JP2002365910A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2002365910A
JP2002365910A JP2001175819A JP2001175819A JP2002365910A JP 2002365910 A JP2002365910 A JP 2002365910A JP 2001175819 A JP2001175819 A JP 2001175819A JP 2001175819 A JP2001175819 A JP 2001175819A JP 2002365910 A JP2002365910 A JP 2002365910A
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哲 杉田
Kenji Matsuda
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子写真方式による画像形成装置において、
現像剤補給部6から現像部4への現像剤補給のバラツキ
を最小限に押えて画質劣化等を防止する。 【解決手段】 駆動手段40は駆動モータ45とその出力
軸に連結するギア機構46を有し、ギア機構46の出力
側に補給スクリュー32の回転軸35が連結される。回
転数検出手段47の検出軸48は駆動モータ45の出力
軸またはギア機構46におけるギア軸に連結され、前記
ギア機構46は検出軸48と補給スクリュー32の回転
数が整数比になるようなギア比を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は画像露光により像担
持体に形成された静電潜像(以下、単に潜像という)を
現像剤により現像する現像部と、現像部に現像剤を補給
する現像剤補給部を備えた画像形成装置に関し、特に現
像部に補給すべき現像剤量を正確に現像剤補給部から補
給するように構成された画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から種々の画像形成装置が知られて
おり、中でも電子写真方式による画像形成装置が広く普
及している。そのような画像形成装置には複写機、プリ
ンタ(レーザビームプリンタ、LEDプリンタなど)、
ファクシミリ装置などがある。これら画像形成装置は少
なくとも露光により潜像を形成する像担持体と、像担持
体に形成された潜像を現像剤で現像する現像手段を備え
ている。さらに画像形成装置には像担持体の現像画像を
転写材に転写する転写手段、転写材上に転写された現像
画像を定着する定着手段および転写材の搬送手段等が付
加される。
【0003】画像形成装置としてモノクロ画像形成装置
とカラー画像形成装置があり、後者のカラー画像形成装
置は複数(通常マゼンダ用、シアン用、イエロー用およ
びブラック用の4つ)の画像形成部を有する。
【0004】図10は一般的なカラー画像形成装置の全
体構成図である。カラー画像形成装置は装置本体Aに画
像形成部としての4つのプロセスカートリッジ1が着脱
自在に装着される。なおこれら4つのプロセスカートリ
ッジ1はそれぞれイエロー、マゼンダ、シアンおよびブ
ラック用である。各プロセスカートリッジ1には像担持
体としての感光ドラム2が回転自在に装着され、その感
光ドラムの外周に沿って1次帯電器3、現像部4等が配
列され、さらに図示しないクリーニング部なども設けら
れる。感光ドラム2にはそれぞれ露光部7により各色の
画像露光が照射される。各プロセスカートリッジ1の現
像部3に現像剤を補給するために、それら上部における
装置本体Aには現像剤補給部6がそれぞれ着脱自在に装
着される。
【0005】各感光ドラム2に接するようにして転写部
5が設けられる。転写部5は1次転写部8と2次転写部
9により構成され、1次転写部8は中間転写ベルト10
と、中間転写ベルト10を駆動する駆動ローラ11およ
び中間ローラ12と、各感光ドラム2に対向して中間転
写ベルト10の裏側に配置された1次転写ローラ13を
有する。また2次転写部9は2次転写ローラ14と押え
ローラ15を有している。
【0006】装置本体Aには更に、転写材としての記録
材Sを記録紙サイズ毎に収容する複数の給紙カセット1
6と、その記録紙Sをレジストローラ対17に搬送する
給紙部18が設けられ、給紙部18にはピックアップロ
ーラ19、給紙ローラ対20〜23が設けられ、さらに
装置本体Aに設けた差し込み口からの記録紙Sをレジス
トローラ対17に給送する給送ローラ対24が設けられ
る。装置本体Aには更に2次転写部9から搬送された記
録紙Sを定着するための定着部25、および定着された
記録紙Sを排出トレーに排出する排紙部26が設けられ
る。
【0007】次に上記画像形成装置によりカラー画像を
形成する工程を説明する。先ず矢印方向に定速回転する
各感光ドラム2は1次帯電器3により一様に帯電され、
次に各露光部部7の全部または一部により各色の画像露
光がそれら表面に照射される。画像露光された各感光ド
ラム2には潜像が形成され、それらの潜像は次いで現像
部4において現像材としてのカラートナーにより現像さ
れる。なお、これら現像画像はカラー現像画像である
が、モノクロ画像形成の場合はブラック用のプロセスカ
ートリッジ1に装着された感光ドラム2のみにブラック
の現像画像が形成される。
【0008】次に各感光ドラム2に形成された現像画像
は、1次転写部8において1次転写される。すなわち現
像画像は各1次転写ローラ13に印加された1次転写バ
イアス電圧により矢印方向に定速走行する中間転写ベル
ト10上に転写(多重転写)される。中間転写ベルト1
0に転写された現像画像は、次いで2次転写部9におい
て2次転写ローラ14と押えローラ15の間を通過する
間に記録S上に転写される。なお記録紙Sはレジストロ
ーラ対17部分に予め停止・待機しており、転写タイミ
ングに合わせて2次転写部9に給送される。
【0009】2次転写部9で現像画像を転写した記録紙
Sは、次に定着部25に搬送され、そこで加熱加圧によ
り現像剤が溶融して定着され、さらに排紙部26から排
紙トレーに排出される。
【0010】各プロセスカートリッジ1にそれぞれ設け
られた現像部4は、現像剤を収容する現像剤容器と、収
容された現像剤を攪拌して現像スリーブに供給する攪拌
手段と、現像スリーブ上に供給された現像剤の層厚を規
制する現像ブレードを有し、その現像スリーブの現像剤
が微小間隙で対峙する感光ドラム2上に供給される。各
現像剤容器内には画像形成に必要な現像剤が予め充填さ
れており、現像によって内部の現像剤量(充填レベル)
が低下すると、現像剤補給部7から現像部4に自動的に
現像剤が補給されるようになっている。
【0011】図11は図10に示す現像剤補給部7部分
の詳細断面図で、図12はその右側面図である。現像剤
補給部6は現像剤Tを収容するための容器を兼ねた細長
い本体30を有し、本体30内のほぼ中心部には複数の
攪拌羽根を有する攪拌手段31が回転自在に支持され、
本体30の下部には補給スクリュー32が回転自在に支
持される。さらに本体30の底部には現像剤排出口33
が設けられ、現像剤補給部6を装置本体Aに装着したと
き、その現像剤補給口33が2点鎖線で示す現像部4の
上部に開口する供給口に連通するようになっている。
【0012】補給スクリュー32は図11の左側と右側
ではスクリューの旋回方向が逆になっており、補給スク
リュー32を時計回りに回転すると左右から前記現像剤
補給口33に現像剤Tが移動して排出する。そして補給
スクリュー33の1回転当たりの現像剤補給口から排出
し現像部4内へ補給される現像剤量は常に一定である。
【0013】現像剤補給部7を装置本体Aに装着したと
き、攪拌手段32の回転軸34と補給スクリュー32の
回転軸35の各端部は、装置本体A側に設けられた駆動
部40における駆動軸41,42にそれぞれカップリン
グを介して着脱自在に連結される。連結に際しては、本
体30の端部から平行に突出した2本のガイド筒体にそ
れぞれ駆動部40側から突出した2本のガイドピン4
3,44が挿入することにより正確な位置決めがなされ
る。
【0014】駆動部40は駆動源としての駆動モータ4
5と、その駆動モー45タの出力軸に連結したギア機構
46を有している。ギア機構46は図12に示すように
複数のギアからなり、駆動モータ45の出力軸に同軸に
結合した第1ギアG1と噛み合う第2ギアG2に回転数
検出部47の検出軸48が連結されている。その第2ギ
アG2から第3ギアG3、第4ギアG4を経て前記駆動
軸42を結合した第5ギアG5が噛み合い、第5ギアG
5から更に第6ギアG6、第7ギアG7を経て前記駆動
軸43を結合した第8ギアG8が噛み合っている。
【0015】回転数検出手段47は発光素子と受光素子
がスリット部を挟んで対向配置され、受光素子の出力信
号は検出パルスとして制御出願50に伝送される。すな
わち、検出軸48の先端部には90度間隔で4枚のフラ
グ49が設けられ、それら各フラグ49は検出軸48の
回転により回転数検出手段47のスリット部を遮蔽し、
それによって前記発光素子からの光が遮断され、受光素
子からパルス状のフラグ検出信号(検出パルス)が制御
手段50に伝送される。一方、現像部4の現像剤の充填
量はレベル検出手段51により検出され、その検出信号
も同様に制御手段50に伝送される。
【0016】次に上記制御手段50により現像剤補給部
6から現像部4への現像剤補給制御について説明する。
現像部4内における現像剤の充填レベルは常にレベル検
出手段51で監視され、その検出信号は制御手段50に
伝送される。制御手段50はその検出値と予め設定され
たレベルを比較し、例えば検出値が設定値から所定量低
下したとき、その低下分(不足分)に相当する現像剤を
現像剤補給部6から現像部4に補給するように駆動モー
タ45を駆動する。
【0017】ここで、補給スクリュー32を回転させる
駆動軸42と前記回転数検出手段47の検出軸48との
回転比率をKとすると、前記低下分に相当する現像剤量
が現像剤補給部6の補給スクリュー32を5回転させて
補給する量に相当する場合には、回転数検出手段47に
より検出される回転数の積算値が5Kになるまで制御手
段50は駆動モータ45を駆動制御する。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかし一般的なギア機
構46の設計ではギア比率(歯車比率)が整数倍に設定
されているので、回転数検出手段47の検出軸48の回
転数と補給スクリュー32の回転数は正確には一致しな
い。そのため補給スクリュー32の停止角度(位相)は
その都度変動する傾向がある。そして補給スクリュー3
2のスクリューと現像剤排出口33との間に形成される
開口量δ(図11参照)は、補給スクリュー32が停止
したときのスクリューの回転位相により変化するので、
現像部4に補給される現像剤量もそれに応じてバラツキ
を生じる。
【0019】そのため補給スクリュー32の回転制御を
1回転(1ピッチ送り:図11におけるpt)あるいは
数回転ずつ行うようにして現像剤Tを微量ずつ補給させ
ようとしても、補給スクリュー32の1ピッチ分の送り
量と回転数検出手段47で検出される回転数の位相が一
致しない。従って、駆動モータ45の駆動・停止制御を
反復すると、上記誤差分が積算されて補給量のズレも大
きくなるという問題があった。
【0020】図13に補給スクリュー32の1回転(3
60度)の位相と回転数検出手段47による回転数の検
出パルス(フラグカウント)の関係を示す。この図から
回転数検出手段47による回転数の検出パルスと補給ス
クリュー32の1回転の位相が一致しないことが分か
る。特にカラー画像形成装置においては、各現像部4に
おける現像剤の充填量のバラツキが大きくなると、感光
ドラム2への現像剤供給量に変動は色合いのバラツキや
画像濃度不安定等の画質劣化問題を起こす要因になる。
そこで本発明は、従来の現像剤補給における上記問題の
解決を課題とし、そのための新しい画像形成装置を提供
することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明は、画像露光により像担持体に形成された潜像を現像
剤により現像する現像部と、現像部に現像剤を補給する
現像剤補給部を備え、前記現像剤補給部は現像部への現
像剤排出口と、その現像剤排出口に現像剤を押し出す補
給手段と、補給手段を回転駆動する駆動手段と、駆動手
段の回転数を検出する回転数検出手段と、現像剤補給量
を制御する制御手段とを有し、前記補給手段により補給
される現像剤量は前記駆動手段の回転数の積算値に比例
し、前記制御手段は現像装置に補給すべき現像剤量と前
記回転数検出手段による回転数の積算値が一致するよう
に駆動手段を制御する画像形成装置である。
【0022】そして前記駆動手段は駆動源とその出力軸
に連結する駆動継ぎ手機構を有し、該駆動継ぎ手機構の
出力側に前記補給手段の回転軸が連結され、前記回転数
検出手段における回転数の検出軸は駆動源の出力軸また
は駆動継ぎ手機構における軸に連結され、前記駆動継ぎ
手機構は検出軸と補給手段の回転数が整数比になるよう
構成したことを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)次に図面によ
り本発明に係る画像形成装置の第1の実施形態を説明す
る。図1は本発明に係る画像形成装置の現像部4と現像
剤補給部6の主要部を拡大して示す断面図であり、図2
は図1における駆動部40の拡大断面図、図3は図2の
右側面図、図4は図2におけるギア機構部分の断面図で
ある。
【0024】なお本実施形態の画像形成装置の全体構成
は図10と同様であり、図1に示す現像部4および現像
剤補給部6の本体30部分は図11と同様である。また
図2〜図4に示す駆動部40については、そのギア比率
の設定を除いて基本的な構成は図11及び図12と同様
である。従ってこれらの図において図10〜図12と同
じ部分は同一符号が付されている。
【0025】図1において、現像剤補給部6の本体30
内には攪拌手段31、補給手段としての補給スクリュー
32および現像剤排出口33が設けられ、現像剤補給部
6を装置本体Aに装着した状態で、その現像剤補給口3
3が2点鎖線で示すプロセスカートリッジ1における現
像部4の上部に開口する供給口に連通する。補給スクリ
ュー32は図11と同様左側と右側ではスクリューの旋
回方向が逆になっており、補給スクリュー32を時計回
りに回転すると現像剤Tは矢印のように左右から前記現
像剤補給口33に移動し、その1回転当たりの現像剤補
給口から現像部4内へ補給される現像剤量は常に一定で
ある。
【0026】現像剤補給部7を装置本体Aに装着したと
き、攪拌手段32の回転軸34と補給スクリュー32の
回転軸35の各端部は、装置本体A側に設けられた駆動
部40における駆動軸41,42にそれぞれカップリン
グを介して連結される。なお連結に際してのガイド手段
として本体30の端部から平行に突出した2本のガイド
筒体とそれに対向して駆動部40側から突出した2本の
ガイドピン43,44が設けられて正確な位置決めがな
される。なおこれらガイドピン43,44は本体30の
軸方向片側の支持機構としても作用する。
【0027】駆動部40は駆動源としての駆動モータ4
5と、その駆動モータの出力軸に連結した駆動継ぎ手機
構としてのギア機構46を有している。ギア機構は図2
〜図4に示すように複数のギアからなり、駆動モータ4
5の出力軸に同軸に結合した第1ギアG1と噛み合う第
2ギアG2に回転数検出部47の検出軸48が連結され
ている。その第2ギアG2から第3ギアG3、第4ギア
G4を経て前記駆動軸42を結合した第5ギアG5が噛
み合い、第5ギアG5から更に第6ギアG6、第7ギア
G7を経て前記駆動軸43を結合した第8ギアG8が噛
み合っている。
【0028】回転数検出手段47には発光素子と受光素
子がスリット部を挟んで対向配置され、受光素子の出力
信号が制御出願50に伝送される。検出軸48の先端部
には90度間隔で4枚のフラグ49が設けられ、それら
各フラグ49は検出軸48の回転により回転数検出手段
47のスリット部を遮蔽し、それによって前記発光素子
からの光が遮断され、受光素子からパルス状のフラグ検
出信号が制御手段50に伝送される。
【0029】一方、現像部4の現像剤の充填量はレベル
検出手段51により検出され、その検出信号は制御手段
50に伝送される。レベル検出手段51としては例えば
光学式、インダクタンス式、静電容量式などの検出装置
を使用することができる。制御手段50は例えばCPU
(中央演算装置)、記憶部および入出力部などを備えた
マイクロコンピュータ装置、およびその制御手段の制御
信号を増幅して駆動モータ45を駆動するサイリスタ駆
動部等により構成される。
【0030】本実施形態では、回転数検出手段47の検
出軸48が駆動モータ45のギアG1と噛み合うギアG
2に結合されている。そしてこの検出軸48が1回転す
る毎に4つのフラグ49が回転数検出手段47における
発光素子と受光素子の間を遮蔽し、それによって4/回
転の検出パルスが制御手段50に伝送される。一方、本
発明は前記のように回転数検出手段47における検出軸
48と補給スクリュー32の回転数が整数比になるよう
にギア機構46のギア比を設定することに特徴がある。
【0031】図8にギア機構46を構成する各ギア、特
に本発明に関係するG1〜G5、およびG8の設定関係
を示す。図8から分かるように、本実施形態では検出軸
48を回転させるギアG2と補給スクリュー32を回転
させるギアG5の減速比は3.00に設定されており、
両軸の回転数比は1/3となっている。したがって補給
スクリュー32の1回転につき、検出パルスは3×4=
12だけ出力する。
【0032】次に上記画像形成装置の動作、特に現像部
4の現像剤補給制御について説明する。例えば図1に示
すレベル検出手段51が現像部4の現像剤レベルの低下
を検出すると、その検出信号は制御手段50に伝送され
る。制御手段50はそれを受け、例えば現像部4におけ
る現像剤レベルを設定された値に回復には、補給スクリ
ュー32の1回転分の現像剤を現像部4に補給すればよ
いと判断し、先ず駆動モータ45を駆動して補給スクリ
ュー32による現像剤Tの補給を開始する。
【0033】駆動モータ45の駆動により回転数検出手
段47の検出軸48が回転し、その1回転ごとに4つの
フラグ49をカウントし、4つの検出パルスが制御手段
50にフィードバックされる。制御手段50はその検出
パルスが12に達したとき、すなわち補給スクリュー3
2が1回転したときに駆動モータ45を停止する。これ
によって補給スクリュー32は正確に1回転して停止す
るので、現像部4への現像剤の補給量も正確に制御され
る。
【0034】図5に補給スクリュー32の1回転(36
0度)の位相と回転数検出手段47による検出パルス
(フラグカウント)の関係を示す。この図から回転数検
出手段47による回転数の検出値と補給スクリュー32
の1回転の位相が一致していることが分かる。特にカラ
ー画像形成装置においては、各現像部4における現像剤
の充填量のバラツキが押えられるので、感光ドラム2へ
の現像剤供給量が安定し、色合いのバラツキや画像濃度
不安定等の画質劣化問題を起こすことも効果的に回避で
きる。
【0035】(第2の実施形態)図6は第2の実施形態
における駆動部40の断面図、図7は図6の右側面図で
ある。これらの図は第1の実施形態である図2,3に準
じて示されており、それらと同じ部分には同一符号が付
されている。
【0036】この第2の実施形態が第1の実施形態と異
なる部分は、出力軸が本体の両側から突出する構造の駆
動モータ45を使用し、その一方の出力軸に回転数検出
手段47の検出軸48が同軸的に直結されている点であ
り、そのほかの部分は同一である。従って第2の実施形
態における画像形成装置の全体構成、現像剤補給部6、
制御系統などは第1の実施形態と同様なので、それらの
重複する説明は省略する。
【0037】このように検出軸48を駆動モータ45の
出力軸に同軸的に直結すると、回転数検出手段47にお
ける検出軸48と補給スクリュー32の回転数の整数比
を大きくできるので、補給スクリュー32による現像剤
補給制御をより高精度(または高分解能)で行うことが
できる。
【0038】図9は第2の実施形態におけるギア機構4
6を構成する各ギア、特に本発明に関係するG1〜G
5、およびG8の設定関係を示す。図9から分かるよう
に、本実施形態では検出軸48を回転させる駆動モータ
45の出力軸と補給スクリュー32を回転させるギアG
5の減速比は18.00に設定されており、両軸の回転
数費は1/18となっている。したがって補給スクリュ
ー32の1回転につき、検出パルスは18×4=72だ
け出力する。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る画像
形成装置は現像剤補給部の補給手段の回転数を制御する
ため、駆動手段の回転数検出手段を設け、その回転数を
検出する検出軸が駆動手段を構成する駆動源の出力軸ま
たは駆動継ぎ手機構における軸に連結され、前記駆動継
ぎ手機構は検出軸と補給手段の回転数が整数比になるよ
う構成したことを特徴とする。そのため回転数検出手段
による回転数の検出値と補給手段の1回転の位相が一致
し、それによって現像剤の補給バラツキを最小限に押え
ることが可能となる。
【0040】特にカラー画像形成装置においては、各現
像部における現像剤の充填量のバラツキが押えられるの
で、感光ドラムへの現像剤供給量が安定し、色合いのバ
ラツキや画像濃度不安定等の画質劣化問題を起こすこと
を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施形態における第1現像
部4と現像剤補給部6の主要部を拡大して示す断面図で
ある。
【図2】図1における駆動部40の拡大断面図である。
【図3】図2の右側面図である。
【図4】図2におけるギア機構部分の断面図である
【図5】第1の実施形態において、補給スクリュー32
の1回転(360度)の位相と回転数検出手段47によ
る検出パルス(フラグカウント)の関係を示す図であ
る。
【図6】第2の実施形態における駆動部40の断面図で
ある。
【図7】図6の右側面図である。
【図8】ギア機構46を構成する各ギア、特に本発明に
関係するG1〜G5、およびG8の設定関係を示す表で
ある。
【図9】第2の実施形態におけるギア機構46を構成す
る各ギア、特に本発明に関係するG1〜G5、およびG
8の設定関係を示す表である。
【図10】一般的なカラー画像形成装置の全体構成図で
ある。
【図11】図10に示す現像剤補給部7部分の詳細断面
図である。
【図12】図11の右側面図である。
【図13】図11における補給スクリュー32の1回転
(360度)の位相と回転数検出手段47による検出パ
ルス(フラグカウント)の関係を示す図である。
【符号の説明】
1 プロセスカートリッジ 2 感光ドラム 3 1次帯電器 4 現像部 5 転写部 6 現像剤補給部 7 露光部 8 1次転写部 9 2次転写部 10 中間転写ベルト 11 駆動ローラ 12 中間ローラ 13 1次転写ローラ 14 2次転写ローラ 15 押えローラ 16 給紙カセット 17 レジストローラ対 18 給紙部 19 ピックアップローラ 20〜24 給紙ローラ対 25 定着部 26 排紙部 30 本体 31 攪拌手段 32 補給スクリュー 33 現像剤排出口 34〜35 回転軸 40 駆動部 41〜42 駆動軸 43〜44 ガイドピン 45 駆動モータ 46 ギア機構 47 回転数検出部 48 検出軸 49 フラグ 50 制御手段 51 レベル検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H077 AA03 AA35 AB03 AB12 AB15 AC02 BA01 BA02 DA15 DA24 DA32 DA42 DB04 GA04 GA12

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像露光により像担持体に形成された潜
    像を現像剤により現像する現像部と、該現像部に現像剤
    を補給する現像剤補給部を備え、前記現像剤補給部は、
    前記現像部への現像剤排出口と、その現像剤排出口に現
    像剤を押し出す補給手段と、該補給手段を回転駆動する
    駆動手段と、該駆動手段の回転数を検出する回転数検出
    手段と、現像剤補給量を制御する制御手段とを有し、前
    記補給手段により補給される現像剤量は前記駆動手段の
    回転数の積算値に比例し、前記制御手段は現像装置に補
    給すべき現像剤量と前記回転数検出手段による回転数の
    積算値が一致するように前記駆動手段を制御する画像形
    成装置において、 前記駆動手段は駆動源とその出力軸に連結する駆動継ぎ
    手機構を有し、該駆動継ぎ手機構の出力側に前記補給手
    段の回転軸が連結され、前記回転数検出手段における回
    転数の検出軸は前記駆動源の出力軸または駆動継ぎ手機
    構における軸に連結され、前記駆動継ぎ手機構は前記検
    出軸と補給手段の回転数が整数比になるような構成した
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記補給手段は補給スクリューで構成さ
    れ、また前記駆動継ぎ手機構はギア機構で構成され、該
    ギア機構は前記検出軸と補給スクリューの回転数が整数
    比になるようなギア比を有することを特徴とする請求項
    1記載の画像形成装置。
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