JP3253407B2 - 画像形成装置及び現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（目次） 産業上の利用分野 従来の技術（図６） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図１） 作用 実施例 （ａ）一実施例の説明（図２乃至図５） （ｂ）他の実施例の説明 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、粉体現像剤により潜像
担持体上の静電潜像を現像する現像器を有する画像形成
装置に関する。

【０００３】複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の
画像形成装置では、普通紙記録の要請から電子写真装置
等の潜像形成型装置が利用されている。このような画像
形成装置では、感光ドラム等に静電潜像を形成し、粉体
現像剤で現像し、可視像化する。そして、この粉体現像
像をシートに転写した後、シートを分離し、粉体現像像
をシートに定着するものである。

【０００４】近年のオフィスオートメーション環境にお
いて、オフィス空間を有効に利用することが求められて
いる。このため、この画像形成装置に対し、水平、垂直
のどちらの向きにでも設置できるようにして、ユーザー
のニーズに応じて設置面積を小さくしたり、装置の高さ
を低く抑えたりすることの選択が可能であることが要求
される。

【０００５】

【従来の技術】図６は従来技術の説明図である。例え
ば、電子写真プリンタ装置においては、図６（Ａ）に示
すように、有機感光体、Ｓｅ感光体、ａーＳｉ感光体等
の感光ドラム１０上の静電潜像を現像するため、現像器
１３が配置される。この現像器１３は、内部の現像剤収
容室１３−３に粉体現像剤（例えば、一成分磁性トナ
ー、二成分現像剤）１３−１を収容している。そして、
現像剤収容室１３−３内の粉体現像剤がアジテータ１３
−４の回転により、現像ローラ１８に搬送される。この
現像ローラ１８上の現像剤１３−１は、ドクターブレー
ド１３−２により層厚規制され、感光ドラム１０に搬送
されて、感光ドラム１０の静電潜像を現像する。

【０００６】この粉体現像剤１３−１は重力方向への流
動性があり、粉体現像剤の搬送は、重力に支配される所
が大きい。例えば、図６（Ａ）に示すように、粉体現像
剤１３−１は、重力により現像器１３の底部への流動性
を有する。これを現像ローラ１８に搬送するには、アジ
テータ１３−４を時計方向Ａに回転することにより、粉
体現像剤１３−１を現像ローラ１８に搬送して、現像ロ
ーラ１８の軸方向の現像剤量の均一化を行っていた。

【０００７】即ち、粉体の搬送では、重力方向に制限さ
れ、装置に数度の傾きがあっても、現像ローラ１８に付
着する現像剤量が偏ってしまい、印字濃度の偏りや文字
のカスレが発生する等の問題があり、装置を極力水平に
設置する必要があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では、次の問題があった。 従来の画像形成装置では、装置を水平設置するのみで
あり、図６（Ａ）に示すように、水平設置した場合の粉
体現像剤の搬送方向が最適となるように構成しておけば
良かった。しかし、近年の使用の多様化により、図６
（Ｂ）に示すように、装置を垂直に設置する要求があ
る。垂直に設置すると、現像器１３に対する重力方向が
変化し、内部の粉体現像剤の流動方向が変化する。この
ため、垂直設置すると、現像ローラ１８に付着する現像
剤量に偏りや過不足が発生し、均一な印字品質が得られ
ない。

【０００９】水平設置するとしても、装置を斜めに設
置する等が行われると、同様に現像ローラ１８に付着す
る現像剤量に偏りや過不足が発生し、均一な印字品質が
得られない。

【００１０】従って、本発明は、装置の設置方向にかか
わらず、安定な粉体現像を行うための画像形成装置を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理図
である。本発明の請求項１は、回転するエンドレス状の
潜像担持体２０に潜像を形成する像形成部２１、２２
と、現像ローラ２８で該潜像担持体２０に一成分粉体現
像剤を搬送して、該潜像担持体２０の潜像を現像する現
像部２３と、前記潜像担持体２０の現像像をシートに転
写する転写部２６とを有する画像形成装置において、前
記現像部２３に、該現像ローラ２８に供給する該粉体現
像剤を収容するとともに、可動しうる隔壁により、該粉
体現像剤を収容する容量が可変の現像剤室２３−３を設
けるとともに、前記隔壁を駆動する駆動部と、前記現像
剤室２３−３の上方位置に設けられ、前記現像剤室２３
−３の前記現像剤量を検出する残量検出器２６とを設
け、前記残量検出器２６の残量検出出力に応じて、前記
現像剤室２３−３に前記現像剤が充満するように、前記
駆動部を制御することを特徴とする。本発明の請求項２
は、現像ローラ２８で該潜像担持体２０に一成分粉体現
像剤を搬送して、潜像担持体２０の潜像を現像する現像
装置において、該現像ローラ２８に供給する該粉体現像
剤を収容するとともに、可動しうる隔壁により、該粉体
現像剤を収容する容量が可変の現像剤室２３−３と、前
記隔壁を駆動する駆動部と、前記現像剤室２３−３の上
方位置に設けられ、前記現像剤室２３−３の前記現像剤
量を検出する残量検出器２６とを設け、前記残量検出器
２６の残量検出出力に応じて、前記現像剤室２３−３に
前記現像剤が充満するように、前記駆動部を制御するこ
とを特徴とする。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【作用】本発明の請求項１及び２では、可変容量の現像
剤室２３−３を設けて、現像剤室２３−３内に１成分現
像剤を充満させるため、現像ローラ２８に対する現像剤
の状態は一定となる。このため、装置の設置方向が変化
しても、現像ローラ２８への現像剤の供給作用に変化は
なく、装置の傾きに対するマージンが増大し、装置を９
０度傾けても、現像が可能となる。又、隔壁と駆動部と
残量検出部とを設け、且つ残量検出部を現像剤室の上方
位置に設けたため、充満制御を自動的に且つ正確に実現
できる。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【実施例】

（ａ）一実施例の説明 図２は本発明の一実施例全体構成図であり、装置を水平
設置した例を示し、図３は図２の装置の垂直設置状態の
説明図、図４は図２の現像器の構成図であり、クリーナ
ーレスの電子写真プリンタを示している。

【００２２】図２において、２０は感光ドラムであり、
アルミドラム上に機能分離型有機感光体を厚さ約２６ミ
クロンに塗布したものであり、外径が２４ｍｍで、矢印
反時計方向に周速度２４ｍｍ／ｓで回転されるものであ
る。２１は前帯電器であり、感光ドラム２０の表面を一
様帯電するものである。この前帯電器２１は、帯電ロー
ラで構成され、電圧が印加されて、感光ドラム２０表面
を、−６５０Ｖになるように帯電する。２２は光学ユニ
ットであり、一様帯電された感光ドラム２０を画像露光
して、静電潜像を形成するものである。この光学ユニッ
ト２２は、ＬＥＤアレイとセルフォックアレイとを組み
合わせたＬＥＤ光学系を用いている。そして、感光ドラ
ム２０を画像パターンに応じて、画像露光することによ
って、−５０〜−１００Ｖの静電潜像を形成する。

【００２３】２３は現像器であり、感光ドラム２０に現
像剤を搬送して、感光ドラム２０上の静電潜像に帯電ト
ナーを付着させ、可視化するものである。この現像器２
３は、図４に示すように、回転するスリーブと、その内
部に設けた複数の磁極の固定マグネットローラから構成
される現像ローラ２８を有する。この現像ローラ２８
は、スリーブ内部のマグネットローラを固定し、スリー
ブの回転によって、後述する磁性現像剤を搬送する。

【００２４】現像ローラ２８の周囲には、トナーホッパ
（現像剤室）２３−３が形成されている。このトナーホ
ッパ２３−３内には、磁性トナーで構成される一成分現
像剤が充満している。このトナーホッパ２３−３は、現
像器２３のケース２３−１内に設けられたシート（隔
壁）２３−２により形成されている。そして、シート２
３−３の一端は、ケース２３−１の現像ローラ２８の近
傍位置に固定され、他端は、ローラ２３−４を介して巻
き取りローラ２３−５に連結されている。このシート２
３−２としては、例えば、ゴム、合成樹脂等のフレキシ
ブルなものが望ましい。

【００２５】従って、巻き取りローラ２３−５により、
シート２３−２を巻き取ることにより、トナーホッパ２
３−３の容量を可変にできる。このため、現像ローラ２
８の周囲に常に現像剤の存在し、現像剤の偏りを防止で
き、現像剤の過不足を防止できる。

【００２６】２６はトナーエンプティセンサであり、磁
気センサーで構成され、磁性トナーの残量を検出するも
のである。２９はドクターブレードであり、現像ローラ
２８が感光ドラム２０に供給する現像剤量が、感光ドラ
ム２０上の静電潜像に供給過剰にならないように、反対
に供給不足にならないように調整するものである。この
調整は、ドクターブレード２９のエッジと現像ローラ２
８表面とのギャップで行い、通常ギャップは、０．１〜
１．０ｍｍ程度に調整される。

【００２７】図２に戻り、２４は転写器であり、転写ロ
ーラで構成され、感光ドラム２０上のトナー像を静電的
及び機械的に用紙に転写するものである。転写ローラ２
４は、コロナ放電を行わないため、放電に伴う有害なオ
ゾンの発生を防止できる。２７は定着器であり、用紙上
のトナー像を熱定着するものである。この定着器２７
は、熱源であるハロゲンランプを内部に備えたヒートロ
ーラと加圧ローラ（バックアップローラ）とから構成さ
れ、用紙を加熱することにより、トナー像を用紙に定着
するものである。

【００２８】３０は用紙カセットであり、用紙を収容
し、装置に着脱自在なものである。３１はピックローラ
であり、用紙カセット３０の用紙をピックするものであ
る。３２はレジストローラであり、ピックされた用紙が
突き当てられて、用紙の先端を揃え、転写器２４に搬送
するものである。３３は排紙ローラであり、定着後の用
紙をスタッカ３４に排出するものである。３４はスタッ
カであり、装置の上面に設けられ、排出された用紙をス
タックするものである。

【００２９】この実施例の動作を説明すると、帯電ロー
ラ２１により、感光ドラム２０の表面を、−６５０Ｖに
一様帯電する。その後、ＬＥＤ光学系２２により画像露
光することにより、感光ドラム２０上には、背景部が−
６５０Ｖの、印字部が−５０〜−１００Ｖの静電潜像が
形成される。現像器２３の現像ローラ２８のスリーブに
は、現像バイアス電圧（−３００Ｖ）が印加されている
ため、この静電潜像は、現像器２３により、磁性トナー
によって現像され、トナー像となる。

【００３０】一方、用紙カセット３０からピックローラ
３１により用紙がピックされ、レジストローラ３２で先
端が揃えられ、転写器２４方向に搬送される。そして、
感光ドラム２０上のトナ−像は、転写器２４によって、
静電力及び機械力により用紙に転写される。この用紙の
トナー像は、定着器２７により用紙上に定着され、Ｕ字
形状の搬送パスを通って、排紙ローラ３３によりスタッ
カ３４に排出される。

【００３１】この装置は、感光ドラム２０の真上にプロ
セスユットを設けないように、ＬＥＤ光学系、帯電ロー
ラ２１を配置している等の理由により、極めて薄型にで
きる。例えば、装置の長さが、用紙カセット３０を含ま
ずに、３０５ｍｍであり、用紙カセット３０をセットし
ても、４４５ｍｍであり、高さは１００ｍｍであり、パ
ーソナルユースのプリンタとして、机上の設置が容易で
ある。

【００３２】又、図２の用紙カセット３０を設置面と水
平とする水平設置の他に、図３に示すように、図２の上
面を設置面に設け、用紙カセット３０を設置面と垂直と
する垂直設置で画像形成が可能である。これにより設置
面積をより小さくできる。

【００３３】更に、前帯電器２１と転写器２４とを、非
放電型のローラで構成したため、有害なオゾンを発生し
ない。その上、ローラ転写方式を採っているため、転写
効率が良く、残留トナーを少なくできる。

【００３４】図５は本発明の一実施例説明図であり、現
像剤室の容量を可変制御するためのものである。

【００３５】図５（Ａ）において、５０は制御部であ
り、マイクロプロセッサで構成されている。この制御部
（以下、プロセッサという）５０は、プリンタ装置の全
体制御を行うためのものである。５１は巻き取りモータ
であり、プロセッサ５０の制御により、駆動されて、図
４に示した巻き取りローラ２３−５を回転させるもので
ある。２６は前述のトナーエンプティセンサであり、現
像器２３の現像剤室２３−３内のトナー残量を検出し
て、プロセッサ５０に出力するものである。

【００３６】図５（Ｂ）のフロー図により、現像剤室の
容量可変制御について説明する。プロセッサ５０は、印
刷を開始すると、トナーエンプティセンサ２６の出力を
監視する。プロセッサ５０は、トナーエンプティセンサ
２６の出力からトナーが充分であるかを判定する。

【００３７】トナーが充分でないと判定すると、プロセ
ッサ５０は、巻き取りモータ５１を所定量駆動して、現
像器２３の巻き取りローラ２３−５を回転させ、シート
２３−２を巻き取る。これにより、トナーホッパ２３−
３の容量は、小さくなる。即ち、消費されたトナー量
分、トナーホッパ２３−３の容量は小さくなり、トナー
ホッパ２３−３は、現像剤の充満状態を保つ。

【００３８】プロセッサ５０は、印刷中、これを繰り返
し、トナーホッパ２３−３の容量を、トナー消費量に応
じて減少させ、トナーホッパ２３−３を常に現像剤の充
満状態に維持する。従って、図４（Ａ）の状態にあった
トナーホッパ２３−３は、印刷の進行に伴い、図４
（Ｂ）に示すように、次第にトナーホッパ２３−３の容
量が減少する。この時、常時トナーホッパ２３−３は、
現像剤の充満状態を維持する。

【００３９】これにより、トナーホッパ２３−３から現
像ローラ２８へのトナー供給状態は、一定となる。即
ち、現像ローラ２８の軸方向の供給量の差がなく、しか
も供給量も一定である。このため、装置の傾きがあって
も、安定に平均に現像ローラ２８にトナーを付着させる
ことができ、現像ローラ２８による安定な現像が可能と
なる。

【００４０】従って、図２に示すプリンタ装置の水平設
置においても、図３に示すプリンタ装置の垂直設置にお
いても、現像ローラ２８へのトナー供給を平均化され、
安定な現像が可能となる。

【００４１】又、アジテータ等の回転部材が不要となる
ため、現像器２３を小型にでき、より小型のプリンタ装
置を実現できる。

【００４２】更に、図３の垂直設置においては、現像器
２３からの現像剤の脱落防止を考慮する必要があるが、
現像ローラ２８を前述の如く、マグネットを有する磁気
ローラで構成し、現像剤を磁性現像剤とすることによ
り、現像ローラ２８周辺の現像剤を現像ローラに磁気力
で拘束するため、自然落下を防止できる。 （ｂ）他の実施例の説明

【００４３】上述の実施例の他に、本発明は、次のよう
な変形が可能である。 容量可変のトナーホッパとして、シートを仕切り部材
とし、シートを巻き取る形式のものを用いたが、板状の
仕切りを用い、これを現像ローラ２８方向に駆動するよ
うにしても良く、要するに機械的に容量を可変できる構
成のものを適宜用いることができる。

【００４４】トナーエンプティセンサを用いて、トナ
ーホッパの容量を自動可変しているが、例えば、シート
２３−２を常に巻き取り状態として、常にトナーに圧力
を加えることにより、トナーホッパを充満状態に保つよ
うにしても良い。

【００４５】トナーホッパのシート巻き取り方法や、
巻き取りタイミングは、これに限らず、他の方法等によ
って行っても良い。 現像剤を磁性トナーで説明したが、磁性キャリアと磁
性トナーを用いたもの、磁性キャリアと絶縁性トナーを
用いた二成分現像剤を用いても良い。

【００４６】画像露光部として、ＬＥＤ光学系を用い
たが、レーザ−光学系、液晶シャッタ光学系、ＥＬ（エ
レクトロ・ルミネッセンス）光学系等を用いても良い。 上述の実施例では、潜像形成機構を電子写真機構で説
明したが、トナ−像を転写する潜像形成機構（例えば，
静電記録機構等）にも使用でき、用紙に限らず、他の媒
体を用いることができる。

【００４７】画像形成装置をプリンタで説明したが、
複写機、ファクシミリ等他の画像形成装置であっても良
い。以上、本発明を実施例により説明したが、本発明の
主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを本発
明の範囲から排除するものではない。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の効果を奏する。 現像ローラに現像剤を供給する現像剤室の容量を可変
とするとともに、現像剤室に現像剤を充満させておくた
め、現像ローラの特に軸方向への現像剤供給量が変化し
ないから、装置を傾けても、安定な現像が可能となる。

【００４９】又、隔壁と駆動部と残量検出部とを設
け、且つ残量検出部を現像剤室の上方位置に設けたた
め、充満制御を自動的に且つ正確に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の一実施例全体構成図である。

【図３】図２の装置の垂直設置状態の説明図である。

【図４】図２の現像器の構成図である。

【図５】本発明の一実施例説明図である。

【図６】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１０、２０ 感光ドラム（潜像担持体） ２１ 前帯電器 ２２ ＬＥＤ光学系（潜像形成部） １３、２３ 現像器 ２３−３ トナーホッパ（現像剤室） ２４ 転写器 ２８ 現像ローラ ３０ 用紙カセット ３４ スタッカ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/08 - 13/095 G03G 15/08 - 15/095

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転するエンドレス状の潜像担持体（２
   ０）に潜像を形成する像形成部（２１、２２）と、 現像ローラ（２８）で該潜像担持体（２０）に一成分粉
   体現像剤を搬送して、該潜像担持体（２０）の潜像を現
   像する現像部（２３）と、 前記潜像担持体（２０）の現像像をシートに転写する転
   写部（２６）とを有する画像形成装置において、 前記現像部（２３）に、該現像ローラ（２８）に供給す
   る該粉体現像剤を収容するとともに、可動しうる隔壁に
   より、該粉体現像剤を収容する容量が可変の現像剤室
   （２３−３）を設けるとともに、 前記隔壁を駆動する駆動部と、 前記現像剤室（２３−３）の上方位置に設けられ、前記
   現像剤室（２３−３）の前記現像剤量を検出する残量検
   出器（２６）とを設け、 前記残量検出器（２６）の残量検出出力に応じて、前記
   現像剤室（２３−３）に前記現像剤が充満するように、
   前記駆動部を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 現像ローラ（２８）で該潜像担持体（２
   ０）に一成分粉体現像剤を搬送して、潜像担持体（２
   ０）の潜像を現像する現像装置において、 該現像ローラ（２８）に供給する該粉体現像剤を収容す
   るとともに、可動しうる隔壁により、該粉体現像剤を収
   容する容量が可変の現像剤室（２３−３）と、 前記隔壁を駆動する駆動部と、 前記現像剤室（２３−３）の上方位置に設けられ、前記
   現像剤室（２３−３）の前記現像剤量を検出する残量検
   出器（２６）とを設け、 前記残量検出器（２６）の残量検出出力に応じて、前記
   現像剤室（２３−３）に前記現像剤が充満するように、
   前記駆動部を制御することを特徴とする現像装置。