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图象形成装置
技术领域
本发明涉及一种图象形成装置。
背景技术
象打印机、传真机和复印机等的传统电照相的图象形成装置都配备有图象形成部。该图象形成部具有色粉容纳器，其带有色粉盒。色粉盒中装有色粉并且其将色粉供应到色粉容纳器中。当图象形成部中的色粉的剩余量不足时或者打印出的图像浓度不够时，色粉就从色粉盒供应到图象形成部中。
图象形成部包括搅拌机，它被可旋转地支撑在色粉容纳器中并搅拌色粉容纳器中的色粉。
利用上述传统的图像形成装置，当图象形成部中装载的色粉被搅拌时，色粉会逐渐劣化。因此，一般不希望图象形成部中装有超过必要的色粉剩余量。当色粉劣化后，色粉的带电特性变弱，从而使色粉不能充分带电。结果，不充分带电的色粉粒子粘附在光电导鼓上形成的潜像的背景上，造成光电导鼓表面变脏。这就使得打印品质变差。
如果图象形成部中没有装够足量的色粉，则打印出的图像浓度变低或模糊(即色浅且不清楚的图像)，使打印品质降低。
发明内容
本发明的目的是解决上述传统的图像形成装置的问题，并提供能改善图像品质的图像形成装置。
一种图像形成装置包括：
其中装有显像剂的第一外壳(121，221，311，411，511)；
可拆卸地安装到所述第一外壳上的第二外壳(122，222，320，520，620)，所述第二外壳具有装载着从所述第一外壳供应的显像剂的显像剂容纳器(122b，222b，382，482，582)、图像支承体(12BK，321，521)以及将显像剂供应到图像支承体的显像剂支承体(24BK，322，522)；
位于所述第一外壳和所述第二外壳之间并将显像剂从所述第一外壳供应到所述第二外壳的显像剂供应部件(121b，221b，328，552，672-676)；
其中当所述显像剂供应部件工作时，所述显像剂供应部件以这种方式供应一定量的显像剂：显像剂容纳器中的显像剂至多为显像剂容纳器的最大容量的预定部分。
预定部分是显像剂容纳器(122b)的最大容量的80％。
第二外壳具有检测显像剂容纳器(122b，222b，482)中装载的显像剂的剩余量的检测器(125，225，436)。
检测器(125)布置在这样的位置：使得当显像剂的剩余量为显像剂容纳器(122b)的总容量的80％时检测器能检测到显像剂堆的顶部。
第二外壳包括显像剂搅拌部件(229，327，435，527)，其搅拌显像剂容纳器(222b，382，482，512a)中的显像剂。
显像剂供应部件(552)可选择地可操作耦合到显像剂支承体(522)；
其中当所述显像剂供应部件耦合到显像剂支承体时，显像剂支承体的旋转就传送到所述显像剂供应部件；以及
其中当所述显像剂供应部件没有耦合到显像剂支承体时，显像剂支承体的旋转就不传送到所述显像剂供应部件。
当所述显像剂供应部件(328，428)操作时，所述显像剂供应部件供应显像剂的量至多为10W，其中W是当以100％的打印负载在打印媒介上执行打印时所消耗的显像剂的量。
第二外壳具有检测显像剂容纳器中显像剂的剩余量的检测器(436)。
第二外壳包括搅拌显像剂容纳器中装载的显像剂的显像剂搅拌部件(327，435)。
显像剂的量T为2W≤T≤10W。
当所述显像剂供应部件(527)操作时，所述显像剂供应部件旋转从而对所述显像剂供应部件的每次完全旋转供应至少100mg的显像剂。
第一外壳具有可旋转地支撑在其中以将显像剂向所述第一外壳(511)的中部传输的显像剂传输部件(514)。
其中显像剂传输部件(514)可操作地耦合到所述显像剂供应部件，从而所述显像剂供应部件的旋转传送到显像剂传输部件。
显像剂供应部件(672-676)沿纵向方向延伸并具有多个叶片(672a)；
其中多个叶片沿基本平行于纵向方向的方向以及横截纵向方向的方向延伸，以在相邻叶片之间限定出显像剂支持空间(A5-A24)。
显像剂支持空间(A5-A24)的关系为70≤(Q2/Q1)×100，
其中Q2是沿垂直于纵向方向的平面延伸的显像剂支持空间(A5-A24)的横截面积之和，而Q1是当所述显像剂供应部件(672-676)绕平行于纵向方向的轴旋转时由多个叶片绘出的圆柱体的横截面积。
第二外壳(320)具有在其间限定出开口的相对壁(651a，651b，651c，651d)，在开口中所述显像剂供应部件被可旋转地接收在每一个壁和叶片(672a)之间的至多2mm的缝隙中。
显像剂支持空间是多个显像剂支持空间(A5-A24)中的一个，并且多个显像剂支持空间中的至少一个具有与多个显像剂支持空间中的其他空间不同的横截面积。
根据下面给出地详细说明，本发明应用的更宽范围将变得明显。但是，应当理解：由于根据详细说明在本发明的精神和范围内的各种变化和修改对于本领域普通技术人员来说将变得明显，因此详细说明以及具体实例虽然指示了本发明的优选实施例但其是仅通过示意的形式给出的。
附图说明
根据下面给出的详细说明以及仅通过示意给出、因而并不限制本发明的附图，本发明将被更充分地理解，其中：
图1是根据第一实施例的打印机的示意图；
图2和3是根据第一实施例的图像形成单元的透视图；
图4是图2和3中的图像形成单元的截面侧视图；
图5是取自图4中的线5-5的图4中的图像形成单元的截面侧视图；
图6是图4中的阀的透视图；
图7示意为根据第一实施例的图像形成单元的方块图；
图8示意为图4和图7中的图像形成单元的操作的流程图；
图9和10显示了阀的位置；
图显示了其中充满色粉时的色粉容纳器；
图12显示了当剩余色粉大约占色粉容纳器的总内容积的80％时的色粉容纳器；
图13显示了第一实施例的打印密度；
图14是根据第二实施例的图像形成单元14BK的色粉容纳器的截面图；
图15是取自图14中的线15-15的图像形成单元的截面图；
图16是根据第二实施例的图像形成单元的方块图；
图17显示为当色粉堆的顶面处于第一传感器时的色粉剩余量；
图18显示为当色粉堆的顶面处于第二传感器时的色粉剩余量；
图19显示为根据第二实施例的图像形成单元的操作的流程图；
图20是当以低打印负载执行打印时根据第三实施例的ID单元(图像鼓单元)的截面图；
图21是防止色粉泄漏的密封部的透视图；
图22是当以高打印负载执行打印时根据第三实施例的ID单元的截面图；
图23是取自图20中的线5-5的ID单元的截面正视图；
图24是根据第四实施例的ID单元的截面图；
图25显示为根据第四实施例的对打印机的控制器的方块图；
图26显示为当搅拌器位于其上死点时的剩余色粉检测部件；
图27显示为当搅拌器位于其下死点时的剩余色粉检测部件；
图28显示为当色粉的剩余量很大时根据第四实施例的剩余色粉检测器及其检测信号；
图29显示为根据第四实施例的打印机的操作的流程图；
图30是根据第五实施例的ID单元的截面侧视图；
图31是取自图30中的线29-29的ID单元的纵向截面图；
图32显示为当加工盒中装载着大量色粉时从图29中箭头K所示的方向看的根据第五实施例的剩余色粉检测器；
图33显示为以箭头M所示的方向旋转从而转动地驱动搅拌器的搅拌器驱动器；
图34显示为根据第三实施例的联轴器CL；
图35A-35D显示为当加工盒中装载着大量色粉时从图31中箭头Q所示的方向看的搅拌器的各种位置；
图36显示为搅拌器操作的计时表；
图37A-37D显示为当加工盒中装载着少量色粉时的搅拌器；
图38是根据第六实施例的阀的透视图；
图39是根据第六实施例的ID单元的相关部分的截面图；
图40是图38中的阀的截面图；
图41-44是阀的各种变型的截面图；
图45是图41中的变型后的阀的透视图；
图46显示为运用变型后的阀的ID单元的相关部分的截面图。
具体实施方式
第一实施例
{构造}
下面将参照附图详细说明本发明。
图1是根据第一实施例的打印机的示意图。参照图1，打印机包括分别形成黑色、黄色、绛红色和青色图像的图像形成机构P1至P4。图像形成机构P1至P4在箭头A所示的方向上排齐，传送带(即传输带)115在其中运转。
图像形成机构P1至P4包括图像形成单元14BK、14Y、14M和14C，LED头17BK、17Y、17M和17C。未显示的传送辊对着图像形成单元14BK、14Y、14M和14C，在图像形成单元和传送辊之间夹有传送带115。
图像形成单元14BK、14Y、14M和14C包括光电导鼓12BK、12Y、12M和12C，充电辊13BK、13Y、13M和13C以及显像辊24BK、24Y、24M和24C。
充电辊13BK、13Y、13M和13C分别对光电导鼓12BK、12Y、12M和12C的整个表面均匀地充电。LED头17BK、17Y、17M和17C照亮相应的光电导鼓12BK、12Y、12M和12C的带电表面以形成相应颜色的静电潜像。显像辊24BK、24Y、24M和24C对相应颜色的静电潜像显像。
各个颜色的色粉图像一个接一个地由传送辊传送到纸上。打印纸前进到固定单元116，在固定单元116中各个颜色的色粉图像融合成持久的全彩色图像。
图像形成单元14BK、14Y、14M和14C具有同样的结构。为了简便起见，下面仅说明用于形成黑色图像的图像形成单元14BK的操作，应当理解其他图像形成单元可以以同样的方式工作。
图2和3是根据第一实施例的图像形成单元14BK的透视图。
图4是图2和3中的图像形成单元14BK的截面侧视图。
参照图2-4，图像形成单元14BK包括主体122和可拆卸地安装在主体122上的色粉盒121。色粉盒121具有里面装有色粉120的色粉腔121a。主体122具有容纳光电导鼓12BK的容器122a、显像辊24BK、显像剂供应辊123、显像片161及其内的清洁部件162。容器122a还限定出装载从色粉盒121供应的色粉120的色粉容纳器122b。显像辊24BK、显像剂供应辊123、显像片161以及色粉盒121构成显像单元。
色粉盒121包括可旋转地接收在色粉腔121a的释放孔中的阀121b。阀121b的每次完整旋转都将预定量的色粉120从色粉腔121a供应到色粉容纳器122b中。
供应辊123将色粉120供应到显像辊24BK。主体122具有检测色粉120的剩余量的色粉传感器125。色粉检测器125采取例如透过式传感器的形式，其包括安装在主体122的一端上的发光部件以及安装在主体122的另一端上的光接收部件。
图5是取自图4中的线5-5的图4的图像形成单元的截面侧视图。
色粉传感器125包括发光部件125a和光接收部件125b。例如，当色粉容纳器122b中的色粉剩余量增加时，色粉堆就进入透过式传感器的发光部件125a和光接收部件125b之间的光路。于是色粉传感器125产生指示色粉堆的表面与色粉传感器125一样高的检测输出。当色粉容纳器122b中的色粉剩余量减少时，色粉堆移出光路，色粉传感器125产生指示色粉堆的表面不与色粉传感器125一样高的检测输出。基于色粉传感器125检测出的量，控制器135(图7)控制即将从色粉盒121供应到色粉容纳器122b中的色粉120的量。
图6是图4中的阀121b的透视图。阀121b中形成有沿阀121b的纵向方向延伸的槽163。齿轮126安装在阀121b的一个纵向端。当电机127旋转地驱动齿轮126时，齿轮126促使阀121b旋转，从而每次阀121b都做一次完整的旋转，槽163中装载的色粉120从色粉盒121的容器121a释放到色粉容纳器122b中。
图7显示为根据第一实施例的图像形成单元14BK的方块图。下面将说明上述结构的图像形成单元14BK的操作。
参照图7，色粉传感器125检测色粉容纳器122b中装载的色粉的剩余量以产生检测信号。该检测信号发送到控制器135。当检测信号为OFF时，即色粉120的剩余量小于阈值时，则控制器135驱动电机驱动器131，从而驱动电机127将色粉120供应到色粉容纳器122b中。
色粉传感器125以一定高度安装在主体122内，在该高度之上色粉的剩余量占预定百分比以上，例如占能够装载色粉120的色粉容纳器122b的总内容积的80％。
图8显示为图4和图7中的图像形成单元14BK的操作的流程图。
步骤1：进行核查以确定色粉传感器125的检测信号是否为ON。如果检测信号为ON，则程序结束。如果检测信号为OFF，则程序进入步骤S2。
步骤S2：色粉120从色粉腔121a供应到色粉容纳器122b中。
图9和10显示了阀121b的位置。
当阀121b处于图9中所示的旋转位置时，槽163向上打开，因此槽163中充满色粉120。当电机127驱动阀121b在箭头B所示的方向上旋转时，阀121b转动到图10中所示的旋转位置，其中槽163向下打开，从而允许色粉120以箭头C所示的方向落入色粉容纳器122b。只要色粉传感器125的检测信号为OFF，驱动电机127就继续驱动阀121b以沿B方向旋转。
当色粉传感器125的检测信号变为ON时，控制器135促使驱动电机127停止，从而使阀121b的转动停止。
当主体122中装载的色粉120堆的顶面到达紧接在阀121b之下的高度时，色粉容纳器122b中充满色粉120。
色粉腔121a和色粉容纳器122b彼此由阀121b有效地隔离，且每次阀121b做一次完整的旋转，预定量的色粉120就从色粉腔121a供应到色粉容纳器122b中。
在本实施例中，防止了色粉容纳器122b中装载的色粉120的剩余量超出预定容积，例如色粉容纳器122b的总内容积的80％。因此，色粉120不会在色粉容纳器122b中凝成团，从而使色粉120的劣化最小化。
下面将说明当以色粉容纳器122b中色粉的多种剩余量执行打印时的打印效果。
图11显示为当色粉容纳器122b中充满色粉120时的色粉容纳器122b。
图12显示为当剩余色粉大约占色粉容纳器122b的总内容积的80％时的色粉容纳器122b。
当在表1中列举的条件下进行连续的1000页打印之后，根据图象品质描绘了打印效果。可以根据打印效果获知色粉120的劣化程度。
                表1

打印密度(％)    色粉所占的内容积    80％    90％    100％1    ○    △    ×5    ○    ○    ×25    ○    ○    △50    ○    ○    ○100    ○    ○    ○
当色粉占到色粉容纳器122b的总内容积的100％时，色粉120的剩余量是主体122的标准容积，即正好由阀121b整平从而使色粉120不处于压紧状态。检测色粉120的量从而使主体122中装载的色粉120不会溢出但是充满。
图13显示了第一实施例中的打印密度。
参照图13，打印密度ρ是打印纸上的打印面积X2与1平方英寸的面积X1的比率，计算如下：
ρ＝(X2/X1)×100％
参照表1，符号○表示极好的状态，其中色粉在打印图象的背景上的沉积是检测不到的。符号△表示可接受的状态，其中可检测到色粉在打印图象的背景上的极少的沉积。符号×表示糟糕的状态，其中检测到过量的色粉沉积在打印图象的背景上。
第二实施例
与第一实施例中相同的部件具有同样的附图标记并省略其说明。
图14是根据第二实施例的图象形成单元14BK(图1)的截面图。
图15是取自线15-15的图14中的图象形成单元的截面图。
参照图14，阀221b的每次完整旋转都将预定量的色粉220从色粉腔221a供应到色粉容纳器222b中。色粉容纳器222b其中具有旋转以搅拌色粉220的搅拌器229。搅拌器229与图31中的搅拌器527相同。搅拌器229位于搅拌区228中并被可旋转地支撑。搅拌器229沿平行于光电导鼓12BK(图1)、显像辊24BK(图1)以及色粉供应辊223的旋转轴的纵向方向延伸。
在邻近搅拌区228的地方设置了第一传感器225a和第二传感器225b，在搅拌区228中搅拌器229搅拌色粉220。第一和第二传感器225a和225b采取例如透过型光传感器，其与第一实施例中的色粉传感器125相同。第一传感器225a包括发光部件225a-1和光接受部件225a-2。第二传感器225b包括发光部件225b-1和光接受部件225b-2。例如，当色粉容纳器222b中的色粉剩余量增加时，色粉堆就进入透过型传感器的发光部件225b-1和光接受部件225b-2之间的光路中。于是第二传感器222b产生指示色粉堆的表面与第二传感器225b同样高的检测输出。当色粉容纳器222b中的色粉剩余量减少时，色粉堆移出光路，传感器产生指示色粉堆的表面不与第二传感器225b同样高的检测输出。第一传感器222a的操作方式与第二传感器225b是一样的。第二传感器225b位于搅拌器229的上死点(TDC上死点)和搅拌器229的旋转轴之间的某个地方。第一传感器225a布置于搅拌器229的下死点(BDC下死点)和搅拌器229的旋转轴之间的某个地方。
图16是根据第二实施例的图象形成单元14BK的方块图。
图17显示了当色粉的顶面位于第一传感器225a时色粉的剩余量。
图18显示了当色粉的顶面位于第二传感器225b时色粉的剩余量。
参照图16，当第一和第二传感器225a和225b检测色粉220时，检测信号发送到控制器235。如果第一传感器225a为OFF，则色粉220的剩余量低于阈值(最小允许水平)，控制器235驱动电机驱动器231，从而交替驱动驱动电机227以将色粉220供应到色粉容纳器222b中。
当第二传感器225b的检测信号变为ON时，色粉220的剩余量达到色粉容纳器222b的最大允许水平。因此，控制器235促使驱动电机227停下，从而阀221b(图14)停止转动。
以这种方式，剩余色粉220的顶面维持在第一传感器225a和第二传感器225b之间，并因此在任何时候不会高于搅拌区228(以虚线表示的圆)。
由于剩余色粉220的顶面不会高于搅拌区228，因此当搅拌器229搅拌色粉220时，色粉220被很好地充满，从而色粉220保持在适宜状态且避免了劣化。这种结构不仅防止了剩余色粉220的带电特性的劣化而且改善了色粉220的带电特性，因此在打印期间色粉220不会粘附在打印图像的背景上，从而改善了打印品质。
由于色粉容纳器222b在所有时间里都装载着正好足量的色粉220，因此防止了图像的过浓和模糊，从而改善了图像品质。
下面将说明当由剩余量的色粉占据的色粉容纳器222b中搅拌区228中的色粉堆具有各种高度时执行打印时的打印效果。
                  表2打印密度(％)    由色粉所占的搅拌区    10％    20％    30％1    ○    ○    ○5    △    ○    ○25    ×    △    ○50    ×    △    ○100    ×    △    ○
参照表2，符号○表示极好的状态，其中色粉在打印图象的背景上的沉积是检测不到的。符号△表示可接受的状态，其中可检测到色粉在打印图象的背景上的极少的沉积。符号×表示糟糕的状态，其中检测到过量的色粉沉积在打印图象的背景上。
表2的结果表明当色粉占到色粉容纳器222b中的搅拌区328的30％时，可以改善图像品质。
图19显示为根据第二实施例的图像形成单元的操作的流程图。
步骤S11：进行核查以确定第一传感器225a的检测信号是否为ON。如果第一传感器225a的检测信号为ON，则程序结束。如果第一传感器225a的检测信号为OFF，则程序进入步骤S12。
步骤S12：色粉220从色粉腔221a供应到色粉容纳器222b中。
步骤S13：进行核查以确定第二传感器225b的检测信号是否为ON。如果传感器225b的检测信号为ON，则程序结束。如果第一传感器225b的检测信号为OFF，则程序跳回到步骤S11。
第三实施例
图20是当以低打印负载执行打印时ID单元(图像鼓单元)320的截面图。
参照图20，加工盒312具有色粉容纳器382。色粉盒311具有色粉腔383并可拆卸地安装在加工盒312上。色粉盒311和加工盒312构成了ID单元320。色粉盒311中装有色粉313。传输螺旋体314可转动地支撑在色粉盒311中并且其具有与图31中的传输螺旋体514相同的结构。传输螺旋体314以箭头D所示的方向旋转以将色粉313朝色粉盒311的中部传输。色粉313通过形成在色粉盒311的中部的色粉出口315而传输到加工盒312中。闸门311a布置在色粉盒311的底部。闸门311a保持关闭直到色粉盒311装到加工盒312上为止。
加工盒312包括光电导鼓321、充电辊324、显像辊322、色粉供应辊323以及清洁装置25。光电导鼓321以箭头E所示的方向转动。显像辊322以箭头F所示的方向转动。色粉供应辊323以箭头G所示的方向转动。还设置了对着光电导鼓321的圆周面的曝光单元333。传送辊334将色粉图像从光电导鼓321传送到打印纸上。
图21是防止色粉泄漏的密封部的透视图。
显像辊322和色粉供应辊323在其纵向末端具有色粉密封部件331。色粉密封部件331防止色粉容纳器382中的色粉313泄漏。
重新参照图20，利用上述构造的打印机，充电辊324均匀地向光电导鼓321的整个表面充电到预定电势。曝光单元333照亮光电导鼓321的充电表面以形成静电潜像。显像辊322利用色粉313显像潜像以形成色粉图像。传送辊334将色粉图像传送到未显示的打印媒介上。色粉313从色粉盒311供应到加工盒312中，然后由色粉供应辊323供应到显像辊322。显像片326形成显像辊322上的一薄层色粉313。
打印媒介然后传输到未显示出的固定单元，融成打印媒介上的色粉图像。在色粉图像传送到打印媒介上之后有一些色粉313留在光电导鼓321上。清洁装置325将残留的色粉从光电导鼓321上除去。
加工盒312具有在其中接收色粉盒311的接收部381。接收部381包括可转动地安装在色粉盒311的底部的旋转阀328。阀328平行于显像辊322和色粉供应辊323的转动轴延伸。阀328安装在由接收部381(图22)可转动地支撑的杆352a(图23)的中部上。电机337交替地驱动安装在杆352a的一端上的齿轮330，因此齿轮330的旋转促使阀328控制从色粉盒311供应到加工盒312的色粉313的量。
从色粉腔383到加工盒312的色粉313补给量T以这种方式控制：色粉的剩余量在下限和上限之间。假设当打印是以100％的打印负载执行时W(g/sec)是每秒消耗的色粉量，按照2W≤T≤10W给出每秒的色粉313的补给量T。例如，当以每分钟40页的速度在A4纸上按照100％的打印负载执行打印时W大约为0.4g/sec。根据该装置的设计规格和参数，补给量T并设定为在2W到10W之间的预定值。
图22是当以高打印负载执行打印时ID单元320的截面图。
图23是取自图20中的线23-23的ID单元320的截面正视图。
由于以高打印负载进行打印，因此消耗了大量的色粉313。因而如图20中所示，紧接在阀328下的加工盒312中产生了大量空气316。加工盒312中装载的色粉313由搅拌器327以箭头I所示的方向旋转而搅动，从而防止了凝结和劣化。搅拌器327具有与图31中的搅拌器527相同的结构。
一旦阀328被驱动转动，阀28继续转动，从而超过2W的量的色粉313供应到色粉容纳器382中。这就防止了否则会由于色粉的供应不足而产生的模糊的打印图像。
重新参照图20，以低打印负载进行的打印与以高打印负载进行的打印相比，消耗了相对少的色粉量，从而不会产生大量空气316。在本发明中，以这种方式交替驱动阀328：色粉313的补给量不超过10W。因此多于必要的色粉313不会供应到加工盒12中。搅拌器327搅拌加工盒312中装载的色粉313，从而使色粉313装满。
由于向加工盒312的色粉313的补给量T是按照使色粉的剩余量保持在预定范围内的方式进行控制的，因此不管是在高任务打印还是在低任务打印时都可以避免色粉313的凝结和劣化，并且防止了打印图像的模糊。从而可以改善打印品质。
本实施例防止了加工盒312中装载的色粉密度的增加，从而限制了施加于密封部件331上的压力，因而改善了密封部件331的密封效果。
表3显示了对于各种打印负载和向加工盒312的色粉313的补给量T，密封部件331的密封效果的估计结果。
                         表3打印密度(％)  色粉的补给量″T″  W  2W  10W  20W  50W1  ○  ○  ○  ×  ×5  △  ○  ○  ×  ×50  ×  ○  ○  △  ×100  ×  ○  ○  ○  △
参照表3，符号○表示极好的状态，其中色粉在打印图象的背景上的沉积是检测不到的。符号△表示可接受的状态其中可检测到色粉在打印图象的背景上的极少的沉积。符号×表示糟糕的状态，其中检测到过量的色粉沉积在打印图象的背景上。符号△表示模糊小于5％，而符号×表示模糊超过5％。
表4显示了对于各种色粉补给量“T”的密封效果。
              表4       色粉补给量″T″  W  2W  10W  20W  50W  ○  ○  ○  △  ×
对于密封效果，参照表4，符号○表示色粉没有沉积在打印媒介上并且在正常的字符打印中没有问题。符号△表示在传输打印媒介的区域之外有一些量的色粉泄漏。符号×表示在传输打印媒介的区域之内有大量泄漏。
第四实施例
与第三实施例中的部件相同的部件具有相同的附图标记并省去其说明。
图24是根据第四实施例的ID单元的截面图。
图25显示为根据第四实施例的打印机的控制方块图。
参照图24，搅拌器435具有图31中的搅拌器527相同的结构并且象搅拌器527一样由相同的机构(图31、33和34)交替驱动。搅拌器435搅拌加工盒412中装载的色粉413，同时与传感器436共同操作以作为剩余色粉检测部件。搅拌器435由电机442(图25)交替驱动并且检测由搅拌器435的转动而绘出的圆柱搅拌区R1中所保留的色粉413。当搅拌器435旋转经过其上死点(TDC)时，搅拌器435由于其重力而自由落体旋转然后落到色粉413上。然后搅拌器435朝其下死点(BDC)旋转。搅拌器435经过上死点之后到达下死点所需的时间依据加工盒412中装载的色粉435的剩余量而变化。
图26显示为当搅拌器435在其上死点时的剩余色粉检测部件。
图27显示为当搅拌器435在其下死点时的剩余色粉检测部件。
参照图26和27，传感器436以紧接位于搅拌器435的下死点之下的高度布置在加工盒412的外部。搅拌器435的曲柄上装有小磁体435a。传感器436是透过型传感器436a和枢转杆436e的结合，枢转杆436e在其一端具有磁性材料436d，而在其另一端具有光封锁部件436b。如图26所示，当搅拌器435旋转离开磁性材料436d时磁体不会吸引磁性材料426d，从而不会促使枢转杆436e绕支撑销426c枢转，因此光封锁部件436b移近透过型传感器436a，从而封锁传感器436a中的光路。如图27所示，当搅拌器435转动以经过磁性材料436b时，磁体435a吸引磁性材料436d以促使枢转杆436e绕支撑销436c枢转，因此光封锁部件436d移出透过型传感器436a以离开传感器436a中的光路。以这种方式传感器436检测安装在搅拌器435的曲柄上的磁体并输出检测信号。传感器436的检测信号发送到控制器440(图25)。只要搅拌器435处于或邻近下死点，传感器436的检测信号就保持ON。当检测信号为ON时，其是高水平。当检测信号为OFF时，其是低水平。搅拌器435和传感器436构成剩余色粉检测器。
图28显示了剩余色粉检测器以及当色粉的剩余量很大时它的检测信号。
当搅拌器435做一次完整旋转时，控制器440计算在检测信号为高水平期间时的时间长度。如果时间长度长于阈值τth时，则确定加工盒412中装载的色粉的剩余量很小。T是搅拌器435做一次完整旋转所需的时间。
如图28所示，阈值τth应该优选为当加工盒412中装载的色粉413的顶面处于接近搅拌器435的旋转中心的高度时的时间长度。
试验表明当搅拌器435以小于30rpm的速度旋转时，可以可靠地检测出“低色粉”状态。
当控制器440检测出低色粉状态时，控制器440促使电机437(图25)交替驱动阀428。
于是，随着阀428的旋转，色粉413从色粉盒411供应到加工盒412中。因此，在阀的一次连续操作中色粉413的补给量T将为T≤10W。在这种情况下，根据电机437旋转期间的时间长度，即阀428旋转期间的时间长度来控制补给量T。当预定的时间长度过去之后，电机437停止。
重新参照图24，加工盒412中装载的色粉413的量始终在位置P1和位置P2之间。位置P1是当传感器436检测出低色粉状态时的色粉堆的顶面的高度。位置P2是当从试验地确定位置P1、P2开始供应色粉的补给量T时色粉堆的顶面的最大允许高度。
如上所述，可以补给对于图像形成的足量色粉413并防止模糊。当加工盒412中装载的色粉413的剩余量由于从色粉盒411的色粉补给导致而增加时，搅拌器435搅拌色粉413从而使色粉413不会凝结和劣化。该构造防止了否则会由于施加在色粉413上的过量压力而产生的色粉413的泄漏。
表5列出了对于各种打印负载以及各种供应色粉的补给量T密封部件431的密封效果的估计结果，色粉水平在点P1和点P2之间。
表5打印密度(％)  色粉补给量″T″  W  2W  10W  20W  50W1  ○  ○  ○  ×  ×5  ○  ○  ○  △  ×50  ○  ○  ○  ○  △100  ○  ○  ○  ○  ○
参照表5，符号○表示极好的状态，其中没有污迹出现在打印图像的背景上。符号△表示可接受的状态，其中打印图像上的一些区域浓度很高而一些区域浓度很低，但是只要打印出字符就没有问题。符号×表示糟糕的状态，其中打印图像的模糊超过5％。
表6显示了对于各种色粉补给量“T”的密封效果。
                表6            色粉补给量″T″    W    2W  10W  20W  50W    ○    ○  ○  △  ×
参照表6，符号○表示没有发生色粉413的泄漏。符号△表示在打印媒介通过的区域之外发生了少量色粉泄漏，但只要打印出字符就没有问题。符号×表示在打印媒介通过的区域之内有大量色粉泄漏。
图29显示为打印机的操作的流程图。
步骤1：如果检测出低色粉状态，则程序进行到步骤S2。
步骤S2：交替驱动电机437。
步骤S3：将预定量的色粉供应到加工盒中。
步骤S4：电机37停止且程序结束。
第五实施例
与第三和第四实施例中相同的部件具有同样的附图标记且省去其说明。
图30是根据第五实施例的ID单元的截面侧视图。
图31是取自图30中的线31-31的ID单元的纵向截面图。
参照图30和31，加工盒512具有接收色粉盒511的接收部581。接收部581形成有开口551，旋转阀552可旋转地支撑于其中，并且该阀以箭头J所示的方向旋转。旋转阀552安装在可旋转地由接收部581支撑的杆552a(图31)上。
阀552一般为圆柱体且其具有凹部553，凹部553形成在阀552内以沿阀552的纵向方向延伸，且其中接收预定量的色粉513。
色粉容纳器512a装有从色粉盒511供应的色粉513。搅拌器527在色粉容纳器512a中是可旋转的。
搅拌器527包括曲柄527c、两个曲柄臂527g和527h、径向突起527d以及旋转轴527e和527f。曲柄527c和径向突起527d相对于旋转轴527e正相反地相对定位。
图32显示了当加工盒512中装载着大量色粉时从图31中的箭头K所示的方向看去的根据第五实施例的剩余色粉检测器。
径向突起527d具有安装在其上的反射器585。传感器565采用反射型光传感器且其布置在内壁566上。当搅拌器527以箭头L所示的方向旋转时，反射器585通过传感器565的前面以将发自传感器565的光反射回传感器565。当反射器585在区域R2中时，反射器585将光反射回传感器565。反射器585和传感器565构成剩余色粉检测器。
图33显示了以箭头M所示的方向旋转以交替驱动搅拌器527的搅拌器驱动器586。搅拌器527的旋转轴527f可旋转地支撑在套管587中。套管587与搅拌器驱动器586和从套管587突出的突起589是一体的。齿轮588形成在搅拌器驱动器586的外周面上。当搅拌器驱动器586以M方向旋转时，突起589啮合曲柄臂527h以促使搅拌器527与搅拌器驱动器586一起旋转。齿轮588与安装在显像辊522(图31)上的齿轮522a相啮合，从而搅拌器527与显像辊522同步旋转。
旋转轴552a在其一纵向端上带有齿轮552b。螺旋体514在其一纵向端上带有齿轮514a。齿轮514a与齿轮552b相啮合，从而阀552和螺旋体514同步旋转。螺旋体514包括以相对的方向螺旋并通过连接件514c彼此相连的螺旋部514a和螺旋部514b。当螺旋体514旋转时，螺旋体514将色粉513推进色粉盒511以按箭头N和O朝色粉盒511的中部移动。
图34显示了根据第三实施例的联轴器CL。联轴器CL布置在杆552a的另一纵向端。杆552a的一个端部由平行于杆552a的旋转轴的平面所切，从而形成具有平面S1和D形截面的安装部552c。联轴器CL包括安装在安装部552c上的驱动部件562、从动部件561以及弹簧567。
从动部件561具有啮合齿561a而驱动部件562具有另外的啮合齿562a。从动部件561牢固地固定在杆552a上，而驱动部件562在安装部552c上可滑动。驱动部件562具有齿轮562b以及从齿轮562b突出的突起563。啮合齿561a和562a由弹簧567以这种方向推动：啮合齿561a和562a倾向于彼此移开。当以箭头P所示的方向推动突起563时，驱动部件562靠着弹簧567的推动力而朝从动部件561移动距离G，从而啮合齿562a移进与啮合齿561a接合，齿轮562b移进与搅拌器驱动器586的齿轮588啮合。当齿轮562b由齿轮588驱动以在箭头R所示的方向旋转时，联轴器CL驱动杆552a转动。
第五实施例具有如第四实施例的对打印机的控制块(图25)。下面将参照图25和图30说明具有上述构造的打印机的操作。控制器440执行打印所需的处理。即，控制器440发出打印初始信号以驱动未显示出的色粉供应电机，从而促使色粉供应辊523在G方向上转动以将色粉513供应到显像辊522。控制器440还驱动未显示出的显像电机以使显像辊522在F方向上转动，从而使色粉513沉积在光电导鼓521的表面上。此时，显像片526形成在显像辊522上的一薄层色粉513并使色粉513带电。
于是，打印头554照亮光电导鼓521的带电表面，以选择性地消散光电导鼓521上的电荷，因此被照亮的区域的电势减少到接近0V以形成作为整体的静电潜像。随着光电导鼓521在E方向上转动，光电导鼓521上的静电潜像与显像辊522相接触，从而使色粉513传送到光电导鼓521以将静电潜像显像成为色粉图像。
图35A-35D显示为当加工盒512中装载有大量色粉时从图33中的箭头Q所示的方向看去的搅拌器527的各个位置。
图36显示为搅拌器527的操作的计时表。
当色粉腔582中装有足量色粉时，搅拌器527操作如下：搅拌器驱动器586的突起589绕转动轴527f以固定旋转速度旋转，从而推动曲柄臂527h。于是，搅拌器527以同样的旋转速度与曲柄臂527h一起旋转。当搅拌器527在时间t1旋转经过其上死点(TDC)时，搅拌器527由于其重力而自由落体旋转然后落到色粉513上，如图35A所示。然后，搅拌器527停留在那直到突起589重新旋转推动曲柄臂527h，如图35B所示。此时，径向突起527d没有进入传感器565检测到反射器585的区域R2。因而，传感器565的输出光不由反射器585反射回来并且检测信号为低水平。
当突起589在时刻t2到达曲柄臂527h时，突起589与搅拌器527一起转动，从而推动曲柄臂527h。
其后，当径向突起527d进入如图35C中所示的区域R2时，传感器565的输出光由反射器585反射且检测信号为高水平。
突起589继续转动推曲柄527c。当径向突起527d转动经过下死点，从而径向突起527d移出如图35D中所示的区域R2时，传感器565的输出光由反射器585反射且检测信号变为高水平。
其后，突起589继续以固定速度转动，推动曲柄527c，直到曲柄527c在时刻t3重新到达上死点。
T是搅拌器527做一次完整旋转所需的时间。当搅拌器527做完一次完整旋转时，可以计算以确定在检测信号为高电平期间的时间长度。如果时间长度长于预定阈值τth，则确定加工盒512a中装载的色粉剩余量很小。
如上所述，当色粉腔582中装有足量的色粉时，突起589推动曲柄臂527h从而使曲柄527c从图35C的位置转动到图35D的位置，因而径向突起527d在区域R2中。因此，传感器565的检测信号在高电平比低电平停留得短。
图37A-37D显示为当加工盒512中装有少量色粉时的搅拌器527。
当色粉腔582中装有少量色粉时，突起589推动曲柄臂527h以使曲柄527c转动，直到曲柄527c到达其上死点。当曲柄527c转动经过其上死点时，曲柄527c由于其重力而自由落体旋转然后落到色粉513上，如图37A中所示。径向突起527d进入区域R2，因此传感器565的输出光由反射器585反射回来。因而传感器565的检测输出为高电平。
于是，如图37B所示，搅拌器527在色粉513上保持稳定直到突起589又达到曲柄臂527h。
当突起589达到曲柄臂527h时，突起589推动曲柄臂527h以使搅拌器527重新与突起589一起转动。
于是，如图37C所示，当径向突起527d移出区域R2时，即反射器585移出区域R2(图32)，传感器565的输出光不再由反射器585反射回去，因此传感器565的检测输出为低电平。
于是，如图37D所示，突起589以固定速度旋转，同时还推动曲柄527c一起朝曲柄527的上死点转动。传感器565的输出光由反射器585反射回来且传感器565的检测输出为高电平。
其后，突起589继续以固定速度转动，推动曲柄臂527h，直到曲柄527c在时刻t3到达其上死点。
如上所述，当色粉腔582中装有少量色粉时，只要曲柄527在从图35A位置到图35C位置的某个地方，径向突起527d就在区域R2内。因此，传感器565的检测信号在高电平停留得比低电平长。
控制器540读取传感器565的检测信号，以通过未显示的计时器确定高电平和低电平的时间长度(即持续时间)，从而检测出低色粉状态。
一旦检测出低色粉状态，控制器440就促使突起563移位距离G，因此联轴器CL啮合。因而，显像电机的转动通过齿轮522a、588和562b以及联轴器CL传递到杆552a，从而促使显像辊522在F方向上转动、搅拌器527在I方向上转动、以及阀552在J方向上转动。因此，色粉盒511中装的色粉513供应到加工盒512中。
由于齿轮552b和514a彼此啮合，因此阀552和传输螺旋体514同步旋转，因而色粉513在色粉盒511中以箭头N和O移向色粉出口515。因此，在色粉出口515附近不会出现色粉短缺。无论色粉的剩余量如何，阀552都可以每一次完整旋转供应大约100mg的色粉513。
当突起563以离开色粉盒511的方向移回时，弹簧567的推动力促使驱动部件562移动离开从动部件561，从而联轴器CL脱离。因此，阀552停止转动，终止从色粉盒511向加工盒512的色粉513的供应。
表7列出了对于不同的打印负载、以及连续打印的页数、阀552的每一次完整旋转的色粉513的补给量T，模糊图像的估计结果。可以通过合适地选择槽553的尺寸来改变补给量。
                         表7
色粉补给量“T”(mg)打印负载(％)5(1页)50(1页)100(1页)100(3页)0发生发生发生发生25无无发生发生50无无无发生75无无无发生100无无无无150无无无无
表7表明当阀552每一次完整旋转供应超过100mg的色粉时，对于以任何打印负载进行的打印操作都不会出现模糊。换句话说，可以在大约60页的A4纸上以5％的打印负载进行打印，并且可以在不超过3页的A4纸上以100％的打印负载进行打印。如果阀552做一个完整旋转的1/3以上，则可以供应足量的色粉513。
随着阀552的旋转，传输螺旋体514转动。当阀552不旋转时，传输螺旋体514不旋转，从而色粉盒511中装载的色粉513不凝结。该构造使色粉513的受损最小化。
由于阀552安装在加工盒512侧上而不是色粉盒511侧上，因此当色粉盒511装到加工盒512上或从其上卸下时阀552并不是障碍。因此，联轴器CL的从动部件561和驱动部件562可以可靠地啮合及脱离。阀552是可替换的部件。因此期望阀552包括对于阀552的最少制造成本的最小数目的部件。在本实施例中，旋转力可以通过联轴器CL传送到阀552。该构造减少了ID单元520的制造成本。
第六实施例
与第一至第五实施例中相同的部件具有同样的附图标记并省去其说明。
图38是根据第六实施例的阀672的透视图。
图39是根据第六实施例的ID单元620的相关部分的截面图。
图40是图38中的阀的截面图。
参照图39，接收部681形成有纵向中心定位的色粉出口651，该出口中可转动地接收具有转动叶片的阀672。阀672安装在由接收部681可转动地支撑的杆52a的纵向中部上。阀672包括安装于阀672的纵向端的法兰672c以及以相同的角度布置并且在法兰672c之间延伸的四个叶片672a。
色粉出口651沿着阀672延伸并且由相对的壁651a和651b来限定。这些壁以夹在其间的关系接收阀672。壁651a和651b沿着阀672的方向彼此平行延伸。
当阀672转动时，色粉盒611中的色粉613进入由相邻的叶片672a绘出的空间672d中并且随着阀672的旋转而向下移动，从而供应到加工盒612中。当阀672停下时色粉613向加工盒612的补给终止。
当阀672处于这样的旋转位置即当正相反地相对的叶片672a为水平的时，叶片和壁651a及651b之间的间隙g最小。当阀处于这样的旋转位置即正相反地相对的叶片672a相对于垂直或水平轴为45度时，叶片和壁651a及651b之间的间隙g最大。在第六实施例中，选择间隙g不大于2mm。
表8显示了对加工盒612的色粉补给量(色粉供应)的估计结果以及阀672的闸门效果。
                      表8    ΔG(mm)色粉供应(g)    闸门效果    0.50.1    好    10.3    好    20.5    好    33    失败    45    失败
根据以下条件可以得到表8中的结果。
(1)色粉盒611中剩余的色粉量：500g，
(2)色粉出口51的长度：约70mm，
(3)施加在加工盒612上的震动：100次。
表8表明间隙g不大于2mm提供了在比正常的操作条件更糟糕的条件下的良好的闸门效果。
第六实施例的构造改善了阀672的闸门效果，防止了过量的色粉613供应到加工盒612中。因此不会出现否则会由于施加在密封部件631上的压力而发生的从加工盒612的色粉613的泄漏。
如图40所示，壁651c和651d可以形成为向下凸起以限定出圆周的凹入的内表面，从而局部地包围阀672。该结构提供了较小的间隙g。
下面将说明阀672的变型。
图41-44是阀672的各种变型的截面图。
图41-44中的变型一般全部为圆柱体。当这些圆柱体旋转时叶片形成不超过15mm的直径的圆柱。相邻的叶片限定槽A1-A24。图41中的变型后的阀673在每隔一个槽就形成一个大底部672b，因此具有较大底部672b的槽是浅的。
图42显示了每个槽中都具有大底部672c的变型的阀674。图43显示了具有比图39中的叶片厚的叶片的变型的阀675。图44显示了叶片的数量比图38中的阀672的要多的变型的阀676。
表9显示了每个槽的容积与当阀672旋转时所限定出的圆柱体的整个容积的比率之间的关系。在表9中，ρ由ρ＝(Q2/Q1)×100(％)给出，其中Q1是当阀旋转时由这些叶片限定出的圆柱体的横截面积，而Q2是这些槽的横截面积的总和。
                             表9阀的类型ρ(％)    20℃，50％R.H.    100mg/转    高R.H./高温度    100mg/转图3980    良好    良好图4170    良好    良好图4263    良好    失败图4360    失败    失败图4457    失败    失败
表9表明当在20℃，50％R.H.(相对湿度)的条件下执行打印时，图39、41和42中的阀能够在阀的每一次完整旋转供应100mg色粉。
表9还表明当在高温和高湿度的环境下执行打印时，图39和41中的阀能够在阀的每一次完整旋转供应100mg色粉，而图42-44中的阀就不能够在阀的每一次完整旋转供应100mg色粉。因此，ρ不小于70％，可以可靠地向加工盒612供应足量的色粉。
下面说明图41中的变型的阀673。
图45是图41中的变型的阀673的透视图。
图46显示为运用了变型的阀673的ID单元的相关部分的截面图。
如前所述，阀673具有很大的直径中心部，从而阀673每隔一个槽就具有浅的凸起底部672b。具有1/4圆的横截面的槽A6和A8以及具有扇形横截面的槽A5和A7可以有选择地成角度定位。
该构造在变型的阀673上增加了刚性，从而防止了变型的阀673变形。
这样说明了本发明，显而易见的是同样的发明可以变型为许多方式。该变型被认为是没有偏离本发明的精神和范围，并且对于本领域普通技术人员来说，显而易见的是所有这些变型旨在包含于所附的权利要求书范围之内。