JP2001166584A - 画像形成装置の現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】トナー貯蔵部、予備混合撹拌部および現像部に
おける現像剤およびトナーの供給搬送制御の信頼性が向
上された画像形成装置の現像装置を提供する。 【解決手段】現像部(2)に設けられた第１トナー濃度検
出手段(2j)の出力信号に基づき、予備混合撹拌部(3)に
設けられた現像剤繰出手段(3f)を駆動させ、撹拌室(3a)
から現像部(2)へ現像剤を補給するとともに、少なくと
も現像剤補給期間は撹拌室(3a)への現像剤の導入を禁止
するように規制手段(3c)を制御する制御手段(5)を備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタや複写機
などに代表される画像形成装置の現像装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】例えば周知の電子写真プロセスを用いて
画像を形成する画像形成装置においては、像担持体とな
る感光体を所定の電位に帯電させ、次に像露光を行い感
光体上に静電潜像を記録形成し、この静電潜像を保持し
た感光体表面に現像剤を供給して静電潜像を現像し、感
光体上にトナー像を形成する。感光体上に形成されたト
ナー像は、記録材（主に紙である）に転写、定着され、
印刷物として画像形成装置から排出される。

【０００３】ところで、この種の画像形成装置に用いら
れる現像装置としては、従来、現像部とトナー貯蔵部と
から構成されるものが一般に普及している。ここで、現
像部は、現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤
収容部内の現像剤を感光体に供給搬送する現像ローラ
と、前記現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度を検出す
るトナー濃度センサを含んだ部分を意味する。また、ト
ナー貯蔵部は、トナーを収容するトナー収容部と、前記
トナー収容部からトナーを繰り出すトナー繰出手段を含
んだ部分を意味する。

【０００４】そして、上記の様な現像装置においては、
現像剤収容部内の現像剤中のトナーが消費され、現像剤
中のトナー濃度が予め設定されたトナー濃度基準値より
も低くなった場合にトナー濃度センサがこれを検出し、
トナー貯蔵部内のトナーを現像剤収容部に補給するよう
トナー繰出手段を制御するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の様にト
ナー貯蔵部から現像部にトナーをダイレクトに補給する
構成の場合には、現像部内の現像剤と、新たに補給され
たトナーとの撹拌混合が充分に行われていない状態で感
光体表面に供給されてしまい、濃度むらのあるトナー像
が形成されたり、用紙背景部にトナー汚れを帯びた印刷
物が生成されてしまうなどの問題が生じていた。上記の
問題は、特に現像装置の高速化を図った場合に発生しや
すく、高速化に対応可能な現像装置を実現させる上でも
課題の一つとなっている。

【０００６】そこで、上記の問題を解決すべく、トナー
貯蔵部と現像部との間に混合撹拌室を介在させ、トナー
貯蔵部から繰り出されたトナーを現像部へ補給するに先
立ち、撹拌室で現像剤と混合させ、トナーの摩擦帯電状
態等を安定させた上で、現像部に補給するようにした構
成の現像装置が、本発明者らにより先に提案されている
（特開平１０−１７７２９３号公報参照）。

【０００７】本発明は、特開平１０−１７７２９３号公
報に開示された現像装置の改良であり、その目的とする
ところは、トナー貯蔵部、予備混合撹拌部および現像部
における現像剤およびトナーの供給搬送制御の信頼性が
向上された現像装置を実現することにある。また、長時
間の連続印刷を行った場合でも安定した画像が得られる
現像装置を実現することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、静電潜像
を保持した像担持体に現像剤を供給し、前記像担持体上
にトナー像を形成する画像形成装置の現像装置におい
て、現像剤を収容する現像剤収容部、前記現像剤収容部
内の現像剤を前記像担持体に供給搬送する現像剤供給手
段、および前記現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度を
検出する第１トナー濃度検出手段を備えた現像部と、ト
ナーを収容するトナー収容部、および前記トナー収容部
からトナーを繰り出すトナー繰出手段を備えたトナー貯
蔵部と、前記現像剤供給手段から解放された現像剤と前
記トナー貯蔵部から繰り出されたトナーとを混合させる
撹拌室、前記撹拌室から現像剤を繰り出す現像剤繰出手
段、前記撹拌室内の現像剤のトナー濃度を検出する第２
トナー濃度検出手段、前記撹拌室内の現像剤の量を検出
する現像剤量検出手段、および前記現像剤供給手段から
解放された現像剤の前記撹拌室への搬入の許可／禁止を
規制する規制手段を備えた予備混合撹拌部と、前記第１
トナー濃度検出手段の出力信号に基づき前記現像剤繰出
手段を駆動させ、前記撹拌室から前記現像部へ現像剤を
補給するとともに、少なくとも前記現像剤補給期間は前
記撹拌室への現像剤の導入を禁止するように前記規制手
段を制御する制御手段とを備えることにより達成され
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を用いて詳
細に説明する。

【００１０】本発明に係る現像装置は、現像部と、予備
混合撹拌部と、トナー貯蔵部の３つに大別される。以
下、各部分ごとの構成を図１に基づき説明する。

【００１１】図１において、２は現像部の全体を示して
いる。現像部２を構成する現像剤収容部２ａ（以下「現
像容器」と称する）には、トナーおよびキャリアを含む
二成分系粉体現像剤Ｄが収容され、現像剤Ｄは通常は現
像容器２ａの底部にためられている。現像容器２ａの下
部には、現像剤Ｄをくみ上げ搬送するための搬送ローラ
２ｂが支持されている。搬送ローラ２ｂは、例えば円周
方向の複数箇所に所定極性の磁極を備えた回転不能の磁
石ローラ（図示せず）と、前記磁石ローラの外周部に設
けられた回転可能なスリーブ部材（図示せず）とから構
成され、前記スリーブ部材を矢印ｂ方向へ回転させるこ
とにより現像剤Ｄの搬送が行われる構成となっている。
なお、搬送ローラ２ｂの構成は、上述の構成に限らず、
磁石を持たないパドルローラ等によって行われても構わ
ない。

【００１２】現像容器２ａにおいて、像担持体である感
光体１表面と対向する部位には、現像剤供給手段である
現像ローラ２ｃ,２ｄ,２ｅが設けられている。なお、本
発明は現像ローラの数を特定するものではないが、本例
においては３本の現像ローラを用いた場合を例示して説
明する。

【００１３】現像ローラ２ｃ,２ｄ,２ｅは、上述の搬送
ローラ２ｂと同様、例えば円周方向の複数箇所に所定極
性の磁極を備えた回転不能の磁石ローラ（図示せず）
と、前記磁石ローラの外周部に設けられた回転可能なス
リーブ部材（図示せず）とから構成されている。３本の
現像ローラの内、感光体移動方向上流側に設けられた現
像ローラ２ｃは矢印ｃ方向（時計方向）へ回転するよう
に設けられ、他の現像ローラ２ｄ,２ｅはそれぞれ矢印
ｄ方向、矢印ｅ方向（いずれも反時計方向）へ回転する
ように設けられている。

【００１４】なお、図１において、２ｆは現像ローラ２
ｃと現像ローラ２ｄの間に設けられた現像剤分配部材、
２ｇは現像ローラ２ｃに保持された現像剤を現像ローラ
２ｃから掻き取るためのスクレーパ、２ｈはスクレーパ
２ｇを滑り落ちて来た現像剤に撹拌混合作用を施す混合
撹拌器である。

【００１５】また、現像ローラ２ｅの近傍に設けられた
部材に関して、２ｉは現像ローラ２ｅに保持された現像
剤を現像ローラ２ｅから掻き取るためのスクレーパ、２
ｊはスクレーパ２ｉに案内されながら導入されて来る現
像剤中のトナー濃度を検出する第１トナー濃度検出手段
となるトナー濃度センサ（例えば透磁率センサからな
る）である。さらに、２ｋは現像工程によって感光体１
表面に付着したキャリア粒子を除去するためのキャリア
キャッチローラである。

【００１６】上記構成において、搬送ローラ２ｂによっ
てくみ上げ搬送されて来た現像剤Ｄは、最初に現像ロー
ラ２ｅの背面、すなわち感光体１表面と対向しない側の
面に送り渡される。次に現像ローラ２ｅによって搬送さ
れる現像剤は、現像ローラ２ｅの上方に配置された現像
ローラ２ｄの背面に送り渡されて分配部材２ｆへ送り込
まれる。分配部材２ｆに送り込まれた現像剤は、現像ロ
ーラ２ｄおよび分配部材２ｆ間を通過し矢印Ｄ１方向に
搬送される第１の現像剤層と、分配部材２ｆの背後を更
に進み、現像ローラ２ｃおよび分配部材２ｆ間を通過し
矢印Ｄ２方向に搬送される第２の現像剤層とに分配され
る。

【００１７】分配された現像剤の内、第１の現像剤層を
なす現像剤は、現像ローラ２ｄおよび現像ローラ２ｅに
よって感光体１表面に対し接触しながら搬送され、感光
体１上の静電潜像の現像に供される。なお、現像ローラ
２ｅでの現像領域を通過した現像剤はスクレーパ２ｉに
よって現像ローラ２ｅから掻き取られ、トナー濃度セン
サ２ｊを経て、現像容器２ａの底部に戻される。一方、
第２の現像剤層をなす現像剤は、現像ローラ２ｃによっ
て感光体１表面に対し接触しながら搬送され、感光体１
上の静電潜像の現像に供される。なお、現像ローラ２ｃ
での現像領域を通過した現像剤はスクレーパ２ｇによっ
て現像ローラ２ｃから掻き取られて落下し、混合撹拌器
２ｈを経て現像容器２ａの底部に戻される。

【００１８】以上が本発明に係る現像装置の一部をなす
現像部の構成に関する説明である。なお、トナー濃度セ
ンサ２ｊの出力は図１に示すように制御装置５に入力さ
れるように構成されている（詳細は後述する）。

【００１９】次に予備混合撹拌部の構成を説明する。

【００２０】図１において、３は予備混合撹拌部の全体
を示している。予備混合撹拌部３は先に述べた現像部２
と、後に説明するトナー貯蔵部４との間に配置される。
予備混合撹拌部３を構成する撹拌室３ａの一部には、現
像ローラ２ｃによって搬送されて来た現像剤を取り込む
ための搬入口３ｂが設けられており、現像剤を撹拌室３
ａに搬入しない時は搬入口３ｂは、規制手段となる開閉
部材３ｃによって閉鎖されている。開閉部材３ｃは、搬
入口３ｂを開けた際には開閉部材３ｃの先端が破線で示
すように現像ローラ２ｃに接触し、開閉部材３ｃ自身が
スクレーパとして機能する構成となっている。

【００２１】また、撹拌室３ａには、現像ローラ２ｃ側
から送り込まれた現像剤と、後に述べるトナー貯蔵部４
から繰り出されたトナーとを混合撹拌させる撹拌部材３
ｄ,３ｅが回転駆動可能に支持されている。撹拌室３ａ
の底部には、現像剤を現像部２へ繰り出すための現像剤
繰出手段となる現像剤フィードローラ３ｆが回転駆動可
能に支持されている。

【００２２】なお、図１において、３ｇは撹拌室３ａ内
の現像剤中のトナー濃度を検出する第２トナー濃度検出
手段となるトナー濃度センサ（例えば透磁率センサから
なる）、３ｈは撹拌室３ａ内の現像剤の量を検出する現
像剤量検出手段となる現像剤レベルセンサ（例えば磁気
ブリッジ式濃度センサ、振動式センサからなる）、３ｉ
は現像剤フィードローラ３ｆの外周面に接触可能に配置
されたプレート部材である。

【００２３】以上が本発明に係る現像装置の一部をなす
予備混合撹拌部の構成に関する説明である。なお、トナ
ー濃度センサ３ｇおよび現像剤レベルセンサ３ｈの出力
は図１に示すように制御装置５に入力されるように構成
されている（詳細は後述する）。また、開閉部材３ｃお
よび現像剤フィードローラ３ｆは、それぞれ駆動装置
６,７を介して制御装置５に接続されている（詳細は後
述する）。

【００２４】続いて、トナー貯蔵部の構成を説明する。

【００２５】図１において、４はトナー貯蔵部の全体を
示している。トナー貯蔵部４を構成するトナー収容部４
ａ（以下「トナー容器」と称する）には、現像剤に混合
されるトナーＴのみが収容されている。トナー容器４ａ
の底部には、トナーＴを繰り出すためのトナー繰出手段
となるトナーフィードローラ４ｂが回転駆動可能に支持
されており、トナーフィードローラ４ｂは、駆動装置８
を介して制御装置５に接続されている（詳細は後述す
る）。

【００２６】なお、４ｃはトナーフィードローラ４ｂの
外周面に接触可能に配置されたプレート部材である。

【００２７】次に印刷時における一連の動作を説明す
る。

【００２８】印刷開始前の状態として、現像部２には当
然のことながらトナーとキャリアを含む二成分系粉体現
像剤Ｄが収容されている。また、撹拌室３ａにも予め所
定量の現像剤が収容されており、トナー容器４ａにはト
ナーＴのみが収容されている。

【００２９】印刷開始信号が発せられると、感光体１が
矢印ａ方向への移動を開始するとともに、現像部２では
現像ローラ２ｃ,２ｄ,２ｅ、搬送ローラ２ｂおよびキャ
リアキャッチローラ２ｋが回転を開始する。また、予備
混合撹拌部３では撹拌部材３ｄ,３ｅが一定時間回転
し、撹拌室３ａ内の現像剤を一定値に摩擦帯電させる。

【００３０】印刷を続ける内に現像部２内の現像剤中の
トナーが消費し、現像剤中のトナー濃度は減少して行
く。現像部２に設けたトナー濃度センサ２ｊが、トナー
濃度が低下したことを検出すると、制御装置５に対しト
ナー補給信号が発せられる。

【００３１】トナー補給信号を受けると制御装置５は、
予備混合撹拌部３の現像剤フィードローラ３ｆの駆動装
置７を動作させ、現像剤フィードローラ３ｆを予め設定
された時間だけ回転させ、現像剤を現像部２へ供給す
る。そして、予備混合撹拌部３から現像部２に供給され
た現像剤は、現像ローラ２ｃから解放されてスクレーパ
２ｇを滑り落ちて来た現像剤とともに混合撹拌器２ｈに
送り込まれ、混合撹拌器２ｈにて混合撹拌された上で現
像容器２ａの底部に送られる。

【００３２】現像剤フィードローラ３ｆからの現像剤の
繰り出し動作を停止させると、次に制御装置５は開閉部
材３ｃの駆動装置６を動作させ、開閉部材３ｃを所定期
間だけ開く。これにより現像ローラ２ｃから解放された
現像剤が撹拌室３ａ内に搬入され、現像部２への供給に
より不足した分の現像剤が補充される。

【００３３】撹拌室３ａに搬入された現像剤の量は、現
像剤レベルセンサ３ｈにより監視されており、現像剤が
現像剤レベルセンサ３ｈの位置に達すると現像剤レベル
センサ３ｈは規定量に達したことを知らせる信号を制御
装置５に発信する。この信号を受けて制御装置５は駆動
装置６を介して開閉部材３ｃを閉鎖させる。

【００３４】上記のようにして撹拌室３ａ内に搬入され
た現像剤は、撹拌部材３ｄ,３ｅによって撹拌されると
ともに、トナー濃度センサ３ｇによってトナー濃度の検
出が行われる。ここで、トナー濃度センサ３ｇから制御
装置５にトナー補給信号が送信された場合には、制御装
置５はトナーフィードローラ４ｂの駆動装置８を作動さ
せ、トナー容器４ａ内のトナーＴを撹拌室３ａに供給さ
せる。

【００３５】以上の動作が印刷中に繰り返し行われるこ
とにより、現像部２内には常にトナー濃度および帯電状
態の安定した現像剤が供給されので、供給後、直ちに搬
送ローラ２ｂによって現像ローラ２ｃ,２ｄ,２ｅへ送り
込まれたとしても、濃度むらやトナー汚れのない印刷物
が得ることができるようになる。

【００３６】次に、本現像装置における各部材の配置や
形状構成等、細部についての説明をしておくこととす
る。

【００３７】撹拌室３ａ内に設けたトナー濃度センサ３
ｇには、現像剤のかさ密度を測定する透磁率センサを用
いた。また、トナー濃度センサ３ｇは、撹拌部材３ｅの
下方に配置することで現像剤が効率よくトナー濃度セン
サ３ｇの上部を通過し、トナー濃度の値を安定して検出
できるように配慮した。また、トナー濃度センサ３ｇは
現像剤フィードローラ３ｆに対しても近い位置に設けら
れているため、現像部２に供給される現像剤のトナー濃
度を正確に検出できるという利点も有する。

【００３８】また、現像剤フィードローラ３ｆは、図２
に示すように円柱体の一部に平面部３１ｆを形成した形
状構成をしている。なお、本例では平面部３１ｆを１箇
所しか設けていないが、複数箇所に設けたものであって
もよい。

【００３９】図３は現像剤フィードローラ３ｆの駆動装
置の構成を示す要部拡大図である。現像部２のトナー濃
度センサ２ｊからの信号により現像剤フィードローラ３
ｆを駆動させるモータ７１は作動し、現像剤フィードロ
ーラ３ｆが回動を開始する。モータ７１のモータシャフ
トには、一部に切欠部７２ａを備えた円板７２が設けら
れ、円板７２が光学式センサ７３の位置から回動を開始
し、もう一方の光学式センサ７４の位置で円板７２の切
欠部７２ａをセンサ７４が検知すると、その信号に基づ
き、円板７２がセンサ７４の位置に停止する。これによ
って円板７２と連動しているモータシャフトが停止し、
現像剤フィードローラ３ｆが停止する。

【００４０】図４(１)および図４(２)は現像剤フィード
ローラの周辺構成を示す概略図である。図４において、
３ｆは現像剤フィードローラ、３ａは撹拌室の壁面、３
ｉはプレート部材である。上述のセンサ７４の位置で現
像剤フィードローラ３ｆが停止した場合は、図４(１)に
示すように現像剤フィードローラ３ｆに形成された平面
部３１ｆがプレート部材３ｉと平行な状態になり、これ
によって形成される隙間を通じて撹拌室３ａから現像部
２への現像剤供給が可能となる。

【００４１】センサ７４での停止時間を制御装置５で制
御することで現像部２への現像剤供給量を正確に制御す
ることが可能になる。センサ７４の位置で一定時間停止
した後、現像剤フィードローラ３ｆはセンサ７３の位置
に戻り、図４(２)に示すように、現像剤フィードローラ
３ｆの平面部３１ｆがプレート部材３ｉに対し平行状態
をなさなくなり、撹拌室３ａからの現像剤の繰り出しが
阻止される。

【００４２】図５は本発明の他の実施例を示す構成図で
ある。図５のように現像ローラを増設したりすると、現
像容器２ａ内のスペースが少なくなる。従って、このよ
うな場合には、予備混合撹拌部３を現像部２の外に設置
するのが好ましいこともある。

【００４３】本実施例においても、撹拌室３ａには、ト
ナー貯蔵部４から補給されるトナーＴと現像ローラ２ｃ
から解放された現像剤とが撹拌室３ａで混合撹拌され
る。

【００４４】撹拌室３ａと現像容器２ａは、現像剤搬入
路２０と、現像剤排出路２１によって接続されており、
現像剤搬入路２０には、現像ローラ２ｃ側から搬入され
て来た現像剤を撹拌室３ａ側へ搬送するマグネットロー
ラ２０ａが設けられており、現像剤排出路２１には、撹
拌室３ａから送り出された現像剤を現像部２側へくみ上
げ搬送するマグネットローラ２０ｂが設けられている。

【００４５】なお、２２は撹拌室３ａからの現像剤の排
出を規制するために上下動可能に設けられた開閉部材で
ある。

【００４６】図６はさらに本発明の他の実施例を示す構
成図であり、予備混合撹拌部３のみならずトナー貯蔵部
４も現像部２の外部に配置した点で図５の構成と異なっ
ている。現像部２の小型化を図り、かつ多量印刷に対応
させるためには、トナー容器４ａに多量のトナーを収納
できるようにする必要があり、トナー貯蔵部４の大型化
は必至である。そこで、図６のように現像部２と別体に
設けられた予備混合撹拌部３の上部にトナー貯蔵部４を
位置させている。

【００４７】本例において現像剤搬入路２０は勾配をつ
けて現像剤を自然落下させる構造となっている。撹拌室
３ａにて予備撹拌された現像剤は、現像剤排出路２１に
導かれ、図５の構成と同様、マグネットローラ２０ｂに
より現像部２へ搬送される。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、トナー貯蔵部、予備混
合撹拌部および現像部における現像剤およびトナーの供
給搬送制御の信頼性が向上された画像形成装置の現像装
置を提供することができる。また、長時間の連続印刷を
行った場合でも安定した画像を得ることが可能な画像形
成装置の現像装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の一実施例を示す概略構成
図。

【図２】現像剤フィードローラの構成を示す斜視図。

【図３】現像剤フィードローラの駆動装置の構成を示す
要部拡大図。

【図４】現像剤フィードローラによる現像剤の繰り出し
の様子を示す説明図。

【図５】本発明の他の実施例を示す概略構成図。

【図６】本発明の他の実施例を示す概略構成図。

【符号の説明】 １…感光体、２…現像部、３…予備混合撹拌部、４…ト
ナー貯蔵部、５…制御装置、６,７,８…駆動装置。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H077 AA09 AA14 AA18 AB06 AC03 AC12 AD02 AD32 BA04 BA08 CA11 DA10 DA15 DA52 DB25 EA03 FA19

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電潜像を保持した像担持体に現像剤を供
   給し、前記像担持体上にトナー像を形成する画像形成装
   置の現像装置において、 現像剤を収容する現像剤収容部、前記現像剤収容部内の
   現像剤を前記像担持体に供給搬送する現像剤供給手段、
   および前記現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度を検出
   する第１トナー濃度検出手段を備えた現像部と、 トナーを収容するトナー収容部、および前記トナー収容
   部からトナーを繰り出すトナー繰出手段を備えたトナー
   貯蔵部と、 前記現像剤供給手段から解放された現像剤と前記トナー
   貯蔵部から繰り出されたトナーとを混合させる撹拌室、
   前記撹拌室から現像剤を繰り出す現像剤繰出手段、前記
   撹拌室内の現像剤のトナー濃度を検出する第２トナー濃
   度検出手段、前記撹拌室内の現像剤の量を検出する現像
   剤量検出手段、および前記現像剤供給手段から解放され
   た現像剤の前記撹拌室への搬入の許可／禁止を規制する
   規制手段を備えた予備混合撹拌部と、 前記第１トナー濃度検出手段の出力信号に基づき前記現
   像剤繰出手段を駆動させ、前記撹拌室から前記現像部へ
   現像剤を補給するとともに、少なくとも前記現像剤補給
   期間は前記撹拌室への現像剤の導入を禁止するように前
   記規制手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴と
   する画像形成装置の現像装置。
2. 【請求項２】前記制御手段は、前記現像剤繰出手段の駆
   動位置および駆動時間の少なくとも一方を制御すること
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置の現像装置。
3. 【請求項３】前記現像剤繰出手段の駆動軸に、前記駆動
   軸の位置を検出する位置検出手段を設け、前記位置検出
   手段の出力信号を前記制御手段に送ることにより前記現
   像剤繰出手段の回動を制御することを特徴とする請求項
   １記載の画像形成装置の現像装置。
4. 【請求項４】前記制御手段は、前記現像剤繰出手段が回
   動した状態を所定時間維持させるタイマーを備えている
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の現像装
   置。
5. 【請求項５】前記規制手段を、前記現像剤量検出手段の
   出力に基づき制御することを特徴とする請求項１記載の
   画像形成装置の現像装置。
6. 【請求項６】前記現像剤量検出手段が、磁気ブリッジ式
   濃度センサであることを特徴とする請求項１記載の画像
   形成装置の現像装置。