JP2007178805A - 回転式現像装置及び現像剤補給制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転式現像装置の重心と回転中心とがずれにくくすることで、回転を制御しやすくすることにある
【解決手段】感光体ドラム１１に現像剤を供給するための回転式現像装置３０であって、内部に各色に対応した現像剤が収容され、それぞれ現像ローラ１４を有し、少なくとも一つは重量が他と異なっている複数の現像器１３と、現像ローラ１４の軸方向と平行に延びて形成され、複数の現像器１３を支持する回転自在なフレーム２８と、複数の現像器１３及びフレーム２８を含む全体の重心位置を調整するために設けられた重り５０とを備えた回転式現像装置３０。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転式現像装置及び現像剤補給制御装置、特に、重心が回転中心軸からずれにくい回転式現像装置及び重心の回転中心軸からのずれを修正するための現像剤補給制御装置に関する。

カラー画像を形成することができる画像形成装置は、それぞれ異なった色の現像剤を内部に備えた複数の現像器を備えている。画像形成装置を小型化するために、複数の現像器を回転可能な一つのフレームの周りに配置した回転式の現像装置を備えた画像形成装置が存在する（特許文献１参照）。

この回転式現像装置では、各現像器は内部に収納する現像剤などに応じて現像ローラの径が異なっており、他の構造も異なるために、重量がそれぞれ異なっている。このために、重心が回転式現像装置の回転中心軸上に存在しない、すなわち重心が回転中心軸からずれている偏荷重状態である場合がある。
特開２００５−２４５７５号公報

このような回転式現像装置では、重心が回転式現像装置の回転中心軸上に存在しないために、回転の際の動的バランスが悪く、回転を制御するのが困難である。

本発明の課題は、回転式現像装置の重心と回転中心とがずれにくくすることで、回転を制御しやすくすることにある。

請求項１に係る回転式現像装置は、静電潜像担持体に現像剤を供給するための回転式現像装置であって、容器本体と、フレーム部材と、重りとを有する。複数の容器本体は、内部に各色に対応した現像剤が収容され、それぞれ現像ローラを有し、少なくとも一つは重量が他と異なっている。フレーム部材は、回転自在であり、現像ローラの軸方向と平行に延びて形成され、複数の容器本体を支持する。重りは複数の容器本体及びフレーム部材を含む全体の重心位置を調整するために設けられている。

この回転式現像装置は、回転式現像装置を構成する所定の現像器と静電潜像担持体とが互いに対向して静電潜像担持体上に形成された静電潜像に一色目の現像剤を供給する。一色目の現像剤の供給が終了すると、回転式現像装置のフレーム部材が所定の角度だけ回転して次の色の現像剤を内部に収納する現像器が静電潜像担持体に対向して、二色目の現像剤が静電潜像担持体に供給される。このようにして順に現像剤が静電潜像担持体に供給されていき、カラー画像が形成される。このとき、複数の容器本体及びフレーム部材を含む全体の重心位置を調整するために重量が低い容器本体に重りが装着されている。

ここでは、重りによって複数の容器本体及びフレーム部材を含む全体の重心位置を調整することができるのでフレーム部材の回転中心軸近傍に重心位置を配置することができ、フレーム部材の回転の際の動的バランスが悪くなるのを防止でき、回転を制御しやすくなる。

請求項２に係る回転式現像装置は、請求項１に記載の回転式現像装置であって、重りは現像ローラに取り付けられている。

ここでは、回転式現像装置の構成を大きく変える必要がなくなる。

請求項３に係る現像剤補給制御装置は、外部から現像剤を補給することが可能な複数の容器本体が回転中心の周りに周方向に並べて配置された回転式現像装置の現像剤補給制御装置であって、残量検出手段と、重量検出手段と、補給制御手段とを有する。残量検出手段は、容器本体内の現像剤の量を検出する。重量検手段は、残量検出手段によって検出された残量に基づいて内部の現像材を含む容器本体のそれぞれの重量を検出する。補給制御手段は、それぞれ対向する位置に配置された容器本体は、一方の容器本体の重量検出手段によって検出された重量と他方の容器本体の重量との差が現像剤の減少によって広がらないように軽い方の現像器に現像剤を補給するように現像剤の補給を制御する。

この現像剤補給制御装置では、残量検出手段によって各容器本体内に収納されている現像剤の残量を検出し、現像剤の残量と容器本体自体の重量とから各容器本体の重量を検出する。画像形成動作によって現像剤を消費するが、補給制御手段によって容器本体の重量がそれぞれ対向する容器本体の間で重量の差が現像剤の減少に伴って広がると軽い方の現像器に現像剤が補給される。

ここでは、対向する容器本体の間で重量差が小さいために、回転時の動的バランスが良好になり、フレーム部材の回転を制御しやすくなる。

本発明は、回転式現像装置の重心と回転中心とがずれにくくすることで、回転を制御しやすくすることができる。

［構成］
図１は本発明の一実施形態が採用された画像形成装置であるカラープリンタ１を示す。なお、この図１は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。

このカラープリンタ１は、図示しないコンピュータなどに接続されており、コンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。

カラープリンタ１は、画像情報に基づいてトナー画像を形成する画像形成部２と、画像形成部２で形成されたトナー画像を用紙に定着する定着部４と、画像形成部２と定着部４とに用紙を搬送する用紙搬送部５と、用紙搬送部５に用紙を給紙する給紙部６と、トナー画像が定着された用紙を排出する排出部７と、画像形成部２にトナーを補給するトナー補給部２２とを有している。

画像形成部２は、トナー像を形成するための部分であって、表面に静電潜像やトナー像が形成される感光体ドラム１１（静電潜像担持体）と、感光体ドラム１１にトナーを供給するための回転現像装置３０と、画像情報に基づいて感光体ドラム１１表面を走査露光するレーザユニット１２とを備える。

感光体ドラム１１は、４つの現像器１３に隣接するように設けられ、その回転軸４０は図１の紙面に対して垂直に延びるように設けられている。感光体ドラム１１の上部には、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電するための帯電ローラが設けられている。

図２に回転現像装置３０の斜視図を示す。回転現像装置３０は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの色のトナーが収納されている４つの現像器１３と、４つの現像器１３を支持するフレーム２８（フレーム部材）とを有する装置であって、回転軸４０を中心として回転する。

４つの現像器１３（容器本体）は、それぞれの色のトナー像を現像するための部分であって、円柱を円周方向に４等分したような形状である。また、現像器１３は内部に現像ローラ１４を有しており、この現像ローラ１４によって感光体ドラム１１にトナーを供給する。４つの現像器１３はフレーム２８に支持されている。これらの現像器１３の内、ブラックの現像剤が収納された現像器１３ａに対向する位置にシアンの現像剤が収納された現像器１３ｂが設けられている。このシアンの現像剤が収納された現像器１３ｂの現像ローラ１４には重り５０が取り付けられている。この重り５０はブラックの現像剤を収納する現像器１３ａとシアンの現像剤を収納する現像器１３ｂとが同じ重さになるようにするための部材である。ブラックの現像剤を収納する現像器１３ａの容器本体が現像ローラ１４の径が異なっている等の差異が存在する。具体的には、ブラックのトナーが磁性一成分現像のトナーを用い、他の色のトナーが非磁性一成分現像のトナーである。また、ブラックの現像器１３ａに配置された現像ローラ１４は内部にマグネットローラを内包したスリーブを有するローラを用いており、ブラック以外の現像器１３に配置された現像ローラ１４は金属の軸のゴムローラを用いている。現像のシステムの違いにより撹拌部材などの形状も異なるが重量の差が大きいのが現像ローラであるので現像ローラの近傍に重りを設けるのが重心位置を調整するのに適している。さらに詳細には、ブラックの現像器１３ａに配置された現像ローラ１４の直径が１６ミリであるのに対して、ブラック以外の現像器１３に配置された現像ローラ１４の直径は１４ミリである。ブラックの現像器１３ａの重量が４８０ｇに対してブラック以外の現像器１３の重量が４５０ｇである。重り５０の重量が２６ｇであって、現像器１３内にトナーを満杯まで入れた場合のトナーの重量は６０ｇである。なお、上記の詳細は、一例であって、本発明はこれに限られるものではない。このために、他のカラーの現像剤を収納している容器本体よりも重くなっている。ここで、重りを装着していない状態では、後述するフレーム２８の回転中心軸と回転現像装置３０との重心がずれている、すなわち偏荷重状態である。このために、シアンの現像剤が収納された現像器１３ｂの現像ローラ１４に重りを装着して回転現像装置３０の重心が回転中心軸近傍に位置するようにしている。

フレーム２８（フレーム部材）は、４つの現像器１３を支持するための部材である。フレーム２８は、４枚の平板と４枚の平板の側部に設けられた一対の円板とによって構成されている。４枚の平板は、回転軸４０の中心から放射状に延びており、円周方向に４等分された４つの区画を形成している。また、回転軸４０の両端には同じ大きさの円板がそれぞれ配置されており、現像器１３の回転軸４０方向を支持している。

レーザユニット１２は、レーザ光を感光体ドラム１１に照射するためのものであって、感光体ドラム１１の上方で、かつ４つの現像器１３とは感光体ドラム１１を挟んで逆側に配置されている。

定着部４は、画像形成部２で形成された画像を用紙に定着するための部分であって、加圧ローラと加熱ローラとを有している。

用紙搬送部５は、画像形成部２や定着部４に用紙を搬送するための部分であって、給紙部６から排出部７まで連続している。

給紙部６は、印刷を行うための用紙が収納されている部分であって、給紙カセットや用紙搬送部５に用紙を給紙するためのローラ等を有している。また、給紙部６は、このカラープリンタ１の下側に配置されている。

排出部７は、画像が定着された用紙が用紙搬送部５を通って排出される部分であり、このカラープリンタ１の上面に配置されている。

トナー補給部２２は、現像器１３にトナーを補給するための部分であって、内部に補給用のトナーを収納するトナー収容部１５と、トナー収容部１５のトナーを現像器１３に補給するトナー補給装置１６と、図３に示すトナー補給を制御するトナー補給制御装置３１（現像剤補給制御装置）とを備えている。ここで、図３にはトナー補給制御装置３１のブロック図を示す。

トナー収容部１５は、それぞれの色のトナーが収納された箱状のコンテナが４つ並べられて構成されている。

トナー補給装置１６は、現像器１３にトナーを補給するためのものであって、トナーを搬送するためのトナー搬送部と、トナーを補給するためのトナー供給部とを有する。トナー補給の際にはトナー供給部を移動させ、現像器１３内にトナーを補給する。

トナー補給制御装置３１は、図３に示すように、各現像器１３内のトナー残量を検出する残量検出手段３２と、各現像器１３の重量を検出する重量検出手段３３と、トナー補給を制御する補給制御手段３４とを有する。

残量検出手段３２は、画像形成を行った画像のドットをカウントしていくことで、現像器１３内に存在するトナー残量を検出する手段である。

重量検出手段３３は、残量検出手段３２が検出したトナー残量と各現像器１３の重量とからそれぞれの現像器１３の重量を検出するための手段である。

補給制御手段３４は、重量検出手段３３によって検出された重量がそれぞれ対向する現像器１３の間で重い方の現像器１３の５％以上の差が生じないように軽い方の現像器に現像剤を補給するようにトナー補給を制御する手段である。

［動作］
このカラープリンタ１では、外部に接続されたコンピュータなどから画像情報が送信され、画像情報に基づいて画像形成部２でトナー画像が形成される。具体的には、感光体ドラム１１上に画像情報に基づいて静電潜像が形成され、回転現像装置３０が回転して一色目のトナー画像を形成することができる位置に設定される。感光体ドラム１１上に一色目のトナー画像を形成すると、その後回転現像装置３０は、ほぼ９０°回転して２色目のトナー画像を形成することができる位置に設定される。このようにして、感光体ドラム１１上に順々に４色のトナー画像を形成することでフルカラーのトナー画像を形成する。このとき、画像形成部２にはトナー画像を転写するための用紙が用紙搬送部５によって搬送されており、この用紙にカラー画像が転写される。その後、カラー画像が転写された用紙は定着部４に搬送され、この定着部４において用紙上のカラー画像が定着されて排出部７から排出される。このようにして、コンピュータなどから送信された画像情報に基づくカラー画像が定着された用紙が排出される。

ここで、シアンの現像器１３ｂに重り５０が取り付けられているために、回転現像装置３０の重心が回転中心軸上からずれにくくなっている。このために、フレーム２８の回転の際の動的バランスが悪くなるのを防止し、回転を制御しやすくなる。

また、このような画像形成動作によってトナーが減少するとトナーが補給される。このトナー補給制御装置３１の補給動作を図４のフローチャートに示す。画像形成動作がなされると（Ｓ１）、形成された画像のドットをカウントする（Ｓ２）。直前のトナー補給時から形成した画像のドットを累積して、直前のトナー補給時からの消費トナー量を求める。トナー消費量をトナー補給時のトナー量から差し引くことで、現在の現像器１３内に収納されているトナー残量を検出する（残量検出手段３２）。ここで、すべての現像器１３について同様にしてトナー残量を検出する。トナー残量を検出するとトナー残量が閾値以下か否かを判断（Ｓ３）し、閾値以下の場合にはトナーを補給する（Ｓ６）。トナー残量が閾値よりも高い場合には、各現像器１３内のトナー残量と各現像器１３自体の重量とから各現像器１３の全体重量（現像器１３と現像剤との重量）を検出する（Ｓ４）（重量検出手段３３）。対向する現像器１３の全体重量の差が重い方の現像器１３の５％以上かどうかを判別する（Ｓ５）。５％以上の場合には、トナー補給を行って（Ｓ６）（補給制御手段３４）、次の画像形成動作まで待機する。５％以下の場合には、トナー補給を行わずに次の画像形成動作まで待機する。

ここでは、対向する容器本体の全体重量の差が重い方の現像器１３の５％以上になるとトナーを補給するために、回転現像装置３０の回転中心軸上と回転現像装置３０の重心とのずれを修正することができる。このために、偏荷重状態になりにくく制御しやすくなる。

［他の実施形態］
上記実施形態は、ブラックの現像器１３ａのみが重い場合であったが、本発明はこれに限定されるものではなく他の現像器１３が重い場合であっても良い。この場合には、重い現像器１３に対向する位置に配置された現像器１３に重りを付ける。また、ブラックの現像器１３のみが軽い場合であっても良い。この場合には、ブラックの現像器１３ａに重り５０を付ける。また、上記実施形態では、一つの重りを現像ローラに装着したが、本発明はこれに限られずに複数の重りによって回転現像装置３０の重心を調整しても良いし、フレーム２８の形状や重さを変えることで回転現像装置３０の重心を調整しても良い。さらに、上記実施形態では、トナー補給制御装置３１は重い方の現像器１３の５％以上の重量差が生じた際に軽い方の現像器１３にトナーを補給したが、本発明はこれに限られずに、軽い方の現像器１３の５％以上の重量差が生じた際に軽い方にトナーを補給するように制御しても良い。

カラープリンタ１の全体概略図。 回転現像装置３０の全体概観図。 トナー補給制御装置のブロック図。 トナー補給制御装置の動作を示すフローチャート。

符号の説明

１ カラープリンタ
２ 画像形成部
４ 定着部
５ 用紙搬送部
６ 給紙部
７ 排出部
１１ 感光体ドラム（静電潜像担持体）
１３ 現像器
１４ 現像ローラ
２８ フレーム（フレーム部材）
３０ 回転現像装置
３１ トナー補給制御装置
３２ 残量検出手段
３３ 重量検出手段
３４ 補給制御手段
５０ 重り

Claims (3)

1. 静電潜像担持体に現像剤を供給するための回転式現像装置であって、
   内部に各色に対応した現像剤が収容され、それぞれ現像ローラを有し、少なくとも一つは重量が他と異なっている複数の容器本体と、
   前記現像ローラの軸方向と平行に延びて形成され、複数の前記容器本体を支持する回転自在なフレーム部材と、
   複数の前記容器本体及び前記フレーム部材を含む全体の重心位置を調整するために設けられた重りと、
   を備えた回転式現像装置。
2. 前記重りは前記現像ローラ近傍に取り付けられている、請求項１に記載の回転式現像装置。
3. 外部から現像剤を補給することが可能な複数の容器本体が回転中心の周りに周方向に並べて配置された回転式現像装置の現像剤補給制御装置であって、
   前記容器本体内の現像剤の量を検出する残量検出手段と、
   前記残量検出手段によって検出された残量に基づいて内部の現像剤を含む前記容器本体のそれぞれの重量を検出する重量検出手段と、
   それぞれ対向する位置に配置された前記容器本体は、一方の前記容器本体の前記重量検出手段によって検出された重量と他方の前記容器本体の重量との差が現像剤の減少によって広がらないように軽い方の前記現像器に現像剤を補給するように現像剤の補給を制御する補給制御手段と、
   を備えた回転式現像装置の現像剤補給制御装置。

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