JP4369633B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、周方向に沿って複数配列されている現像ユニットを対象としたトナー補給構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やファクシミリあるいはプリンタさらには印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に担持されている静電潜像に対してトナーなどの現像剤を用いて可視像処理が行われる。
現像装置の形式としては、単一色の画像形成を対象として単一色の現像剤を供給可能な現像ユニットを備えたものの他に、複数色の画像形成を対象として、複数の現像ユニットを備えたものがある。後者の現像形式はフルカラー画像などの多色画像を形成する場合が該当している。
【０００３】
多色画像を形成するために用いられる現像装置の一つとして、リボルバ現像装置がある。
リボルバ現像装置は、回転可能な回転支持体においてその周方向に沿って複数の現像ユニットを備え、感光体上に形成される色分解色に対応した静電潜像を感光体に対峙する各現像ユニットによりトナーを供給することにより可視像処理する構成を備えている。
【０００４】
一方、現像ユニット内に収容されているトナーは消費されるに従い少なくなる。このため、現像ユニット内でのトナー濃度を一定に保つためにはトナーの補給が必要となる。
従来、トナー補給構造として、現像ユニットとは異なる位置に配置したトナーカートリッジを設け、このカートリッジから現像ユニット内に延長された補給パイプ内に搬送スクリューを配置した構成が提案されている（例えば、特開２０００−５６５６８号公報）。
上記公報に開示された構成では、トナー補給の際に補給量に見合う回転量を搬送スクリューに設定してトナーを現像ユニットに向けて繰り出すようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
現像ユニット内に位置する補給パイプには、トナーを排出するための開口部が設けられ、搬送スクリューの末端部がその開口に対峙しているが、現像ユニットが支持されている回転支持体が回転した場合に開口部近傍で留まっていたトナーが現像ユニット内に落下してしまうことがある。この現象により、現像ユニット内でのトナー濃度が変化してしまい、濃度維持が困難となる虞がある。そこで、上記公報開示の構成では、開口部でのトナーの脱落を防止するために、現像剤がトナーと磁性キャリアとを混合した二成分系現像剤の場合に磁性を利用してトナーを保持するようになっている。
【０００６】
しかし、開口部近傍に保持された現像剤が存在している場合、新たに補給しようとすると、搬送スクリューの回転量で設定された補給量とは別に開口部近傍に存在していたトナーが現像ユニットに供給されることになる、このため、新たに設定された補給量とは異なる供給量のトナーが現像ユニット内に補給されてしまい、現像ユニット内での濃度維持が不適切となる。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来のトナー補給時での問題に鑑み、新たに設定された補給量と異なる供給量のトナーが現像ユニット内に補給されることを防止して現像ユニット内でのトナー濃度維持を悪化させないようにすることができる構成を備えた現像装置および画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、潜像担持体上に形成された静電潜像の可視像処理に用いられるトナーと磁性キャリアとからなる現像剤を収容して上記静電潜像に該トナーを供給可能な現像ユニットと、該現像ユニットが複数備えられ、各現像ユニットが潜像担持体に対峙するように回転可能な回転体と、該現像ユニットに対して補給トナーを供給可能なトナーカートリッジとを備えた現像装置において、上記現像ユニットと上記トナーカートリッジとを接続する補給パイプと、上記補給パイプ内に配置されて上記トナーを上記現像ユニットに向けて移動させる方向に回転可能な搬送スクリューと、上記補給パイプに設けられていて、上記搬送スクリューによって移動するトナーを上記現像ユニットに向けて排出する排出口と、上記排出口近傍に配置されていて、上記搬送スクリューの停止時に排出口近傍に溜まる上記現像剤を吸着保持する保持手段と、上記搬送スクリューを用いた補給量を設定可能な制御部とを備え、上記制御部は、回転体の回転の有無をデータとして一時的に保存し、該回転がある場合には、該回転がない場合に比べて上記搬送スクリューの駆動時間を長く設定することを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載の発明は、上記現像ユニットが複数の色毎に設けられ、該現像ユニットは上記潜像担持体に対して対面可能に設けられた回転支持体の周方向に沿ってそれぞれ配置されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、上記制御部は、上記トナーの補給量として、上記排出口近傍に保持されている現像剤量が補給開始時に排出されるのを見込んだ量を新たな補給量として設定可能であることを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の現像装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図示実施例により本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明実施例による現像装置が適用される画像形成装置の一例を示す模式図であり、同図に示す画像形成装置は、色分解に応じた色の現像剤を用いてフルカラー画像などの多色画像が形成可能なカラー複写機である。なお、本発明では、上記が像形成装置として、複写機に限らず、プリンタややファクシミリ装置も含まれること勿論である。
【００１４】
図１において、カラー複写機１は、縦方向で中心部に位置する画像形成部Ａを基準として上部には原稿走査部Ｂが、下部には給紙部Ｃがそれぞれ配置されている。
画像形成部Ａには潜像担持体として、回転可能なドラム状の感光体２が備えられており、感光体２の周辺には、回転方向（図示矢印方向）に沿って画像形成処理を実行するための帯電装置３、書き込み装置４，現像装置５，転写装置６およびクリーニング装置７が配置されている。
【００１５】
本実施例では、転写装置６として、色分解に応じた色の現像剤により形成した画像を重ね転写可能な中間転写装置６Ａと、中間転写装置６Ａに重畳転写された画像を記録シートに対して一括転写する一括転写装置６Ｂとを備えており、中間転写装置６Ａには、感光体２からの画像を静電転写可能な転写ベルト６Ａ１が用いられている。
【００１６】
感光体２と一括転写装置６Ｂと対峙する一括転写位置を境にして転写後に記録シートが移動する位置には、一括転写を終えた記録シートを載置搬送可能なベルト８Ａを備えた搬送装置８が配置され、転写後の記録シートは定着装置９に向け搬送できるようになっている。
一括転写位置をはさんで記録シートの搬送方向において搬送装置８と対向する位置にはレジストローラ１０が配置されており、画像形成部Ａ内に装備されている給紙カセット１１あるいは給紙部Ｃに装備されている複数の給紙カセット（こら給紙カセットの収容される記録シートは、サイズが異なっているが、便宜上、同符号Ｃ１を用いて示す）のうちから選択されて繰り出される記録シートのレジストタイミングを設定するようになっている。なお、図１中、符号１２は、中間転写装置６Ａにおける転写ベルト６Ａ１のクリーニング装置を、符号１３は画像濃度検知センサを、符号１４は感光体２のクリーニング前除電装置をそれぞれ示している。
【００１７】
現像装置５は、詳細な構成が図２に示されている。
本実施例での現像装置５は、回転体５Ａの周方向に沿って色分解に応じた色であるシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色の現像剤を供給可能な現像ユニット（便宜上、符号５Ｃ、５Ｍ、５Ｙ、５Ｂで示す）が備えられており、感光体２に形成された静電潜像の色に対応する現像剤を供給可能な現像ユニットが感光体２に対峙する。フルカラー画像の場合には、各現像ユニットが感光体２への静電潜像形成毎に順次対峙して可視像処理を実行する。本実施例では、現像剤として用いられるトナーが磁性キャリアを含む二成分系現像剤を構成しているものが用いられる。
【００１８】
現像ユニット５Ｃ、５Ｍ、５Ｙ、５Ｂは共に同じ構成を備えており、その一つであるシアン現像剤を供給できる構成を備えており、その一つであるシアン現像剤を供給可能な現像ユニットで構成を説明すると次の通りである。
現像ユニット５Ｃには、感光体２に対向して現像剤を供給可能な現像スリーブ５Ｃ１と、現像スリーブ５Ｃ１に対して現像剤を供給可能な供給スリーブ５Ｃ２と、現像剤収容部５Ｃ３内でのトナー濃度を検知するトナーセンサ５Ｃ４の検知結果に応じて新たなトナーを補給する補給用の搬送スクリュー５Ｃ５とが主要部がして備えられている。
供給スリーブ５Ｃ２は、相対方向にリード方向が設定されたスクリュー構造とされ、感光体２の軸方向に沿って均一に現像剤を分布させるようになっている。
【００１９】
搬送スクリュー５Ｃ５は、現像ユニット５Ｃと別体で構成されて付設されて補給用タンクをなすトナーカートリッジ１５（図３参照）から現像剤収容部５Ｃ３に向けて補給用のトナーを繰り出し搬送する部材であり、トナーカートリッジ１５とともに現像ユニット５Ｃに対して挿脱できる構成とされている。
【００２０】
搬送スクリュー５Ｃ５は、現像ユニット５Ｃ側で現像剤収容部５Ｃ３近傍に設けられている補給パイプ５Ｃ６内に挿入されて回転することができ、末端部近傍が補給パイプに形成されたトナーの排出口に相当する開口部（図示されず）に対峙している。これにより、搬送スクリュー５Ｃ５によって繰り出し搬送された補給用のトナーは補給パイプ５Ｃ６の開口部から現像剤収容部５Ｃ３に向けて導入されることになる。
【００２１】
補給パイプ５Ｃ６Ｂにおける開口部の周辺近傍には、図示しないが、例えば、本出願人の先願にかかる特開２０００−５６５６８号公報に開示されているような磁界発生手段を用いたトナーの吸着保持手段が設けられており、この磁界発生手段により搬送スクリュー５Ｃ５の停止時において開口部近傍に溜まっている現像剤を開口部において保持し、回転体５Ａの回転開始および停止時での衝撃力によって不用意にトナーが脱落しないようにされている。
【００２２】
以上の構成を備えたカラー複写機では、感光体２の回転過程において一様帯電後、書き込み装置４によって色分解毎の静電潜像が形成され、現像装置５による可視像処理された画像が中間転写装置６Ａに転写される。このような作業を色分解に応じた回数繰り返すことにより中間転写装置６Ａに色分解毎の画像が重畳されると、給紙装置から給送される記録シートに対して一括転写装置６Ｂを用いて中間転写ベルト６Ａ１上の画像が一括転写され、記録シートに端持された画像が定着される。
【００２３】
現像ユニット５Ｃ内でのトナーの量が不足すると、この状態がトナーセンサ５Ｃ４によって検出され、新たなトナーがトナーカートリッジ１５から補給される。
トナーの補給には、図４に示す制御部１７が用いられる。
図４において、制御部１７は、マイクロコンピュータによって主要部が構成されており、図示しないＩ／Ｏインターフェースを介して入力側には、本実施例に関係する部材として、トナーセンサ５Ｃ４が接続され、出力側には搬送スクリュー５Ｃ５の駆動部（図４では、便宜上、搬送スクリューで表している）が接続されている。制御部１７には、図示しないが、ＲＡＭを用いた搬送スクリュー５Ｃ５の駆動時間データおよび回転体５Ａの回転チェック結果データを一時的に保存可能なＲＡＭが備えられている。
【００２４】
制御部１７は、画像形成処理制御全般を制御対象とし、そのうちで、トナー補給に関しては次の処理を実行するようになっている。
トナーセンサ５Ｃ４の検知情報と画像書き込みデータ量とにより記録シート１枚あたりのトナー消費量を算出し、これに対応したトナー補給量を決定して次回の同色画像形成時に、決定されているトナー補給量に見合う搬送スクリュー５Ｃ５の回転量（駆動時間）を設定する。本実施例では、例えばＡ４サイズの画像形成時を対象とした場合に１枚あたりで１０００ｍｓｅｃを最高値として駆動時間が搬送スクリュー５Ｃ５に設定可能な構成を用いているので、０〜１０００ｍｓｅｃの間の駆動時間がＡ４サイズの画像形成時での駆動時間として選択できるようになっている。
【００２５】
一方、制御部１７では、上記設定可能な駆動時間と現像剤収容部５Ｃ３に流れ込むトナーの補給量との関係に関して、予め搬送スクリュー５Ｃ５の非稼働時において開口部近傍の磁界発生手段によって吸着保持されている現像剤の量を考慮して搬送スクリュー５Ｃ５の実稼働のための駆動時間を設定するようになっている。
【００２６】
現像剤収容部５Ｃ３内でのトナー濃度が所定濃度に達するまでの間で、搬送スクリューの駆動時間に基づく補給量は、開口部近傍に保持された現像剤が現像剤収容部５Ｃ３に流れ込む分だけ少なくなる。
特に、回転体５Ａの回転により感光体２と対峙した現像ユニットが始動する際には、それまで開口部近傍に溜まっていた現像剤が現像剤収容部５Ｃ３に流れ込みやすい状態にあるので、設定されたトナーの補給量に対して実際に搬送スクリュー５Ｃ５により繰り出し搬送されるトナーの量が減少しやすくなり、トナーの補給量制御が正確に行えなくなる。
【００２７】
図５および図６は、開口部近傍に溜まる現像剤が存在している場合を対象として、目標特性、つまり、目標とするトナーの補給量に対し、開口部近傍で現像剤を吸着保持しない対策無しの場合と、吸着保持などによりトナーを止めておく対策有りの場合とをトナー補給量と搬送スクリューの駆動時間との関係として示す線図である。なお、図６は、トナーの補給量に関するレンジが図５の場合と違っており、図６に示したレンジの一部を拡大した図が図５である。
【００２８】
図５において、対策無しの場合には、搬送スクリュー５Ｃ５の非稼働時であっても、回転体５Ａが回転することによりトナーの流出が発生し、現像剤収容部５Ｃ３に対するトナーの補給量が増加する。これに対して、対策有りの場合には、搬送スクリュー５Ｃ５の非稼働時で回転体５Ａの回転時にはトナーの流出がみられないものの、搬送スクリュー５Ｃ５が稼働し始めると、開口部近傍にて吸着保持されている関係で搬送スクリューにより繰り出し搬送されるトナーの量は少なくなり、所定時間経過後においても、この傾向は変わらず、目標特性となる補給量に対して繰り出し搬送されるトナーの量が少ない。
【００２９】
図７は、同一現像ユニットにおける２枚目の画像形成時でのトナー補給量を示しており、同図において所定時間経過後、図７では５０μｓｅｃ経過後においては、開口部近傍で吸着保持されていた現像剤が流出した後であることも相俟ってトナー補給量が目標特性に近づく。しかし、このような関係は回転体５Ａの回転に関係なく維持されることが望ましいが、実際には、各現像ユニットが新たに感光体２に対峙するために移動した場合には図５に示した関係が得られてしまう。
【００３０】
一方、画像形成を繰り返した場合での上記関係を示すのが図８および図９であり、図８は、単一色の画像を連続して５００枚形成した場合（図８では、ＳＣリピートと表現）を示し、図９はフルカラー画像を連続５００枚形成した場合（図９では、ＦＣリピートと表現）を示している。
図８に示す単一色画像の場合には回転体５Ａが回転しないので、上述した回転体５Ａの回転時に生じるトナーの脱落による流出がない。このため、対策有りの場合においても目標特性とさほど変化は見られない。しかし、図９に示すフルカラー画像の場合には、回転体５Ａが順次回転するので、図５に示した場合と同じ結果が生じ、これによって対策有りの場合でも目標特性に対してトナー補給量が少なくなる。
【００３１】
本実施例では、開口部近傍でトナーの脱落を防止する対策を採った場合を対象として、制御部１７において開口部近傍に溜まっている現像剤の排出量および回転体５Ａの回転の有無を基準にしてトナー補給量を設定する。これにより、トナー補給量が設定値から外れた場合に、目標現像能力に見合うようにトナーの補給制御が行われても収束が遅くなったり発散してしまうのを防止し画像濃度の変動を抑止する。
【００３２】
本実施例は、以上のような制御基準を備えた制御基準に基づきトナーの補給制御が実行されるが、その制御手順は、図１１のフローチャートに示すとおりである。
図１１において、選択された現像ユニットが可視像処理を実行する際には、選択された現像ユニットにおける前回の現像処理時に算出された搬送スクリュー５Ｃ５（図１１では、トナー補給モータと表現）の駆動時間(Ｔｔｉｍｅ）が制御部１７内のＲＡＭから読み込まれる（ＳＴ１）。
ＲＡＭからは現段階での現像ユニットが回転体５Ａの回転により感光体２に対峙したものであるかどうかが回転体５Ａの回転チェックデータとして読み込まれて判別される（ＳＴ２）。
【００３３】
ステップＳＴ２において回転体５Ａが新たに回転した場合には、「Ｃａｒｒ」フラグをセット（１にする）する（ＳＴ３）。「Ｃａｒｒ」フラグは、開口部近傍に吸着保持されている現像剤が存在していることを意味している。
【００３４】
ステップＳＴ２において、回転体５Ａの新規回転時でない場合にはその状態が継続された場合であるかどうかが「Ｃａｒｒ」フラグのチェックにより判別され（ＳＴ９）、「Ｃａｒｒ」フラグがセットされている場合には、ステップＳＴ２において判別された新規回転時の場合も含めて搬送スクリュー５Ｃ５の駆動時間（Ｔｓｕｂ）が設定される（ＳＴ４，ＳＴ１０）。
【００３５】
ステップＳＴ１において設定される駆動時間（Ｔｔｉｍｅ）は、トナー補給量から開口部近傍に保持されている現像剤の流出量を差し引いた補給量が設定できる搬送スクリュー５Ｃ５の駆動時間である。
【００３６】
搬送スクリュー５Ｃ５の駆動時間（Ｔｔｉｍｅ）の判別が行われ（ＳＴ５）、搬送スクリューを稼働させる場合には、その稼働時間である駆動時間を新たに更新し（ＳＴ６）、搬送スクリュー５Ｃ５を駆動したトナーの繰り出し搬送が行われ（ＳＴ７）、「Ｃａｒｒ」フラグがリセットされて次回の画像形成に備えられる（ＳＴ８）。
【００３７】
上記手順による画像形成時でのトナーの補給量は、図１０に示す結果となる。 図１０において、現像剤収容部５Ｃ３に流れ込むトナー総量は、回転体５Ａの回転時に開口部近傍に溜まっていた現像剤が流出する量も含まれ、その分、搬送スクリュー５Ｃ５による繰り出し搬送量を調整しているので、目標とする補給量にほぼ一致させることができる。特に、図１０に示す結果は、フルカラー画像形成を連続して行った場合の結果であり、図９に示す結果と比べて目標特性に対する変化がきわめて少なくなることがわかる。これにより、現像ユニット内でのトナー濃度の変化が抑止されて画像濃度を常時安定させることができる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１乃至３記載の発明によれば、現像ユニットに連通する補給パイプの排出口近傍に溜まっている現像剤が存在していても、新たに設定される補給トナー量が排出口近傍に溜まっている現像剤の存在によって異なることを避けることが可能となる。特に、搬送スクリューによってトナーカートリッジから繰り出されたトナーよりも先に現像ユニットに排出される現像剤の量を見込んで新たなトナー補給量を設定するので、補給総和量が新たに設定された補給量と異なることがない。
【００３９】
請求項４記載の発明によれば、現像ユニット内でのトナー濃度が補給トナー量の安定供給によって常時一定化されるので、画像濃度を常時安定したものとすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る現像装置が用いられる画像形成装置の一例であるカラー複写機を示す模式図である。
【図２】図１に示したカラー複写機に用いられる現像装置の構成を説明するための模式図である。
【図３】図２に示した現像装置におけるトナーカートリッジの構成を示す模式図である。
【図４】図２に示した現像装置の制御構成を説明するためのブロック図である。
【図５】従来のトナー補給量と補給手段の駆動時間との関係を説明するための線図である。
【図６】図５に示した線図におけるパラメータのレンジを変えて示す線図である。
【図７】図５に示した関係の時間経過後の状態を説明するための線図である。
【図８】単一色の画像を繰り返し形成した場合のトナー補給量と補給手段の駆動時間との関係を説明するための線図である。
【図９】フルカラー画像を繰り返し形成した場合のトナーの補給量と補給手段の駆動時間との関係を説明するための線図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る実施例によるトナー補給量と補給手段の駆動時間との関係を説明するための線図である。
【図１１】図４に示した制御部の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 画像形成装置の一つであるカラー複写機
２ 潜像担持体である感光体
５ 現像装置
５Ｃ、５Ｍ、５Ｙ、５Ｂ 現像ユニット
５Ｃ４ トナーセンサ
５Ｃ５ 搬送スクリュー
５Ｃ６ 補給パイプ
１５ トナーカートリッジ
１７ 制御部

Claims (4)

1. 潜像担持体上に形成された静電潜像の可視像処理に用いられるトナーと磁性キャリアとからなる現像剤を収容して上記静電潜像に該トナーを供給可能な現像ユニットと、
   該現像ユニットが複数備えられ、各現像ユニットが潜像担持体に対峙するように回転可能な回転体と、
   該現像ユニットに対して補給トナーを供給可能なトナーカートリッジとを備えた現像装置において、
   上記現像ユニットと上記トナーカートリッジとを接続する補給パイプと、上記補給パイプ内に配置されて上記トナーを上記現像ユニットに向けて移動させる方向に回転可能な搬送スクリューと、
   上記補給パイプに設けられていて、上記搬送スクリューによって移動するトナーを上記現像ユニットに向けて排出する排出口と、
   上記排出口近傍に配置されていて、上記搬送スクリューの停止時に排出口近傍に溜まる上記現像剤を吸着保持する保持手段と、
   上記搬送スクリューを用いた補給量を設定可能な制御部とを備え、
   上記制御部は、回転体の回転の有無をデータとして一時的に保存し、該回転がある場合には、該回転がない場合に比べて上記搬送スクリューの駆動時間を長く設定することを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   上記現像ユニットは複数の色毎に設けられ、該現像ユニットは上記潜像担持体に対して対面可能に設けられた回転支持体の周方向に沿ってそれぞれ配置されていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１記載の現像装置において、
   上記制御部は、上記トナーの補給量として、上記排出口近傍に保持されている現像剤量が補給開始時に排出されるのを見込んだ量を新たな補給量として設定可能であることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１乃至３のうちの一つに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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