JP2005265908A - 現像装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ユーザーのニーズに合わせてトナー像形成手段の設置数を変えることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 カラーレーザープリンタ１０では、感光体２２等のトナー像形成手段を支持するプリンタ小フレーム３８Ｙ、３８Ｍ、３８Ｋ、３８Ｃが着脱可能に連結されてプリンタフレーム５２が構成され、このプリンタフレーム５２は、用紙搬送部１４を支持する搬送フレーム２０と、定着部１６を支持する定着フレーム５０に、着脱可能に連結されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、現像ローラが、攪拌手段によって攪拌された現像剤で感光体を現像する現像装置、及び、その現像装置を備える画像形成装置に関する。

従来から現像ローラの駆動源と攪拌スクリューの駆動源を別に設けて、攪拌スクリューの回転速度を変化させる方法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、トナー補給後の立ち上げ時間を短縮するために、トナー補給後に攪拌スクリューの回転速度が増速される。

ところで、攪拌スクリューは、トナーとキャリアを帯電させ、且つむら無く混合するためにトナーとキャリアを攪拌する。この際に、攪拌スクリューの回転速度が速いと、キャリアにかかるストレスが大きくなり、キャリアが劣化する。

このため、黒ベタ印字（１００％印字）の機会が殆どないモノクロ現像器では、攪拌スクリューの回転速度を抑えて現像能力を４０〜５０％とすることで、キャリアの劣化を防止していた。

しかし、カラー現像器では、中間色を印字する場合に、例えばイエロー１００％、マゼンタ１０％というように１００％印字の機会が頻繁にあり、しかも、１００％印字が連続される場合も珍しくない。

このため、攪拌能力を上げる必要があるが、攪拌スクリューの回転速度を増速すると、上述したようにキャリアの劣化が激しくなり、キャリアの寿命が短くなるという問題があった。
特開２０００−２６７４４１号公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、キャリアの劣化を防止すると共に、必要な攪拌能力を確保することを目的とする。

請求項１に記載の現像装置は、感光体を現像剤で現像する現像ローラと、前記現像ローラに沿って設けられ、現像剤を攪拌しながら前記現像ローラに供給する攪拌手段と、を備える現像装置であって、印刷密度情報に応じて前記攪拌手段の回転量を変化させることを特徴とする。

請求項１に記載の現像装置では、現像剤は、攪拌手段によって攪拌されながら現像ローラに沿って搬送されて現像ローラに供給される。そして、現像ローラは、現像剤で感光体を現像する。ここで、攪拌手段の回転量は、印刷密度情報に応じて変化される。

即ち、ベタ画像等、印刷密度が高い時は攪拌手段の回転量が増量され、印刷密度が低い時は攪拌手段の回転量が減量される。これによって、印刷密度が高い場合でも、必要な攪拌能力を確保できる。また、攪拌手段の回転量が増量されているのは、印刷密度が高い時だけなので、現像剤（現像剤に含まれるキャリア）の劣化を防止できる。

請求項２に記載の現像装置は、請求項１に記載の現像装置であって、描画コントローラから印刷密度情報を受信して前記攪拌手段の回転量を変化させる第１制御手段を有することを特徴とする。

請求項２に記載の現像装置では、第１制御手段が、描画コントローラから印刷密度情報を受信して、攪拌手段の回転量を各印刷密度情報に応じた大きさに変化させる。これによって、キャリアの劣化を防止できると共に、必要な攪拌能力を確保できる。

請求項３に記載の現像装置は、請求項２に記載の現像装置であって、前記第１制御手段は、前記攪拌手段の回転量を必要最低限に維持することを特徴とする。

請求項３に記載の現像装置では、攪拌手段の回転量が、第１制御手段によって必要最低限に維持される。即ち、攪拌手段によって攪拌されて現像ローラに供給されなければならない現像剤の供給量が、各印刷密度毎に異なるので、第１制御手段は、攪拌手段の回転量を、各印刷密度毎に現像剤を必要量供給できるだけの大きさに維持する。これによって、キャリアの劣化を最大限防止することができる。

請求項４に記載の現像装置は、請求項１に記載の現像装置であって、前記攪拌手段から前記現像ローラに供給される現像剤の供給量を検出する供給量検出手段と、前記供給量検出手段によって検出された現像剤の供給量に基づき前記攪拌手段の回転量を変化させる第２制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項４に記載の現像装置では、攪拌手段から現像ローラに供給される現像剤の供給量が、供給量検出手段によって検出され、第２制御手段が、供給量検出手段によって検出された現像剤の供給量から印刷密度を判断して、攪拌手段の回転量を変化させる。

即ち、第２制御手段は、現像剤の供給量が多い時は印刷密度が高いと判断して、攪拌手段の回転量を増量し、現像剤の供給量が少ない時は印刷密度が低いと判断して、攪拌手段の回転量を減量する。これによって、攪拌手段の必要な攪拌能力を確保できると共に、キャリアの劣化を防止できる。

請求項５に記載の現像装置は、請求項４に記載の現像装置であって、前記現像剤は、トナーとキャリアで構成される２成分トナーであり、前記供給量検出手段は、前記現像ローラに沿った２成分トナー搬送方向の上流端部に設けられた第１トナー濃度検出手段と、前記現像ローラに沿った２成分トナー搬送方向の下流端部に設けられた第２トナー濃度検出手段と、前記第１トナー濃度検出手段によって検出されたトナー濃度と前記第２トナー濃度検出手段によって検出されたトナー濃度との差からトナーの供給量を算出する供給量算出手段と、を有することを特徴とする。

請求項５に記載の現像装置では、トナーとキャリアで構成される２成分トナーが現像ローラに沿って搬送される方向の上流端部に、第１トナー濃度検出手段が設けられ、下流端部に第２トナー濃度検出手段が設けられている。

トナーが現像ローラへ供給されると、現像ローラに沿った搬送方向上流側から下流側へかけて次第にトナー濃度が低下するが、この濃度差から供給量算出手段がトナーの供給量を算出する。これによって、第２制御手段は、印刷密度情報を得ることができる。

請求項６に記載の現像装置は、請求項５に記載の現像装置であって、前記供給量算出手段は、予め取得された前記第１トナー濃度検出手段及び前記第２トナー濃度検出手段の出力特性と前記攪拌手段の回転量との関係を基にトナーの供給量を算出することを特徴とする。

請求項６に記載の現像装置では、第１トナー濃度検出手段及び第２トナー濃度検出手段の出力特性と攪拌手段の回転量との関係が予め取得されており、第２制御手段は、この関係を基に、トナーの供給量を算出する。即ち、透時率センサ等の第１、第２トナー濃度検出手段の出力は、攪拌スクリュー等の攪拌手段の回転量に応じて周期性や出力が変化するため、第１、第２トナー濃度検出手段の出力特性と攪拌手段の回転量との関係をイニシャル時等に予め取得しておく。そして、供給量算出手段は、実際の第１、第２トナー濃度検出手段の出力、攪拌手段の回転量と予め取得された第１、第２トナー濃度検出手段の出力特性と攪拌手段の回転量との関係から実際のトナーの供給量を推定する。

請求項７に記載の現像装置は、請求項４乃至６の何れかに記載の現像装置であって、前記第２制御手段は、前記攪拌手段の回転量を必要最低限に維持することを特徴とする。

請求項７に記載の現像装置では、第２制御手段は、攪拌手段の回転量を、必要最小限、即ち、現像剤を必要量供給できるだけの大きさに維持する。これによって、キャリアの劣化を最大限防止することができる。

請求項８に記載の現像装置は、請求項１乃至７の何れかに記載の現像装置であって、前記現像ローラと前記攪拌手段は、駆動源を各別に備えることを特徴とする。

請求項８に記載の現像装置では、現像ローラと攪拌手段が駆動源を各別に備えるので、攪拌手段の回転量を増減しても、ローラの回転速度には影響が与えられない。

請求項９に記載の画像形成装置は、請求項１乃至８の何れかに記載の現像装置を備えることを特徴とする。

請求項９に記載の画像形成装置では、現像装置の攪拌手段の回転量が、必要に応じて増減されるので、必要な攪拌能力を確保できる共に、キャリアの劣化を防止できる。

本発明は上記構成にしたので、キャリアの劣化を防止できると共に、必要な攪拌能力を確保できる。

以下に図面を参照しながら本発明の第１実施形態について説明する。

図１に示すように、画像形成装置としてのカラーレーザープリンタ（以下、プリンタという）１０は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色のトナー像をそれぞれ連続紙Ｐに転写するプリント部１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋが用紙搬送方向上流側から順に配置されている。このプリント部１２Ｃ〜Ｋの用紙搬送方向上流側には、巻掛けられた連続紙Ｐをプリント部１２Ｃ〜Ｋに搬送する用紙搬送部１４が設けられている。また、プリント部１２Ｃ〜Ｋの用紙搬送方向下流側には、プリント部１２Ｃ〜Ｋで転写された未定着トナーを連続紙Ｐに定着させる定着部１６が設けられている。なお、プリント部１２Ｃ〜Ｋは、感光体１８の高さや転写ローラ２２の位置等が異なるだけで殆ど同一の構成であるため、以下、プリント部１２Ｃ〜Ｋの内の１のプリント部（以下、プリント部１２という）について説明する。

プリント部１２は、感光体１８を備え、この感光体１８の回りには、感光体１８の回転方向（図中矢印方向）に順に転写ローラ２２、除電チャージャー２３、クリーニング装置２５、帯電チャージャー２７、ＬＥＤヘッド２９、現像器２０が備えられている。転写ローラ２２は、感光体１８の上面に当接し、感光体１８と共に連続紙Ｐを挟持搬送し、この際に現像器２０によって感光体１８上に形成されたトナー像を連続紙Ｐに転写させる。

また、除電チャージャー２３は、トナー像転写後の感光体１８に残留した電荷を除電し、クリーニング装置２５は、感光体１８の未転写残留トナーを除去する。そして、帯電チャージャー２７は、感光体１８表面を帯電させ、ＬＥＤヘッド２９は、感光体１８表面をライン露光して潜像を形成する。そして、現像装置２０は、感光体１８に形成された潜像上にトナーを付着させてトナー像を形成する。

図２に示すように、現像装置２０は、感光体１８の軸方向に沿って配設され感光体１８に当接する３本の現像マグネットローラ２４と、この３本の現像マグネットローラ２４の軸方向に沿って配設され、トナーとキャリアで構成される２成分トナーを３本の現像マグネットローラ２４に搬送する搬送マグネットローラ２６と、搬送マグネットローラ２６の軸方向に沿って配設され、現像器カートリッジ２８内に充填されたトナーとキャリアを攪拌して帯電させ、且つむら無く混合する２本の攪拌スクリュー３０を備える。

図３に示すように、この攪拌スクリュー３０には、軸方向に螺旋状に連続する攪拌羽根３０Ａが形成されており、攪拌スクリュー３０が回転されるとトナーとキャリアが攪拌されると共に、攪拌されたトナーとキャリアが図中矢印Ａ方向に循環される。

図４に示すように、攪拌スクリュー３０の駆動源として攪拌モータ３６が備えられ、現像マグネットローラ２４と搬送マグネットローラ２６の駆動源として現像モータ３８が備えられている。ここで、攪拌スクリュー３０の駆動源を現像マグネットローラ２４と搬送マグネットローラ２６の駆動源とは別に設けたので、後述するように攪拌スクリュー３０の回転速度を変化させても、現像マグネットローラ２４と搬送マグネットローラ２６の回転速度には影響が無い。

また、現像モータ３８を駆動させる現像モータドライバ２９と攪拌モータ３６を駆動させる攪拌モータドライバ４０（第１制御手段）が設けられている。この攪拌モータドライバ４０には、攪拌モータ３６の回転速度を段階的に変化させる可変速制御回路が設けられており、モータドライバ４０は、プリント部１２の描画動作をコントロールする描画コントローラ４２から印刷密度情報を受信して攪拌モータ３６の回転速度を変化させる。

以下、攪拌スクリュー３０の回転速度の制御方法について図５のフローチャートを参照して説明する。

まず、プリンタ１０の電源が投入されると本フローが開始され、ステップ１００に進む。ステップ１００では、描画コントローラ４２がプリント指示を受けるまで否定判定が繰り返され、肯定されるとステップ１０１へ進む。ステップ１０１では、描画コントローラ４２が攪拌モータドライバ４０へ印刷密度情報を送信する。そして、ステップ１０２へ進み、攪拌モータドライバ４０は、攪拌モータ３６を駆動させる。この際、攪拌モータドライバ４０は、印刷密度情報に応じた回転速度で攪拌モータ３６を回転させる。例えば、１００％印字（ベタ画像）のように高濃度印字を行う際には、攪拌モータ３６の回転速度を設定された最高速度で駆動し、１０％印字のように低濃度印字の際には、攪拌モータ３６の回転速度を設定された最低速度で駆動する。ここで、各印刷密度毎に設定された回転速度は、トナーを必要量供給できるだけの必要最低限の速度とされている。このため、キャリアの劣化を最大限防止できる。

そして、ステップ１０３へ進み、現像モータドライバ３９は、描画コントローラ４２から指令を受けて現像モータ３８を駆動させて現像マグネットローラ２４と搬送マグネットローラ２６を回転させる。そして、ステップ１０４へ進み、印刷が終了するまで否定判定が繰り返され、肯定されるとステップ１００へ戻り、ステップ１００〜１０４が繰り返される。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図６に示すように、現像器５０には、第１トナー濃度センサ３２と第２トナー濃度センサ３４が設けられている。搬送マグネットローラ２６側の攪拌スクリュー３０と搬送マグネットローラ２６との間のトナー循環方向の上流側に、第１トナー濃度センサ３２が設けられ、トナー循環方向の下流側に第２トナー濃度センサ３４が設けられている。この第１トナー濃度センサ３２と第２トナー濃度センサ３４は、循環するトナーとキャリアから発せられる磁力を測定する透時率センサである。即ち、トナー量が少なければキャリアの量が相対的に多くなってトナーとキャリアから発せられる磁力が強くなって第１トナー濃度センサ３２と第２トナー濃度センサ３４の出力が大きくなり、反対にトナー量が多ければ第１トナー濃度センサ３２と第２トナー濃度センサ３４の出力は小さくなる。

そして、トナー供給量算出部５２（図７参照）が、第１トナー濃度センサ３２の出力と第２トナー濃度センサ３４の出力との差からトナー供給量（消費量）を算出する。即ち、トナーとキャリアが攪拌スクリュー３０によって搬送マグネットローラ２６に沿って（図中矢印Ａ方向に）搬送されている際、トナーが搬送マグネットローラ２６に供給されると、矢印Ａ方向の上流側から下流側へ次第にトナーの量が少なくなっていき、第１トナー濃度センサ３２と第２トナー濃度センサ３４によって検出されるトナー濃度に差が生じる。この差分からトナー供給量を知ることができる。

ここで、図８のグラフ（一例としてトナー濃度４％の時）に示すように、第１トナー濃度センサ３２、第２トナー濃度センサ３４の出力は、攪拌スクリュー３０の回転速度（回転数）に応じて周期性や出力が変化するため、第１トナー濃度センサ３２、第２トナー濃度センサ３４の出力特性と攪拌スクリュー３０の回転速度との関係をイニシャル時に予め取得し、想定される攪拌スクリュー３０の回転速度における第１トナー濃度センサ３２、第２トナー濃度センサ３４の出力特性をトナー供給量算出部５２に記憶させておく。

そして、トナー供給量算出部５２は、実際の第１トナー濃度センサ３２、第２トナー濃度センサ３４の出力、攪拌スクリュー３０の回転速度と、記憶した第１トナー濃度センサ３２、第２トナー濃度センサ３４の出力特性と攪拌スクリュー３０の回転速度との関係から実際のトナー濃度を推定する。

そして、攪拌モータドライバ５４（図７参照）は、トナー供給量算出部５２からの検出信号を受信して、印刷密度を判断する。即ち、トナー供給量が多ければ印刷密度が高濃度であると判断し、攪拌モータドライバ５４の回転速度を増速する。反対に、トナー供給量が少なければ印刷密度が低濃度であると判断し、攪拌モータドライバ５４の回転速度を減速する。

以下、攪拌スクリュー３０の回転速度の制御方法について図９のフローチャートを参照して説明する。

まず、プリンタ１０に電源が投入されると本フローが開始され、ステップ２００へ進む。ステップ２００では、描画コントローラ４２がプリント指示を受けるまで否定判定が繰り返され、肯定されるとステップ２０１へ進む。ステップ２０１では、現像モータドライバ２９が描画コントローラ４２から指令を受けて現像モータ３８を駆動させ、攪拌モータドライバ５４が描画コントローラ４２から指令を受けて攪拌モータ３６を駆動させる。

そして、ステップ２０２では、トナー供給量算出部５２が、第１トナー濃度センサ３２、第２トナー濃度センサ３４からの出力を受信し、トナー供給量を算出する。そして、ステップ２０３へ進み、攪拌モータドライバ５４は、トナー供給量算出部５２からの検出信号を受信して印刷密度を判断し、印刷密度が高濃度であれば、攪拌モータ３６の回転速度を高速度に切換え、印刷密度が低濃度であれば、攪拌モータ３６の回転速度を低速度に切換える。ここで、攪拌モータ３６は、予め複数の回転速度に段階的に切換えるように設定されている。

そして、ステップ２０４へ進み、印刷が終了するまで否定判定が繰り返され、肯定されるとステップ２００へ戻り、ステップ２００〜２０４が繰り返される。

以上、第１、第２実施形態において説明したように、印刷密度情報に応じて攪拌スクリュー３０の回転速度を変化させるようにしたので、キャリアの劣化を防止できると共に、必要な攪拌能力を確保できる。

第１実施形態のカラーレーザープリンタの概略構成を示す図である。 第１実施形態のカラーレーザープリンタのプリント部の概略構成を示す断面図である。 第１実施形態のカラーレーザープリンタの現像器の内部構成を示す正面図である。 第１実施形態のカラーレーザープリンタの現像器の回路構成を示す図である。 第１実施形態のカラーレーザープリンタの現像器の攪拌スクリューの回転速度の制御方法を示すフローチャートである。 第２実施形態のカラーレーザープリンタのプリント部の内部構成を示す正面図である。 第２実施形態のカラーレーザープリンタの現像器の回路構成を示す図である。 第２実施形態のカラーレーザープリンタの現像器の第１トナー濃度センサ、第２トナー濃度センサの出力特性と攪拌スクリューの回転速度との関係を示すグラフである。 第２実施形態のカラーレーザープリンタの現像器の攪拌スクリューの回転速度の制御方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ カラーレーザープリンタ（画像形成装置）
１８ 感光体
２０ 現像器（現像装置）
２４ 現像マグネットローラ（現像ローラ）
２６ 搬送マグネットローラ（現像ローラ）
３０ 攪拌スクリュー（攪拌手段）
３２ 第１トナー濃度センサ（供給量検出手段、第１トナー濃度検出手段）
３４ 第２トナー濃度センサ（供給量検出手段、第２トナー濃度検出手段）
４０ 攪拌モータドライバ（第１制御手段）
４２ 描画コントローラ
５０ 現像器（現像装置）
５２ トナー供給量算出部（供給量検出手段、供給量算出手段）
５４ 攪拌モータドライバ（第２制御手段）

Claims (9)

1. 感光体を現像剤で現像する現像ローラと、
   前記現像ローラに沿って設けられ、現像剤を攪拌しながら前記現像ローラに供給する攪拌手段と、
   を備える現像装置であって、
   印刷密度情報に応じて前記攪拌手段の回転量を変化させることを特徴とする現像装置。
2. 描画コントローラから印刷密度情報を受信して前記攪拌手段の回転量を変化させる第１制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記第１制御手段は、前記攪拌手段の回転量を必要最低限に維持することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記攪拌手段から前記現像ローラに供給される現像剤の供給量を検出する供給量検出手段と、
   前記供給量検出手段によって検出された現像剤の供給量に基づき前記攪拌手段の回転量を変化させる第２制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
5. 前記現像剤は、トナーとキャリアで構成される２成分トナーであり、
   前記供給量検出手段は、
   前記現像ローラに沿った２成分トナー搬送方向の上流端部に設けられた第１トナー濃度検出手段と、
   前記現像ローラに沿った２成分トナー搬送方向の下流端部に設けられた第２トナー濃度検出手段と、
   前記第１トナー濃度検出手段によって検出されたトナー濃度と前記第２トナー濃度検出手段によって検出されたトナー濃度との差からトナーの供給量を算出する供給量算出手段と、
   を有することを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 前記供給量算出手段は、予め取得された前記第１トナー濃度検出手段及び前記第２トナー濃度検出手段の出力特性と前記攪拌手段の回転量との関係を基にトナーの供給量を算出することを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. 前記第２制御手段は、前記攪拌手段の回転量を必要最低限に維持することを特徴とする請求項４乃至６の何れかに記載の現像装置。
8. 前記現像ローラと前記攪拌手段は、駆動源を各別に備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の現像装置。
9. 請求項１乃至８の何れかに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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