohr 10 mit rundem Querschnitt ist in dem Reservoir 1 befestigt und erstreckt sich darin von dem Achsstummel 7, den das Rohrende 11 mit weitem Abstand umgibt, und von dort aufwärts, zunächst gerade durch das Reservoir und dann in einem weiten Bogen aus dem Reservoir heraus. Der anschließende Teil 12 des Transportrohres außerhalb des Reservoirs 1, der zu einem gewissen Grad flexibel sein kann, erstreckt sich waagerecht zu der Entwicklereinrichtung des Kopiergerätes, wo das Transportrohr in einen Pulver-Mischteil führt, in dem das zugeführte Entwicklerpulver mit dem noch vorhandenen Entwicklerpulver gemischt wird. In dem Transportrohr 10 ist eine spiralförmige Pulvertransportfeder 13 angeordnet. Die Windungen der Feder 13 passen mit leichtem Zwischenraum in das Innere des Rohres 10. Ein Ende der Feder 13 greift über den Achsstummel 7 und ist starr an einem auf der Welle befestigten Rotor 14 befestigt.
• Der Rotor 14 trägt Elemente zum Lockern und Fließfähighalten des in dem Reservoir vorhandenen Entwicklerpulvers sowie Elemente zur Unterstützung des Flusses des Entwicklerpulvers zum untersten Teil des Reservoirs 1 und somit zur Verhinderung einer Verdichtung und Brückenbildung des Entwicklerpulvers in dem Reservoir. Ein L-förmiger Rührstab 18, der Teil des um das Transportrohr 10 drehbaren Rotors 14 ist, dient dazu, das Pulver fließfähig zu halten. Zur Verhinderung der Brückenbildung wird ein 1 mm dicker Draht 19 verwendet, der ebenfalls Teil des um dass Transportrohr 10 drehbaren Rotors 14 ist und sich in einem Abstand von 2 mm an der Seitenwand des Reservoirs entlangbewegt, d. h., ohne diese Wand zu berühren, um zu verhindern, daß Pulver an der Wand anhaftet.
• An dem Teil der Transportfeder 13, der den Achsstummel 7 umgibt, weist das Transportrohr 10 eine trichterförmige Einlaßöffnung 21 auf, deren obere Kante tiefer liegt als das obere Ende des Achsstummels 7. Die trichterförmige Öffnung 21 wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, durch einen Durchbruch in der Rohrwand auf einen Viertel des zylindrischen Rohrumfangs und durch die Bildung einer flachen Klinge 22 geschaffen, die sich von einer Seite des Durchbruchs tangential nach außen über eine Entfernung erstreckt, die gleich dem Radius des Außenquerschnitts des Transportrohres 10 ist. So wird eine trichterförmige Einlaßöffnung gebildet, mit einer äußersten Einlaßebene, die mit einer durch den äußersten Rand der flachen Klinge 22 gehenden radialen Ebene einen Winkel β von 45º einschließt. Zwei diametral gegenüberliegende Klingen 23 und 24 sind auf gleicher Höhe mit der trichterförmigen Öffnung 21 auf dem Rotor 14 angeordnet und bilden jeweils einen Winkel α von 110º mit einer radialen Ebene, die durch die dem Mittelpunkt des Reservoirs 1 am nächsten gelegene Kante der Klinge geht.
• Die Winkel α und β können innerhalb bestimmter Grenzen, z. B. innerhalb der Grenzen von ±15º variieren, ohne daß ihre einwandfreie Funktion beeinträchtigt wird.
• Bei Drehung des Rotors 14 üben somit die Wirkflächen der Klingen 23 und 24 eine einwärts gerichtete Kraft auf das Entwicklerpulver aus, um das Pulver in die Einlaßöffnung 21 des Transportrohres 10 zu den unteren Windungen der Transportfeder 13 zu drücken, die das Pulver weiter nach oben durch das Transportrohr tragen. Die durch die Klingen 22, 23 und 24 erzeugte Schiebewirkung stellt sicher, daß selbst bei niedrigem Pegel in dem Reservoir ein genügender Pulvertransport durch das Transportrohr 10 aufrechterhalten wird.
• Die Arbeitsweise der Vorrichtung wird nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 3 näher beschrieben.
• Es wurde eine Testanordnung mit einem 305 mm langen Transportrohr 10 mit einem Innendurchmesser von 15 mm hergestellt. Das Transportrohr hatte einen etwa 150 mm langen vertikalen Teil, eine Kurve mit einem inneren Radius von 50 mm und einen waagerechten Teil mit einer Länge von etwa 80 mm, der mit einer Auslaßöffnung 12 versehen war.
• Die Einlaßöffnung 21 im unteren Teil des Transportrohres 10 hatte eine Höhe von 10 mm, und der Achsstummel 7 ragte 15 mm tief in das Transportrohr 10. Eine Transportfeder 13 aus 0,5 mm dickem Federstahl war in dem Transportrohr 10 angeordnet und hatte einen Außendurchmesser von 13 mm, einen Innendurchmesser von 9 mm und eine Ganghöhe von 5 mm. Mit dieser Testanordnung und einer Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 14 von 35 U/min wurde ein maximaler Durchsatz V von 4 g pro Minute gemessen, wenn das Reservoir 1 vollständig gefüllt war und 0 Gramm Entwicklerpulver ausgetragen worden waren. Wenn 430 Gramm Entwicklerpulver ausgetragen worden waren und somit das mit 500 Gramm gefüllte Reservoir nahezu leer war, fiel der gemessene Durchsatz (V) auf etwa 2,5 g pro Minute.
• In Fig. 3 gibt die Linie 35 den Wert des gemessenen Durchsatzes (V) in Abhängigkeit von der ausgetragenen Menge (Q) an Entwicklerpulver an.
• Nachdem die Pulvertransportvorrichtung mit vollem Reservoir 1 und noch leerem Transportrohr 10 gestartet worden war, verging eine gewisse Zeit, bevor das Entwicklerpulver das Transportrohr 10 verließ (bei der Testanordnung etwa 4 Minuten). Um zu verhindern, daß auch das Transportrohr 10 leer wird, wenn sich das Reservoir 1 leert, wird ein Signal zum Wiederauffüllen des Reservoirs 1 gegeben, wenn noch ein Restvorrat, beispielsweise 100 Gramm vorhanden ist, und die Transporteinrichtung wird stillgesetzt, bis das Reservoir nachgefüllt worden ist. Dies vermeidet irgendwelche Leitungseffekte in dem Transportrohr und hat außerdem die Wirkung, daß die Schwankung des Durchsatzes V in Abhängigkeit vom Füllgrad des Reservoirs 1 begrenzt bleibt. Bei Anhalten des Rotors 1 nach Austragen von etwa 400 Gramm Entwicklerpulver aus einem mit 500 Gramm Entwicklerpulver gefüllten Reservoir ist der Abfall im Durchsatz Q auf etwa 3 g pro Minute begrenzt, wie durch die Linie 36 in Fig. 3 gezeigt wird.
• Zur Erfassung des Restvorrats ist ein Flügel 30 frei schwenkbar an dem horizontalen Teil des L-förmigen Stabes 18 angeordnet. Wenn das Reservoir voll ist, wird der Flügel 30 durch das an dem rotierenden Flügel entlangfließende Entwicklerpulver in eine waagerechte Position gedrückt. Wenn der Pulverpegel unter den Flügel 30 absinkt, schwenkt der Flügel abwärts in eine frei hängende Position, die in Fig. 1 gezeigt ist, und in dieser Position kommt ein an dem Flügel befestigter Magnet 32 einmal pro Umdrehung des Rotors 14 in den Bereich eines Detektors 31 für den minimalen Vorrat, z. B. eines Reedkontaktes, um einen Niedrigpegel-Impuls auszugeben. Bei Ausgabe von beispielsweise drei aufeinanderfolgenden Niedrigpegel-Impulsen, wird ein Signal für den minimalen Vorrat ausgegeben, wobei dies den Zweck hat, eine Instabilität der Messung auszuschließen. Da die Pulvertransportvorrichtung bei Ausgabe eines Detektionssignals für den minimalen Vorrat stillgesetzt wird, und der Flügel 30 folglich selbst nach dem Wiederauffüllen des Reservoirs bei der nächsten Betätigung des Kopiergerätes, zu dem die Entwicklerstation gehört, in seiner frei hängenden Position bleiben würde, wird der Rotor 14 dreimal gedreht. Wenn bei dem dritten Umlauf der Magnet 32 an dem Flügel 30 außerhalb des Bereichs des Reedkontakts liegt, bildet dies ein Signal, daß das Reservoir wieder aufgefüllt ist und folglich die Pulvertransportvorrichtung wieder betriebsbereit ist.
• Mit der Testanordnung wurde festgestellt, daß ohne aktives Schieben des Entwicklerpulvers der Durchsatz V schon vor Erreichen eines Restvorrats von 100 Gramm Entwicklerpulver in dem Reservoir 1 praktisch auf null abfiel, wie beispielsweise durch die Linie 37 angegeben wird.
• Eine Vorhersage der Menge an Tonerpulver, die das Reservoir pro Zeiteinheit verläßt, innerhalb gewisser Grenzen, ist wichtig, so daß, wenn die in der Entwicklereinrichtung (nicht gezeigt) vorhandene Menge an Entwicklerpulver unter einen vorgegebenen Wert abnimmt (z. B., im Fall eines binären Entwicklersystems, der Abfall der Konzentration des Entwicklerpulvers in einem Gemisch mit Trägerpartikeln) etwa dieselbe Menge an Entwicklerpulver über eine feste Dosierperiode zudosiert werden kann, so daß in allen Fällen etwa dieselbe Zeit vergeht, bevor die Menge an Entwicklerpulver in der Entwicklereinrichtung wieder auf dem richtigen Wert ist.
• Wenn das Transportrohr 10 zum ersten Mal mit Entwicklerpulver gefüllt wird, füllt sich der zylindrische Teil im Inneren der Transportfeder 13 im vertikalen Abschnitt der Feder mit Entwicklerpulver, das von den rotierenden Federwindungen abfällt. Der Achsstummel 7 verhindert, daß dieses Pulver in das Reservoir 1 zurückfällt. Nachdem dieser Raum im Inneren der Feder gefüllt ist, wird der Transportdurchsatz durch den Raum zwischen den Federwindungen bestimmt. Bei diesem Transportdurchsatz ist das Pulver in dem Transportrohr in dem waagerechten Abschnitt im wesentlichen in der unteren Hälfte des Transportrohres lokalisiert, wo das Pulver durch die Federwindungen ohne nennenswerte Turbulenz nach vorn geschoben wird, bis es am Ende 12 von dem Transportrohr in die Entwicklereinrichtung fällt. Der relativ enge Kanal zwischen der Rohrwand und dem Achsstummel 7 begrenzt die Förderkapazität der Transportfeder 13, so daß bei einem geforderten Transportdurchsatz von beispielsweise 3 bis 4 Gramm pro Minute die Drehzahl der Transportfeder nicht so niedrig wird, daß das Transportverhalten irregulär wird.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Transport von Entwicklerpulver von einem Reservoir (1) zu einer Entwicklerstation, mit einem Rohr (10), das eine Einlaßöffnung (21) am Reservoir (1) und eine Auslaßöffnung (12) an der Entwicklerstation hat, wobei die Auslaßöffnung (12) im Betriebszustand auf höherem Niveau liegt als die Einlaßöffnung (21), und mit einer schraubenförmigen Transporteinrichtung (13), die in dem Rohr (10) angeordnet und um ihre Längsachse drehbar ist und bei der Drehung Entwicklerpulver von der Einlaßöffnung (21) zu der Auslaßöffnung (12) fördert, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (21) in einem unteren Ende eines Wandteils des Rohres (10) ausgebildet ist und daß eine Schiebeeinrichtung (22-24) in dem Reservoir vorgesehen ist, die wenigstens eine Klinge (23, 24) aufweist, die um die Drehachse der Transporteinrichtung (13) drehbar und auf derselben Höhe wie die Einlaßöffnung (21) installiert ist, um in dem Reservoir (1) vorhandenes Entwicklerpulver durch die Einlaßöffnung (21) in das Rohr (10) zu schieben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Klinge (23, 24) einen stumpfen Winkel (α) mit einer radialen Ebene durch die Rotationsachse bildet, die die der Rotationsachse am nächsten gelegene Kante der Klinge schneidet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der stumpfe Winkel (α) zwischen 95º und 125º beträgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei diametral gegenüberliegende Klingen (23, 24) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (21) in einer Ebene liegt, die einen spitzen Winkel (β) mit einer radialen Ebene durch die Rotationsachse bildet, die den am weitesten von der Rotationsachse entfernten Rand der Einlaßöffnung (21) schneidet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel (β) zwischen 30º und 60º beträgt.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante der Klinge (23, 24), die der Rotationsachse am nächsten liegt, und der Rand der Einlaßöffnung (21), der am weitesten von der Rotatiosachse entfernt ist, in bezug auf die Rotationsachse im wesentlichen in derselben Umfangsfläche liegen.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmige Transporteinrichtung eine Spiralfeder (13) ist, deren eines Ende sich im wesentlichen zum tiefsten Punkt des Rohres erstreckt, und daß ein Achsstummel (7) sich koaxial an diesem Ende erstreckt, so daß er auf einer Länge, die wenigstens über das Maß der Einlaßöffnung (21) in dieser Richtung reicht, in die Spiralfeder eingreift.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des Rohres (10) angeordnete Schiebeeinrichtung (23, 24) und die innerhalb des Rohres angeordnete Transporteinrichtung (13) zum Zweck eines gemeinsamen Antriebs starr miteinander verbunden sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebeeinrichtung (14, 23, 24) einen Arm (18) trägt, der sich in horizontaler Richtung in dem Reservoir erstreckt und um den ein Flügel (30) frei schwenkbar ist und bei Betrieb der Schiebeeinrichtung (14, 23, 24) und wenn der Vorrat an Entwicklerpulver in dem Reservoir (1) größer als ein minimaler Vorrat ist, durch das Entwicklerpulver in eine von der vertikalen Position verschiedene Position geschoben wird und, wenn ein minimaler Vorrat an Entwicklerpulver vorliegt, frei nach unten hängt, so daß der Flügel (30) in den Bereich eines Detektors (31) für den minimalen Vorrat kommt.