JP4237836B2 - 現像装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像装置、詳しくは、電子写真複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に組み込まれ、感光体上に形成された潜像を可視像化するための現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤を用いた現像装置として、バケットローラとスクリューとで現像剤を混合しつつ循環搬送すると共に、バケットローラから現像ローラへ現像剤を供給し、該現像剤を現像ローラの外周面を移動させつつ現像領域へ供給する形態のものが提供されている。現像後の現像剤はバケットローラを通じてスクリューへ戻され、さらに、バケットローラへと循環される。トナーの補給は、スクリューによる搬送路に設置されたトナー濃度検出センサの検出結果に基づいてバケットローラに対して現像ローラの上流側にトナーが補給される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記現像装置では、現像領域でトナーが消費された後に回収された現像剤を、バケットローラで現像槽内の現像剤と攪拌した後にスクリューに戻し、ここでトナー濃度を検出するため、センサによる濃度検出に正確なトナー消費量が反映されないという問題点を有していた。
【0004】
一方、現像ローラのすぐ上流側にトナーを補給するため、トナー補給のレスポンスは良好である。しかし、トナーの攪拌が不充分で充分に帯電をされていないトナーが現像領域へ供給され、現像領域においてトナーの外部への飛散や画像背景部へのトナー付着が生じるという問題点も生じていた。このような問題点は、現像装置が大型化すると益々顕著になる。
【0005】
そこで、本発明の目的は、現像領域で消費されたトナー量を極力正確に検出してトナー補給にフィードバックすると共に、補給されたトナーを充分に混合、攪拌した後に現像領域へ供給できる現像装置を提供することにある。
【0006】
【発明の要旨及び効果】
以上の目的を達成するため、本発明に係る現像装置は、外周面上に現像剤を磁気的に保持し、該現像剤を現像領域へ供給する現像ローラと、現像剤を混合、攪拌するバケットローラであって、その軸方向の第1の搬送路において現像剤を搬送するバケットローラと、このバケットローラに板状部材を介して隣接して、かつ、前記現像ローラとは反対側に設けられた現像剤搬送用のスクリューと、このスクリューによる第2の搬送路に設置されたトナー濃度検出センサと、このセンサによる検出結果に基づいてトナーを前記第2の搬送路へ補給するトナー補給手段と、前記板状部材に設けられ、前記第1の搬送路と第2の搬送路からなる循環搬送路における第1の搬送路と第2の搬送路との間の現像剤の移動において現像剤が通過する第1の開口部と、前記板状部材に設けられ、前記循環搬送路に含まれない第2の開口部とを備えている。そして、現像剤は、バケットローラとスクリューとによって前記循環搬送路を循環搬送されると共に、バケットローラから現像ローラへバケットローラの下側から供給され、さらに、現像領域を通過後の現像剤の一部がバケットローラの上部側で回収された後、バケットローラの上部に沿って搬送され、前記第2の開口部を通して第2の搬送路に戻される。バケットローラは現像領域を通過した後に回収された現像剤を取り込み位置からスクリューまでの周長の短い方向に向けて回転駆動される。
【0007】
本発明によれば、現像領域でトナーを消費された現像剤はバケットローラを通じて最短経路を通じてスクリューによる搬送路に戻され、そこでセンサによってトナー濃度を検出される。従って、回収された現像剤は現像槽内の現像剤とあまり混ざることなく、現像領域でのトナー消費量を正確に反映した状態でトナー濃度を検出することができる。
【0008】
また、トナーはスクリューによる搬送路へ補給され、補給されたトナーは現像剤と混合、攪拌されつつバケットローラとスクリューとで循環され、かつ、現像スリーブへ供給される。従って、補給されたトナーは充分に帯電された状態で現像領域へ供給され、トナーの飛散や画像背景部へのかぶりが防止される。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【0010】
図1において、現像装置は、概略、現像槽1、スクリュー5、バケットローラ10、供給ローラ21、第1現像ローラ23、第2現像ローラ25、トナー補給部30によって構成されている。
【0011】
バケットローラ10は、回転軸11を中心としてその周囲に、搬送部材12、攪拌羽根13を取り付けたもので、現像槽1内で矢印a方向に回転駆動可能に設置されている。現像剤はトナーとキャリアからなる周知の2成分現像剤が使用され、現像槽1内においてバケットローラ10の回転に基づいて、攪拌羽根13にて攪拌されつつ軸方向に移動し、かつ、搬送部材12で汲み上げられて矢印a方向に搬送される。攪拌羽根13で軸方向に移動する現像剤の一部はバケットローラ10と隣接して設置された搬送路2に入り込み、この搬送路2内をスクリュー5で該スクリュー5の軸方向に搬送/攪拌され、再び現像槽1に戻される。搬送路2の底面には現像剤のトナー濃度を検出するための磁気センサ6a,6bが設置され、このセンサ6a,6bにてトナー濃度が基準値より低下したことが検出されると、トナー補給指令が発せられる。
【0012】
現像剤の循環は、図2に示すように、現像槽1内をバケットローラ10によって矢印A方向に中央側に搬送され、中央開口部2aから搬送路2へ送り込まれ、搬送路2においてスクリュー5によって矢印A’方向に両側部に搬送され、側部開口部2bから現像槽1へ戻される。
【0013】
供給ローラ21、第1現像ローラ23及び第2現像ローラ25は、それぞれ複数の永久磁石(図示せず)を内蔵したもので、それぞれ矢印b,c,d方向に回転駆動可能とされている。これらのローラ21,23,25の構成及び外周面上に現像剤を保持して搬送するメカニズムは周知であり、その詳細は省略する。現像剤は前記バケットローラ10の回転によって図2中矢印A方向に搬送されつつ、矢印B方向にも搬送され、図1に示す穂高規制板16で搬送量を規制されて供給ローラ21の外周面に磁気的に吸着保持され、供給ローラ21の回転に伴って矢印b方向に搬送され、第1現像ローラ23の外周面に供給される。その後、現像剤は第1現像ローラ23の回転に伴って矢印c方向に搬送され、さらに、第2現像ローラ25の回転に伴って矢印d方向に搬送される。
【0014】
感光体ドラム40は現像ローラ23,25と所定の隙間を保って矢印e方向に回転駆動可能に設置されており、対向部分である現像領域Dにおいて静電潜像の現像が行われる。
【0015】
一方、トナー補給部30はトナー搬送スクリュー31、攪拌レバー32、スポンジ材からなるトナー補給ローラ33、これらを回転させるモータ34によって構成されている。補給部30の直上には図示しないトナー補給ボトルが着脱自在に設置されており、磁気センサ6a,6bのトナー濃度検出信号に基づいて、トナーはボトルからスクリュー31上に補給され、スクリュー31の回転によって攪拌レバー32側に搬送される。さらに、トナーは攪拌レバー32の回転によって補給ローラ33側に搬送され、この補給ローラ33から前記搬送路2に補給される。補給ローラ33は軸方向に2分割されており、図2中点線Cで示す領域にトナーを補給する。なお、センサ6a,6bによるトナー濃度の検出及びトナー補給の制御については後に詳述する。
【0016】
以上の構成からなる現像装置において、現像領域Dを通過してトナーを消費された現像剤は、図2中矢印Mで示すように、分流板27に沿ってバケットローラ10の上部に回収される。バケットローラ10は矢印a方向に回転駆動されているため、回収された現像剤は取込み位置Eからバケットローラ10の上部を左方に搬送され、図2中点線の矢印Nで示すように、多数の開口部2cから搬送路2へ戻される。なお、分流板27は省略してもよい。
【0017】
即ち、本実施形態において、バケットローラ10は現像領域Dを通過後に回収された現像剤を取込み位置Eからスクリュー5までの周長の短い方向に向けて回転駆動されるため、現像槽1内の現像剤とほとんど混じることなく搬送路2へ戻され、そこでセンサ6a,6bによってトナー濃度を検出される。従って、現像領域Dでのトナー消費量を正確に反映した状態でトナー濃度を検出されることになる。また、新規トナーは搬送路2へ補給され、矢印A’及びA方向へ循環搬送された後に現像領域Dへ供給されるため、混合/攪拌が充分に行われる。即ち、現像領域Dへ到達したとき、トナーは必要な電位に帯電されており、帯電不良によるトナーの外部への飛散、画像背景部への付着が解消される。
【0018】
次に、センサ6a,6bによるトナー濃度の検出及びトナー補給について説明する。
本実施形態では、2個のセンサ6a,6bを用いて新規の現像剤(スタータ)を用いてセンサ出力の校正を行い、かつ、2個のセンサ6a,6bで通紙方向と直交する2箇所でトナー濃度を並行して検出し、トナー補給へフィードバックする。センサ6a,6bの検出出力(電圧)はトナー濃度に反比例した一定の2次曲線で示される相関関係にあり、この相関関係に基づくトナー補給時間(モータ34の回転時間)を示すトナー補給テーブルが図1に示すCPU50のメモリに格納されている。センサ6a,6bの検出出力は検出回路51を介してCPU50へ入力される。CPU50はトナー補給テーブルを参照してトナー補給時間を演算し、駆動回路52を介して補給ローラ33等を駆動するモータ34を制御する。
【0019】
ここで、トナー補給テーブルの一例を表1に示す。この表1はA4サイズの用紙に対してコピーするときに使用されるものである。
【0020】
【表1】
【0021】
詳しくは、複写機をセットアップする際、新規の現像剤(スタータ)が現像装置に充填される。このスタータは所定のトナー濃度に調整されており、初期にはセンサ6a,6bの出力をこのスタータを用いて校正する。まず、第1センサ6aの出力電圧を検出し、コントロール電圧Bで第1センサ6aの出力電圧がスタータのトナー濃度に対応した電圧値となるように調整する。例えば、スタータのトナー濃度が4.5%に調整されており、第1センサ6aの検出出力が2Vに対応するように設計されているとき、図3(A)に示すように第1センサ6aの出力が2.1Vであれば、第1センサ6aを基準電圧A(2.0V)を出力するように校正する(図3(B)参照)。これにて、第1センサ6aでの現像剤のトナー濃度に対する検出のばらつきが補正される。次に、校正されたコントロール電圧Bで第2センサ6bを出力させる。このとき、図3(C)に示すように出力電圧Cと基準電圧Aとの差DをCPU50にメモリする。例えば、出力電圧Cが2.05Vであれば、メモリされる値Dは0.05Vである。
【0022】
トナー補給時にあっては、第1センサ6aに関しては、図4(A)に示すように、出力電圧Eに基づいてトナー濃度を判別し、トナー補給テーブルを参照してトナーを補給する。第2センサ6bに関しては、図4(B)に示すように、出力電圧Fから校正メモリ値Dを差し引いた値Gに基づいてトナー濃度を判別し、トナー補給テーブルを参照してトナーを補給する。
【0023】
以上のトナー補給制御は、コピー1枚ごとに第1及び第2センサ6a,6bを併用して行う。即ち、図5に示すように、コピー開始信号からHmsec後にセンサ6a,6bの出力を所定の周期で交互にサンプリングする。所定回数のサンプリングを終了すると、それぞれの出力値を平均化し、出力電圧E,Fを求める。第2センサ6bの出力電圧Fに関しては前述の如くメモリ値Dで補正した値Gを求める。次に、トナー補給テーブルを参照して各センサ6a,6bの出力値に対応するトナー補給時間T1,T2を求め、合計のトナー補給時間Tでトナー補給モータ34を駆動し、トナーを補給する。
【0024】
以上のトナー補給制御においては、2個のセンサ6a,6bを一つのコントロール電圧で制御して初期校正を行うため、スタータを使用しての初期調整時間を短縮化することができる。また、2個のセンサ6a,6bを通紙方向の両側に配置してトナー濃度を検出するようにしたため、片側のみで通紙する小サイズ用紙や、片側のみ黒白比の片寄った画像をコピーする際でもトナー消費量を適切に検出でき、小サイズから大サイズの用紙に対応して正確なトナー補給制御が可能である。
【0025】
なお、本発明に係る現像装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
特に、バケットローラの構成や現像スリーブの配置は任意である。また、トナー補給部に関しても種々の構成を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である現像装置を示す断面図。
【図2】前記現像装置における現像剤の搬送状態を示す断面図。
【図3】トナー濃度検出センサの初期校正時出力を示すグラフ。
【図4】トナー濃度検出センサのトナー補給時出力を示すグラフ。
【図5】トナー補給制御を示すタイムチャート図。
【符号の説明】
1…現像槽
2…トナー搬送路
5…スクリュー
6a,6b…トナー濃度検出センサ
10…バケットローラ
23,25…現像ローラ
30…トナー補給部
40…感光体ドラム
a…バケットローラ回転方向
C…トナー補給領域
D…現像領域
E…取込み位置
M…回収現像剤移動方向
Claims (1)
- 外周面上に現像剤を磁気的に保持し、該現像剤を現像領域へ供給する現像ローラと、現像剤を混合、攪拌するバケットローラであって、その軸方向の第1の搬送路において現像剤を搬送するバケットローラと、前記バケットローラに板状部材を介して隣接して、かつ、前記現像ローラとは反対側に設けられた現像剤搬送用のスクリューと、前記スクリューによる第2の搬送路に設置されたトナー濃度検出センサと、前記センサによる検出結果に基づいてトナーを前記第2の搬送路へ補給するトナー補給手段と、前記板状部材に設けられ、前記第1の搬送路と第2の搬送路からなる循環搬送路における第1の搬送路と第2の搬送路との間の現像剤の移動において現像剤が通過する第1の開口部と、前記板状部材に設けられ、前記循環搬送路に含まれない第2の開口部と、を備え、現像剤は、バケットローラとスクリューとによって前記循環搬送路を循環搬送されると共に、バケットローラから現像ローラへバケットローラの下側から供給され、さらに、現像領域を通過後の現像剤の一部がバケットローラの上部側で回収された後、バケットローラの上部に沿って搬送され、前記第2の開口部を通して第2の搬送路に戻される、ことを特徴とする現像装置。
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1997
- 1997-07-31 JP JP20635997A patent/JP4237836B2/ja not_active Expired - Fee Related
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