JP3497382B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，画像形成装置に係
り，詳しくは，感光体表面に形成された静電潜像に一成
分現像剤を付着させて現像を行う，例えば複写機，レー
ザプリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】複写機，レーザプリンタ，ファクシミリ
等の画像形成装置には，感光体表面に形成された静電潜
像を顕像化する現像剤に，荷電粉体のみを利用する，い
わゆる一成分現像方式を用いるものがある。ここで，図
５は上記一成分現像方式を用いた複写機の画像形成部周
辺の構成として非磁性一成分方式の構成例を示す図であ
る。上記図５には，感光体ドラム１，現像ローラ２，現
像剤収容部３，搬送パドル４，薄層形成ブレード１００
等が示されている。上記画像形成装置において，感光体
ドラム１は，矢印Ａ０方向に回転しており，現像ローラ
２と接触する現像部１２よりも回転方向上流においてそ
の表面に原稿画像に対応した静電潜像が形成されてい
る。現像ローラ２は，上記感光体ドラム１に接触しなが
ら矢印Ｂ０方向に回転し上記感光体ドラム２表面に形成
された静電潜像に，帯電した非磁性一成分現像剤を付着
させる。ここで，上記現像ローラ２の回転方向Ｂ０は，
上記現像部１２において，上記感光体ドラム１と現像ロ
ーラ２それぞれの表面が互いに同じ方向に移動するよう
に，上記感光体ドラムの回転方向Ａ０と逆方向に設定さ
れている。これは，上記現像部１２における，上記感光
体ドラム１と現像ローラ２との摺擦によって，互いが損
傷するのを防止するための設定である。現像剤収容部３
は，着色された非磁性の荷電粉体のみからなる非磁性一
成分現像剤を収容する。搬送パドル４は，回転軸に支持
されたフィルムやコの字状金属棒等を上記現像剤収容部
３内で回転させて，上記現像剤収容部３に収容された非
磁性一成分現像剤を上記現像ローラ２に搬送する。薄層
形成ブレード１００は，上記現像ローラ２表面に所定の
圧力で当接しており，所定厚さで均一な非磁性一成分現
像剤の薄層を，上記現像ローラ２表面に形成する。この
際に，上記非磁性一成分現像剤は，摩擦帯電させられ
る。そして，上記薄層形成ブレード１００により帯電さ
せられ，上記現像部１２へ搬送された非磁性一成分現像
剤が，上記現像部１２において上記感光体ドラム１表面
の静電潜像に付着させられ，現像が行われる。また，現
像により上記非磁性一成分現像剤が消費され，収容され
ている上記非磁性一成分現像剤がなくなった場合に備え
て，収容されている上記非磁性一成分現像剤が消費され
たことを検知するセンサ（不図示）が，上記現像剤収容
部３に設けられる。上記センサには，例えば受光素子と
発光素子とが用いられ，これら素子間の光路が上記非磁
性一成分現像剤により遮られている状態から遮られてい
ない状態に移行すると，上記センサは収容されている非
磁性一成分現像剤が消費されたことを示す検知信号を出
力して，使用者にユニットの交換が必要なことを通知す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで，上記のよう
な非磁性一成分現像方式を用いた従来の画像形成装置で
は，交換回数をより少なくするために，上記現像剤収容
部３にできるだけ多くの非磁性一成分現像剤が収容され
る。しかしながら，上記現像剤収容部３に収容されてい
る非磁性一成分現像剤の量が多いと，その分だけ現像剤
に力が加わることになり，特に上記一成分現像剤の流動
性が低い場合には，上記一成分現像剤を固まらせてしま
う。また，上記のような一成分現像方式を用いた従来の
画像形成では，基本的に薄層形成ブレード１００を用い
て上記一成分現像剤の帯電が行われるが，上記搬送パド
ル４の動作は，上記一成分現像剤を現像ローラ２に搬送
するためとはいえ，多少の攪拌を伴うため，この攪拌に
より上記一成分現像剤が幾らか帯電してしまうことにな
る。特に，上記一成分現像剤の帯電性能が低い場合に
は，上記現像剤収容部３に収容されている一成分現像剤
の量が多いと，その分だけ現像剤が収容されている時間
が長くなるから，上記一成分現像剤が疲労してしまう。
本発明は，このような従来の技術における課題を解決す
るために，画像形成装置を改良し，一成分現像剤を収容
する上記第１の現像剤収容器とは別の第２の現像剤収容
器を設け，補給手段により第２の現像剤収容器に収容さ
れた上記一成分現像剤を上記第１の現像剤収容器に補給
することにより，上記第１の現像剤収容器に収容する一
成分現像剤の量を減らして，上記一成分現像剤の疲労や
固化を軽減することのできる画像形成装置を提供するこ
とを目的とするものである。尚，トナーとキャリアとを
含む二成分現像剤を用いて現像を行う画像形成装置で
は，現像によりトナーが多く消費されキャリアはほとん
ど消費されないという性質からトナーだけを補給するホ
ッパーを設けることが一般的であるが，上記一成分現像
剤を用いて現像を行う画像形成装置では，従来現像剤収
容器を複数設ける構成は見られなかった。また，上記二
成分現像剤を用いる方式では，トナーとキャリアとを混
合することにより上記トナーを帯電させるため，攪拌す
ることが前提となっており，上記のような問題は起こら
ず，この問題は上記一成分現像剤を用いた方式特有のも
のである。また，上記補給手段の駆動のオンオフを繰り
返すと，その分だけ例えば消費電力が増大したり，駆動
系に負荷がかかってしまう等の弊害が生じるが，この弊
害を軽減することも本発明の目的である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，請求項１に係る発明は，感光体表面に形成された静
電潜像に一成分現像剤を付着させるための現像ローラ
と，上記一成分現像剤を収容する第１の現像剤収容器
と，上記第１の現像剤収容器に収容された上記一成分現
像剤を上記現像ローラに搬送する搬送手段と，上記一成
分現像剤を収容する上記第１の現像剤収容器とは別の第
２の現像剤収容器と，上記第２の現像剤収容器に収容さ
れた上記一成分現像剤を上記第１の現像剤収容器に補給
する補給手段と，上記第１の現像剤収容器に収容された
上記一成分現像剤の残量を判別する判別手段と，を具備
してなる画像形成装置において，上記判別手段が上記第
１の現像剤収容器に収容された上記一成分現像剤の残量
が所定値以下となったと判別した時，上記一成分現像剤
を上記第２の現像剤収容器から上記第１の現像剤収容器
に所定量分だけ補給する第１の制御手段と，上記判別手
段が上記第１の現像剤収容器に収容された上記一成分現
像剤の残量が所定値以下となったと判別した時，上記第
１の現像剤収容器に収容された上記一成分現像剤の残量
が所定値になるまで上記一成分現像剤を上記第２の現像
剤収容器から上記第１の現像剤収容器に補給する第２の
制御手段と，上記一成分現像剤の特性に応じて，上記第
１の制御手段による制御と，上記第２の制御手段による
制御とを切り替える切替手段とを備えてなる事を特徴と
する画像形成装置である。

【０００５】 また請求項２に係る発明は，上記判別手
段が，上記第１の現像剤収容器に収容された上記一成分
現像剤の残量の判別を２段階に行うものであり，より残
量の多い第１の段階の判別の際に上記補給手段の制御を
行い，より残量の少ない第２の段階の判別の際にユニッ
ト交換を通知してなる請求項１に記載の画像形成装置で
ある。

【０００６】 上記一成分現像剤の特性としては，帯電
性能（請求項３），流動性（請求項４），磁性，非磁性
の別（請求項５）が考えられる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照して，本発
明の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。
尚，以下の実施の形態は，本発明の具体的な一例であっ
て，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。本発明の一実施の形態に係る画像形成装置は，例え
ば複写機として具体化されるものであって，その概略構
成を図１に示す。上記画像形成装置において，感光体１
表面に形成された静電潜像に非磁性一成分現像剤（一成
分現像剤に相当）を付着させるための現像ローラ２と，
上記非磁性一成分現像剤を収容する現像剤収容部３（第
１の現像剤収容器に相当）と，上記現像剤収容部３に収
容された上記非磁性一成分現像剤を上記現像ローラ２に
搬送する搬送パドル４（搬送手段に相当）とを具備する
点で従来のものとほぼ同様である。本実施の形態に係る
画像形成装置が，従来のものと異なるのは，上記非磁性
一成分現像剤を収容する上記現像剤収容部３とは別の現
像剤収容部５（第２の現像剤収容器に相当）と，上記現
像剤収容部５に収容された上記非磁性一成分現像剤を上
記現像剤収容部４に補給する補給手段６とを具備する点
である。上記画像形成装置において，感光体ドラム１
は，矢印Ａ０方向に回転しており，現像ローラ２と接触
する現像部１２よりも回転方向上流においてその表面に
原稿画像に対応した静電潜像が形成されている。現像ロ
ーラ２は，上記感光体ドラム１に接触しながら矢印Ｂ０
方向に回転し上記感光体ドラム２表面に形成された静電
潜像に，帯電した非磁性一成分現像剤を付着させる。こ
こで，上記現像ローラ２の回転方向Ｂ０は，上記現像部
１２において，上記感光体ドラム１と現像ローラ２それ
ぞれの表面が互いに同じ方向に移動するように，上記感
光体ドラムの回転方向Ａ０と逆方向に設定されている。

【０００８】現像剤収容部３，５は，着色された非磁性
の荷電粉体のみからなる非磁性一成分現像剤を収容す
る。２つの現像剤収容部３，５に収容される非磁性一成
分現像剤の量は，例えば両方合わせて従来のものと同じ
程度の量である。搬送パドル４は，回転軸に支持された
フィルムやコの字状金属棒等を上記現像剤収容部３内で
回転させて，上記現像剤収容部３に収容された非磁性一
成分現像剤を上記現像ローラ２に搬送する。補給手段６
には，スパイラルをその内部に有するパイプ状のものが
例えば用いられ，不図示の駆動モータにより回転駆動さ
れる。そして，上記現像ローラ２の長手方向に均一に上
記現像剤収容部５に収容された上記非磁性一成分現像剤
を上記現像剤収容部３に落下させる。薄層形成ブレード
１００は，上記現像ローラ２表面に所定の圧力で当接し
ており，所定厚さで均一な非磁性一成分現像剤の薄層を
上記現像ローラ２表面に形成する。この際に，上記非磁
性一成分現像剤は，摩擦帯電させられる。そして，上記
薄層形成ブレード１００により帯電させられ上記現像部
１２へ搬送された非磁性一成分現像剤が，上記現像部１
２において上記感光体ドラム１表面の静電潜像に付着さ
せられ，現像が行われる。また，上記現像により，上記
現像剤収容部３に収容された上記非磁性一成分現像剤は
消費される。この消費量は，図２及び図３にも示すよう
な，例えば受光素子と発光素子とを用いたセンサＰＩ
（判別手段に相当）によって常にモニターされている。
このセンサＰＩは，２段階のレベル検知を行い，上記現
像剤収容部３に収容された上記非磁性一成分現像剤の残
量が所定量Ｌ１以下になると（現像剤が不足している
と），これを検知してその旨を表す信号を不図示の制御
手段に出力すると共に，上記現像剤収容部３に収容され
た上記非磁性一成分現像剤の残量がさらに減少して所定
量Ｌ２以下になると（現像剤がほとんどなくなると），
これを検知してその旨を表す信号を上記制御手段に出力
する。

【０００９】この制御手段は，上記補給手段６の駆動モ
ータのオンオフを電気的に制御するＣＰＵ等の演算手段
によって実現されるものであり，上記現像剤収容部３に
収容された上記非磁性一成分現像剤の残量が一定になる
ように上記非磁性一成分現像剤を上記現像剤収容部５か
ら上記現像剤収容部３に補給する第２の制御（第２の制
御手段による制御）と，上記センサＰＩにより上記現像
剤収容部３に収容された上記非磁性一成分現像剤の残量
の少ないことが判別された時に，上記非磁性一成分現像
剤を上記現像剤収容部５から上記現像剤収容部３に所定
量分だけ補給する第１の制御（第１の制御手段による制
御）とのいずれかの制御を行う。 これら第１の制御と
第２の制御とは，例えば予め入力された上記非磁性一成
分現像剤の帯電性能や流動性等の特性に応じて，上記演
算手段によって同じく実現される切替手段により切り替
えられる。ここで，図４に上記制御手段及び切替手段に
よる上記非磁性一成分現像剤の補給動作の詳細について
説明する。上記画像形成装置では，はじめ，補給手段６
の駆動モータはオフされており（Ｓ１），上記センサＰ
Ｉによって上記現像剤収容部３に収容された上記非磁性
一成分現像剤の残量の所定値以下になったことが判別さ
れるまで（Ｓ２），上記現像剤収容部３に収容された上
記非磁性一成分現像剤が現像に用いられる。次に，上記
上記センサＰＩによって上記現像剤収容部３に収容され
た上記非磁性一成分現像剤の残量が所定値Ｌ１以下にな
ったことが判別されると，予め入力された上記非磁性一
成分現像剤の例えば帯電性能に基づいて当該非磁性一成
分現像剤の帯電性能が低いものであるか否かの判別が行
われる（Ｓ３）。次に，上記非磁性一成分現像剤の帯電
性能が低いものである場合には，上記制御手段により上
記補給手段６に対して上記第２の制御が行われる。即
ち，補給手段６の駆動モータがオンされ（Ｓ４），現像
剤が上記現像剤収容部５から上記現像剤収容部３へ補給
される。次に，上記センサＰＩにより上記現像剤収容部
３に収容されている上記非磁性一成分現像剤の残量が所
定値Ｌ２以上であるか否かの判別が行われ（Ｓ５），上
記非磁性一成分現像剤の残量が所定値Ｌ２以上であれ
ば，処理は上記処理Ｓ２に戻され，上記処理Ｓ２〜Ｓ５
が繰り返される。そして，上記現像剤収容部５から上記
現像剤収容部３へ現像剤が補給されて，上記現像剤収容
部３に収容されている上記非磁性一成分現像剤の残量が
上記所定値Ｌ１以上になり不足が解消されると，上記処
理Ｓ２において処理が上記処理Ｓ１に戻され，上記補給
手段６の駆動モータがオフされ，補給が停止させられ
る。また，上記処理Ｓ５において，上記センサＰＩによ
り上記現像剤収容部３に収容されている上記非磁性一成
分現像剤の残量が所定値Ｌ２以上でないことが判別され
ると，上記処理Ｓ４において補給手段６の駆動がオンさ
れているにもかかわらず，上記現像剤収容部３の現像剤
残量が増加していない，即ち，上記現像剤収容部３，５
のどちらにもほとんど現像剤が残っていない状態となる
ため，上記現像ローラ２，現像剤収容部３，５等を含む
ユニットを交換する必要のあることが使用者に通知され
る（Ｓ６）。この第２の制御の場合には，不足分だけが
少しづつ上記現像剤収容部５から上記現像剤収容部３へ
補給されることになり，上記現像剤収容部３に収容され
ている時間が長い現像剤が先に消費されやすい状態とな
るから，上記現像剤収容部３に現像剤が収容されている
時間が比較的短くなるから，帯電性能が低い上記非磁性
一成分現像剤を用いる場合でも，その疲労を軽減するこ
とができる。

【００１０】また，上記処理Ｓ２において，上記非磁性
一成分現像剤の帯電性能が低いものでないとの判別が行
われた場合には，上記搬送パドル４の回転により多少上
記非磁性一成分現像剤が攪拌されても問題が少ないた
め，上記制御手段により上記第１の制御が行われる。即
ち，現像剤が上記現像剤収容部５から上記現像剤収容部
３へ所定量分だけ，例えば上記現像剤収容部５に収容さ
れている半分の量の現像剤が補給手段６により上記現像
剤収容部３に補給されるのに必要な時間だけ，上記補給
手段６の駆動モータがオンされる（Ｓ７）。次に，上記
現像剤収容部３に収容されている現像剤が所定値Ｌ２以
上であるか否かの判別が行われ（Ｓ８），上記現像剤収
容部３に収容されている現像剤が所定値Ｌ２以上である
と判別された場合には，所定時間が経過した後（Ｓ
９），再び処理が上記処理Ｓ７に戻され，上記処理Ｓ
７，Ｓ８，Ｓ９が繰り返される。また，上記処理Ｓ８に
おいて，上記センサＰＩにより上記現像剤収容部３に収
容されている上記非磁性一成分現像剤の残量が所定値Ｌ
２以上でないことが判別されると，上記処理Ｓ７におい
て所定量分の現像剤を補給するのに必要な時間だけ上記
補給手段６の駆動モータがオンされているにもかかわら
ず，上記現像剤収容部３の現像剤残量が増加していな
い，即ち，上記現像剤収容部３，５のどちらにもほとん
ど現像剤が残っていない状態となるため，ユニットを交
換する必要のあることが使用者に通知される（Ｓ６）。
この第１の制御の場合には，上記補給手段６の駆動モー
タのオンオフ回数を少なくすることができるため，その
分だけ補給手段６の駆動系の負担や消費電力を低減する
ことができる。このように，本実施の形態に係る画像形
成装置によれば，上記非磁性一成分現像剤を収容する現
像剤収容部３とそれとは別の現像剤収容部５とが設けら
れ，上記現像剤収容部５から上記現像剤収容部３に上記
非磁性一成分現像剤が補給されるため，各現像剤収容部
に収容する現像剤収容部の量を従来より少なくすること
ができ，上記非磁性一成分現像剤の疲労や固化をその分
だけ軽減することができる。しかも，上記非磁性一成分
現像剤の特性に応じて，上記非磁性一成分現像剤の疲労
や固化を軽減したり，上記補給手段の負担や消費電力を
軽減することができる。

【００１１】

【実施例】上記実施の形態では，本発明を複写機に適用
したが，これに限られるものではなく，レーザプリンタ
やファクシミリ等の他の画像形成装置に適用することも
可能である。また，上記実施の形態では，上記第１の制
御について，上記現像剤収容部３に収容されている現像
剤が不足した場合に，所定時間経過を待ったが，これに
限られるものではなく，例えば上記現像剤収容部５に収
容されている現像剤を全て一度に上記現像剤収容部３に
供給するようにしてもよいし，上記センサＰＩの判別結
果によらず，実働時間に応じて補給を行うようにしても
よい。さらに，上記実施の形態では，上記現像剤収容部
３に収容されいている現像剤の残量が所定値Ｌ１以下に
なったときに所定量の補給が行われたが，これに限られ
るものではなく，例えば上記所定値Ｌ２以下になったと
きに補給を行うようにしてもよい。このような画像形成
装置も本発明における画像形成装置の一例である。ま
た，上記実施の形態では，上記第１の制御と上記第２の
制御との選択は，予め設定した上記非磁性一成分現像剤
の帯電性能や流動性等の特性を用いて行ったが，これに
限られるものではなく，例えばユニットに判別手段を設
け，装置にて検知することで自動的に選択するようにし
てもよい。このような画像形成装置も本発明における画
像形成装置の一例である。また，上記実施の形態では，
上記第１の制御と上記第２の制御とが上記非磁性一成分
現像剤の帯電性能に応じて選択されたが，これに限られ
るものではなく，上記非磁性一成分現像剤の流動性に応
じて選択を行うようにしてもよい。例えば流動性が低い
ものについて上記第２の制御を行うことにより，上記現
像剤収容部３に現像剤が収容されている時間を比較的短
くすることができ，上記非磁性一成分現像剤の固化を防
止することができる。また，流動性が良い場合には，上
記現像剤収容部３に現像剤が収容されている時間が比較
的長くなっても固化の問題は少ないので，上記第１の制
御を行うことにより，上記補給手段６の駆動モータのオ
ンオフ回数を減らし，駆動系の負担や消費電力等を低減
することができる。このような画像形成装置も本発明に
おける画像形成装置の一例である。また，上記実施の形
態では，非磁性一成分現像剤を用いたが，これに限られ
るものではなく，非磁性一成分現像剤より多少劣化し難
い磁性一成分現像剤を用いても良い。

【００１２】

【発明の効果】以上説明した通り，本発明によれば，第
１の現像剤収容器内の現像剤量が所定値以下になった時
に，所定量分だけ上記一成分現像剤を上記第２の現像剤
収容器から上記第１の現像剤収容器に補給する制御と，
上記第１の現像剤収容器に収容された上記一成分現像剤
の残量が所定値になるまで上記一成分現像剤を上記第２
の現像剤収容器から上記第１の現像剤収容器に補給する
制御とが，切替手段により上記一成分現像剤の特性に応
じて切替えられる。このことにより，使用する上記一成
分現像剤の特性（帯電性，流動性或いは磁性，非磁性な
ど）に応じて，上記一成分現像剤の疲労や固化の軽減が
可能となる。更に，必要に応じて上記補給手段が駆動さ
れるため，その駆動回数が少なくなり，その分だけ上記
補給手段の駆動系の負担や消費電力を軽減することも可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の概
略構成を示す図。

【図２】上記画像形成装置の要部を説明するための斜視
図。

【図３】上記画像形成装置の要部を説明するための図。

【図４】上記画像形成装置の制御動作を説明するための
フローチャート。

【図５】従来の画像形成装置の一例を示す図。

【符号の説明】

１…感光体 ２…現像ローラ ３，５…現像剤収容部 ６…補給手段 ＰＩ…センサ（判別手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−101880（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−133463（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−20640（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−325511（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−211882（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−152769（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−134067（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−80893（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−138770（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−180557（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体表面に形成された静電潜像に一成分
   現像剤を付着させるための現像ローラと， 上記一成分現像剤を収容する第１の現像剤収容器と， 上記第１の現像剤収容器に収容された上記一成分現像剤
   を上記現像ローラに搬送する搬送手段と， 上記一成分現像剤を収容する上記第１の現像剤収容器と
   は別の第２の現像剤収容器と，上記第２の現像剤収容器
   に収容された上記一成分現像剤を上記第１の現像剤収容
   器に補給する補給手段と， 上記第１の現像剤収容器に収容された上記一成分現像剤
   の残量を判別する判別手段と， を具備してなる画像形成装置において， 上記判別手段が上記第１の現像剤収容器に収容された上
   記一成分現像剤の残量が所定値以下となったと判別した
   時，上記一成分現像剤を上記第２の現像剤収容器から上
   記第１の現像剤収容器に所定量分だけ補給する第１の制
   御手段と， 上記判別手段が上記第１の現像剤収容器に収容された上
   記一成分現像剤の残量が所定値以下となったと判別した
   時，上記第１の現像剤収容器に収容された上記一成分現
   像剤の残量が所定値になるまで上記一成分現像剤を上記
   第２の現像剤収容器から上記第１の現像剤収容器に補給
   する第２の制御手段と， 上記一成分現像剤の特性に応じて，上記第１の制御手段
   による制御と，上記第２の制御手段による制御とを切り
   替える切替手段 とを備えてなる事を特徴とする画像形成
   装置。
2. 【請求項２】上記判別手段が，上記第１の現像剤収容器
   に収容された上記一成分現像剤の残量の判別を２段階に
   行うものであり，より残量の多い第１の段階の判別の際
   に上記補給手段の制御を行い，より残量の少ない第２の
   段階の判別の際にユニット交換を通知してなる請求項１
   に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】上記一成分現像剤の特性が帯電性能である
   請求項１或いは２のいずれか１項に記載の画像形成装
   置。
4. 【請求項４】上記一成分現像剤の特性が流動性である請
   求項１或いは２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】上記一成分現像剤が非磁性である請求項１
   或いは２のいずれか１項に記載の画像形成装置。