JP4377512B2 - 画像形成装置の現像装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタや複写機などに代表される画像形成装置の現像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば周知の電子写真プロセスを用いて画像を形成する画像形成装置においては、像担持体となる感光体を所定の電位に帯電させ、次に像露光を行い感光体上に静電潜像を記録形成し、この静電潜像を保持した感光体表面に現像剤を供給して静電潜像を現像し、感光体上にトナー像を形成する。感光体上に形成されたトナー像は、記録材(主に紙である)に転写、定着され、印刷物として画像形成装置から排出される。
【0003】
ところで、この種の画像形成装置に用いられる現像装置としては、従来、現像部とトナー貯蔵部とから構成されるものが一般に普及している。ここで、現像部は、現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤を感光体に供給搬送する現像ローラと、前記現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサを含んだ部分を意味する。また、トナー貯蔵部は、トナーを収容するトナー収容部と、前記トナー収容部からトナーを繰り出すトナー繰出手段を含んだ部分を意味する。
【0004】
そして、上記の様な現像装置においては、現像剤収容部内の現像剤中のトナーが消費され、現像剤中のトナー濃度が予め設定されたトナー濃度基準値よりも低くなった場合にトナー濃度センサがこれを検出し、トナー貯蔵部内のトナーを現像剤収容部に補給するようトナー繰出手段を制御するようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の様にトナー貯蔵部から現像部にトナーをダイレクトに補給する構成の場合には、現像部内の現像剤と、新たに補給されたトナーとの撹拌混合が充分に行われていない状態で感光体表面に供給されてしまい、濃度むらのあるトナー像が形成されたり、用紙背景部にトナー汚れを帯びた印刷物が生成されてしまうなどの問題が生じていた。上記の問題は、特に現像装置の高速化を図った場合に発生しやすく、高速化に対応可能な現像装置を実現させる上でも課題の一つとなっている。
【0006】
そこで、上記の問題を解決すべく、トナー貯蔵部と現像部との間に混合撹拌室を介在させ、トナー貯蔵部から繰り出されたトナーを現像部へ補給するに先立ち、撹拌室で現像剤と混合させ、トナーの摩擦帯電状態等を安定させた上で、現像部に補給するようにした構成の現像装置が、本発明者らにより先に提案されている(特開平10−177293号公報参照)。
【0007】
本発明は、特開平10−177293号公報に開示された現像装置の改良であり、その目的とするところは、トナー貯蔵部、予備混合撹拌部および現像部における現像剤およびトナーの供給搬送制御の信頼性が向上された現像装置を実現することにある。また、長時間の連続印刷を行った場合でも安定した画像が得られる現像装置を実現することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、補給用トナーを貯蔵するトナー貯蔵部と、現像ローラによって静電潜像を保持した像担持体に現像剤を供給して該像担持体上にトナー像を形成すべく、現像剤収容部で構成され、該収容部内の底部に搬送ローラ、該搬送ローラの上部で且つ前記像担持体表面に対向する位置に複数の現像ローラを有し、前記搬送ローラと前記複数の現像ローラは、それぞれ円周方向の複数個所に所定極性の磁極を有する回転不能の磁石ローラと外周部に回転可能なスリーブ部材を有し、前記複数の現像ローラのうち、最上部の現像ローラのスリーブ部材は前記像担持体と同方向に回転し、最上部以外の現像ローラのスリーブ部材は前記像担持体とは逆方向に回転し、前記搬送ローラ及び前記複数の現像ローラのスリーブ部材の回転により、前記収容部底部の現像剤を、前記最上部の現像ローラまで汲み上げて搬送させ、汲み上げられた現像剤は、前記最上部の現像ローラと前記最上部の現像ローラに隣接した現像ローラの間に設けられた現像剤分配部材によって第1の現像剤層と第2の現像剤層に分配されて、各々の現像領域に搬送される現像部と、前記トナー貯蔵部及び現像部間に設けられ、最上部の現像ローラのスリーブ部材の回転によって前記現像部から現像領域を通過した現像剤が搬入される位置に開閉部材を有し、前記トナー貯蔵部からのトナーと前記現像部からの現像剤とを混合して前記現像部に現像剤を補給する予備混合攪拌部と、前記トナー貯蔵部に設けられたトナーを繰り出すトナーフィードローラ、前記予備混合攪拌部に設けられ、前記現像部に現像剤を補給する現像剤フィードローラ、及び前記開閉部材の駆動を制御する制御装置と、を備えた画像形成装置の現像装置において、前記予備混合攪拌部は、当該攪拌部内の現像剤量を検出する現像剤量検出手段を備え、前記制御装置は、前記現像剤フィードローラの動作停止後に前記開閉部材を開き、前記現像剤量検出手段から規定量である旨の信号を受信すると前記開閉部材を閉鎖させることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【0010】
本発明に係る現像装置は、現像部と、予備混合撹拌部と、トナー貯蔵部の3つに大別される。以下、各部分ごとの構成を図1に基づき説明する。
【0011】
図1において、2は現像部の全体を示している。現像部2を構成する現像剤収容部2a(以下「現像容器」と称する)には、トナーおよびキャリアを含む二成分系粉体現像剤Dが収容され、現像剤Dは通常は現像容器2aの底部にためられている。現像容器2aの下部には、現像剤Dをくみ上げ搬送するための搬送ローラ2bが支持されている。搬送ローラ2bは、例えば円周方向の複数箇所に所定極性の磁極を備えた回転不能の磁石ローラ(図示せず)と、前記磁石ローラの外周部に設けられた回転可能なスリーブ部材(図示せず)とから構成され、前記スリーブ部材を矢印b方向へ回転させることにより現像剤Dの搬送が行われる構成となっている。なお、搬送ローラ2bの構成は、上述の構成に限らず、磁石を持たないパドルローラ等によって行われても構わない。
【0012】
現像容器2aにおいて、像担持体である感光体1表面と対向する部位には、現像剤供給手段である現像ローラ2c,2d,2eが設けられている。なお、本発明は現像ローラの数を特定するものではないが、本例においては3本の現像ローラを用いた場合を例示して説明する。
【0013】
現像ローラ2c,2d,2eは、上述の搬送ローラ2bと同様、例えば円周方向の複数箇所に所定極性の磁極を備えた回転不能の磁石ローラ(図示せず)と、前記磁石ローラの外周部に設けられた回転可能なスリーブ部材(図示せず)とから構成されている。3本の現像ローラの内、感光体移動方向上流側に設けられた現像ローラ2cは矢印c方向(時計方向)へ回転するように設けられ、他の現像ローラ2d,2eはそれぞれ矢印d方向、矢印e方向(いずれも反時計方向)へ回転するように設けられている。
【0014】
なお、図1において、2fは現像ローラ2cと現像ローラ2dの間に設けられた現像剤分配部材、2gは現像ローラ2cに保持された現像剤を現像ローラ2cから掻き取るためのスクレーパ、2hはスクレーパ2gを滑り落ちて来た現像剤に撹拌混合作用を施す混合撹拌器である。
【0015】
また、現像ローラ2eの近傍に設けられた部材に関して、2iは現像ローラ2eに保持された現像剤を現像ローラ2eから掻き取るためのスクレーパ、2jはスクレーパ2iに案内されながら導入されて来る現像剤中のトナー濃度を検出する第1トナー濃度検出手段となるトナー濃度センサ(例えば透磁率センサからなる)である。さらに、2kは現像工程によって感光体1表面に付着したキャリア粒子を除去するためのキャリアキャッチローラである。
【0016】
上記構成において、搬送ローラ2bによってくみ上げ搬送されて来た現像剤Dは、最初に現像ローラ2eの背面、すなわち感光体1表面と対向しない側の面に送り渡される。次に現像ローラ2eによって搬送される現像剤は、現像ローラ2eの上方に配置された現像ローラ2dの背面に送り渡されて分配部材2fへ送り込まれる。分配部材2fに送り込まれた現像剤は、現像ローラ2dおよび分配部材2f間を通過し矢印D1方向に搬送される第1の現像剤層と、分配部材2fの背後を更に進み、現像ローラ2cおよび分配部材2f間を通過し矢印D2方向に搬送される第2の現像剤層とに分配される。
【0017】
分配された現像剤の内、第1の現像剤層をなす現像剤は、現像ローラ2dおよび現像ローラ2eによって感光体1表面に対し接触しながら搬送され、感光体1上の静電潜像の現像に供される。なお、現像ローラ2eでの現像領域を通過した現像剤はスクレーパ2iによって現像ローラ2eから掻き取られ、トナー濃度センサ2jを経て、現像容器2aの底部に戻される。一方、第2の現像剤層をなす現像剤は、現像ローラ2cによって感光体1表面に対し接触しながら搬送され、感光体1上の静電潜像の現像に供される。なお、現像ローラ2cでの現像領域を通過した現像剤はスクレーパ2gによって現像ローラ2cから掻き取られて落下し、混合撹拌器2hを経て現像容器2aの底部に戻される。
【0018】
以上が本発明に係る現像装置の一部をなす現像部の構成に関する説明である。なお、トナー濃度センサ2jの出力は図1に示すように制御装置5に入力されるように構成されている(詳細は後述する)。
【0019】
次に予備混合撹拌部の構成を説明する。
【0020】
図1において、3は予備混合撹拌部の全体を示している。予備混合撹拌部3は先に述べた現像部2と、後に説明するトナー貯蔵部4との間に配置される。予備混合撹拌部3を構成する撹拌室3aの一部には、現像ローラ2cによって搬送されて来た現像剤を取り込むための搬入口3bが設けられており、現像剤を撹拌室3aに搬入しない時は搬入口3bは、規制手段となる開閉部材3cによって閉鎖されている。開閉部材3cは、搬入口3bを開けた際には開閉部材3cの先端が破線で示すように現像ローラ2cに接触し、開閉部材3c自身がスクレーパとして機能する構成となっている。
【0021】
また、撹拌室3aには、現像ローラ2c側から送り込まれた現像剤と、後に述べるトナー貯蔵部4から繰り出されたトナーとを混合撹拌させる撹拌部材3d,3eが回転駆動可能に支持されている。撹拌室3aの底部には、現像剤を現像部2へ繰り出すための現像剤繰出手段となる現像剤フィードローラ3fが回転駆動可能に支持されている。
【0022】
なお、図1において、3gは撹拌室3a内の現像剤中のトナー濃度を検出する第2トナー濃度検出手段となるトナー濃度センサ(例えば透磁率センサからなる)、3hは撹拌室3a内の現像剤の量を検出する現像剤量検出手段となる現像剤レベルセンサ(例えば磁気ブリッジ式濃度センサ、振動式センサからなる)、3iは現像剤フィードローラ3fの外周面に接触可能に配置されたプレート部材である。
【0023】
以上が本発明に係る現像装置の一部をなす予備混合撹拌部の構成に関する説明である。なお、トナー濃度センサ3gおよび現像剤レベルセンサ3hの出力は図1に示すように制御装置5に入力されるように構成されている(詳細は後述する)。また、開閉部材3cおよび現像剤フィードローラ3fは、それぞれ駆動装置6,7を介して制御装置5に接続されている(詳細は後述する)。
【0024】
続いて、トナー貯蔵部の構成を説明する。
【0025】
図1において、4はトナー貯蔵部の全体を示している。トナー貯蔵部4を構成するトナー収容部4a(以下「トナー容器」と称する)には、現像剤に混合されるトナーTのみが収容されている。トナー容器4aの底部には、トナーTを繰り出すためのトナー繰出手段となるトナーフィードローラ4bが回転駆動可能に支持されており、トナーフィードローラ4bは、駆動装置8を介して制御装置5に接続されている(詳細は後述する)。
【0026】
なお、4cはトナーフィードローラ4bの外周面に接触可能に配置されたプレート部材である。
【0027】
次に印刷時における一連の動作を説明する。
【0028】
印刷開始前の状態として、現像部2には当然のことながらトナーとキャリアを含む二成分系粉体現像剤Dが収容されている。また、撹拌室3aにも予め所定量の現像剤が収容されており、トナー容器4aにはトナーTのみが収容されている。
【0029】
印刷開始信号が発せられると、感光体1が矢印a方向への移動を開始するとともに、現像部2では現像ローラ2c,2d,2e、搬送ローラ2bおよびキャリアキャッチローラ2kが回転を開始する。また、予備混合撹拌部3では撹拌部材3d,3eが一定時間回転し、撹拌室3a内の現像剤を一定値に摩擦帯電させる。
【0030】
印刷を続ける内に現像部2内の現像剤中のトナーが消費し、現像剤中のトナー濃度は減少して行く。現像部2に設けたトナー濃度センサ2jが、トナー濃度が低下したことを検出すると、制御装置5に対しトナー補給信号が発せられる。
【0031】
トナー補給信号を受けると制御装置5は、予備混合撹拌部3の現像剤フィードローラ3fの駆動装置7を動作させ、現像剤フィードローラ3fを予め設定された時間だけ回転させ、現像剤を現像部2へ供給する。そして、予備混合撹拌部3から現像部2に供給された現像剤は、現像ローラ2cから解放されてスクレーパ2gを滑り落ちて来た現像剤とともに混合撹拌器2hに送り込まれ、混合撹拌器2hにて混合撹拌された上で現像容器2aの底部に送られる。
【0032】
現像剤フィードローラ3fからの現像剤の繰り出し動作を停止させると、次に制御装置5は開閉部材3cの駆動装置6を動作させ、開閉部材3cを所定期間だけ開く。これにより現像ローラ2cから解放された現像剤が撹拌室3a内に搬入され、現像部2への供給により不足した分の現像剤が補充される。
【0033】
撹拌室3aに搬入された現像剤の量は、現像剤レベルセンサ3hにより監視されており、現像剤が現像剤レベルセンサ3hの位置に達すると現像剤レベルセンサ3hは規定量に達したことを知らせる信号を制御装置5に発信する。この信号を受けて制御装置5は駆動装置6を介して開閉部材3cを閉鎖させる。
【0034】
上記のようにして撹拌室3a内に搬入された現像剤は、撹拌部材3d,3eによって撹拌されるとともに、トナー濃度センサ3gによってトナー濃度の検出が行われる。ここで、トナー濃度センサ3gから制御装置5にトナー補給信号が送信された場合には、制御装置5はトナーフィードローラ4bの駆動装置8を作動させ、トナー容器4a内のトナーTを撹拌室3aに供給させる。
【0035】
以上の動作が印刷中に繰り返し行われることにより、現像部2内には常にトナー濃度および帯電状態の安定した現像剤が供給されので、供給後、直ちに搬送ローラ2bによって現像ローラ2c,2d,2eへ送り込まれたとしても、濃度むらやトナー汚れのない印刷物が得ることができるようになる。
【0036】
次に、本現像装置における各部材の配置や形状構成等、細部についての説明をしておくこととする。
【0037】
撹拌室3a内に設けたトナー濃度センサ3gには、現像剤のかさ密度を測定する透磁率センサを用いた。また、トナー濃度センサ3gは、撹拌部材3eの下方に配置することで現像剤が効率よくトナー濃度センサ3gの上部を通過し、トナー濃度の値を安定して検出できるように配慮した。また、トナー濃度センサ3gは現像剤フィードローラ3fに対しても近い位置に設けられているため、現像部2に供給される現像剤のトナー濃度を正確に検出できるという利点も有する。
【0038】
また、現像剤フィードローラ3fは、図2に示すように円柱体の一部に平面部31fを形成した形状構成をしている。なお、本例では平面部31fを1箇所しか設けていないが、複数箇所に設けたものであってもよい。
【0039】
図3は現像剤フィードローラ3fの駆動装置の構成を示す要部拡大図である。現像部2のトナー濃度センサ2jからの信号により現像剤フィードローラ3fを駆動させるモータ71は作動し、現像剤フィードローラ3fが回動を開始する。モータ71のモータシャフトには、一部に切欠部72aを備えた円板72が設けられ、円板72が光学式センサ73の位置から回動を開始し、もう一方の光学式センサ74の位置で円板72の切欠部72aをセンサ74が検知すると、その信号に基づき、円板72がセンサ74の位置に停止する。これによって円板72と連動しているモータシャフトが停止し、現像剤フィードローラ3fが停止する。
【0040】
図4(1)および図4(2)は現像剤フィードローラの周辺構成を示す概略図である。図4において、3fは現像剤フィードローラ、3aは撹拌室の壁面、3iはプレート部材である。上述のセンサ74の位置で現像剤フィードローラ3fが停止した場合は、図4(1)に示すように現像剤フィードローラ3fに形成された平面部31fがプレート部材3iと平行な状態になり、これによって形成される隙間を通じて撹拌室3aから現像部2への現像剤供給が可能となる。
【0041】
センサ74での停止時間を制御装置5で制御することで現像部2への現像剤供給量を正確に制御することが可能になる。センサ74の位置で一定時間停止した後、現像剤フィードローラ3fはセンサ73の位置に戻り、図4(2)に示すように、現像剤フィードローラ3fの平面部31fがプレート部材3iに対し平行状態をなさなくなり、撹拌室3aからの現像剤の繰り出しが阻止される。
【0042】
図5は本発明の他の実施例を示す構成図である。図5のように現像ローラを増設したりすると、現像容器2a内のスペースが少なくなる。従って、このような場合には、予備混合撹拌部3を現像部2の外に設置するのが好ましいこともある。
【0043】
本実施例においても、撹拌室3aには、トナー貯蔵部4から補給されるトナーTと現像ローラ2cから解放された現像剤とが撹拌室3aで混合撹拌される。
【0044】
撹拌室3aと現像容器2aは、現像剤搬入路20と、現像剤排出路21によって接続されており、現像剤搬入路20には、現像ローラ2c側から搬入されて来た現像剤を撹拌室3a側へ搬送するマグネットローラ20aが設けられており、現像剤排出路21には、撹拌室3aから送り出された現像剤を現像部2側へくみ上げ搬送するマグネットローラ20bが設けられている。
【0045】
なお、22は撹拌室3aからの現像剤の排出を規制するために上下動可能に設けられた開閉部材である。
【0046】
図6はさらに本発明の他の実施例を示す構成図であり、予備混合撹拌部3のみならずトナー貯蔵部4も現像部2の外部に配置した点で図5の構成と異なっている。現像部2の小型化を図り、かつ多量印刷に対応させるためには、トナー容器4aに多量のトナーを収納できるようにする必要があり、トナー貯蔵部4の大型化は必至である。そこで、図6のように現像部2と別体に設けられた予備混合撹拌部3の上部にトナー貯蔵部4を位置させている。
【0047】
本例において現像剤搬入路20は勾配をつけて現像剤を自然落下させる構造となっている。撹拌室3aにて予備撹拌された現像剤は、現像剤排出路21に導かれ、図5の構成と同様、マグネットローラ20bにより現像部2へ搬送される。
【0048】
【発明の効果】
本発明によれば、トナー貯蔵部、予備混合撹拌部および現像部における現像剤およびトナーの供給搬送制御の信頼性が向上された画像形成装置の現像装置を提供することができる。また、長時間の連続印刷を行った場合でも安定した画像を得ることが可能な画像形成装置の現像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の現像装置の一実施例を示す概略構成図。
【図2】現像剤フィードローラの構成を示す斜視図。
【図3】現像剤フィードローラの駆動装置の構成を示す要部拡大図。
【図4】現像剤フィードローラによる現像剤の繰り出しの様子を示す説明図。
【図5】本発明の他の実施例を示す概略構成図。
【図6】本発明の他の実施例を示す概略構成図。
【符号の説明】
1…感光体、2…現像部、3…予備混合撹拌部、4…トナー貯蔵部、5…制御装置、6,7,8…駆動装置。
Claims (3)
- 補給用トナーを貯蔵するトナー貯蔵部と、
現像ローラによって静電潜像を保持した像担持体に現像剤を供給して該像担持体上にトナー像を形成すべく、現像剤収容部で構成され、該収容部内の底部に搬送ローラ、該搬送ローラの上部で且つ前記像担持体表面に対向する位置に複数の現像ローラを有し、
前記搬送ローラと前記複数の現像ローラは、それぞれ円周方向の複数個所に所定極性の磁極を有する回転不能の磁石ローラと外周部に回転可能なスリーブ部材を有し、
前記複数の現像ローラのうち、最上部の現像ローラのスリーブ部材は前記像担持体と同方向に回転し、最上部以外の現像ローラのスリーブ部材は前記像担持体とは逆方向に回転し、
前記搬送ローラ及び前記複数の現像ローラのスリーブ部材の回転により、前記収容部底部の現像剤を、前記最上部の現像ローラまで汲み上げて搬送させ、汲み上げられた現像剤は、前記最上部の現像ローラと前記最上部の現像ローラに隣接した現像ローラの間に設けられた現像剤分配部材によって第1の現像剤層と第2の現像剤層に分配されて、各々の現像領域に搬送される現像部と、
前記トナー貯蔵部及び現像部間に設けられ、最上部の現像ローラのスリーブ部材の回転によって前記現像部から現像領域を通過した現像剤が搬入される位置に開閉部材を有し、前記トナー貯蔵部からのトナーと前記現像部からの現像剤とを混合して前記現像部に現像剤を補給する予備混合攪拌部と、
前記トナー貯蔵部に設けられたトナーを繰り出すトナーフィードローラ、
前記予備混合攪拌部に設けられ、前記現像部に現像剤を補給する現像剤フィードローラ、及び前記開閉部材の駆動を制御する制御装置と、を備えた画像形成装置の現像装置において、
前記予備混合攪拌部は、当該攪拌部内の現像剤量を検出する現像剤量検出手段を備え、
前記制御装置は、前記現像剤フィードローラの動作停止後に前記開閉部材を開き、前記現像剤量検出手段から規定量である旨の信号を受信すると前記開閉部材を閉鎖させることを特徴とする画像形成装置の現像装置。 - 前記現像剤フィードローラの駆動軸に、前記駆動軸の位置を検出する位置検出手段を設け、前記位置検出手段の出力信号を前記制御装置に送ることにより、前記現像剤フィードローラの回動を制御することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置の現像装置。
- 前記現像剤フィードローラは、円柱体の側面に少なくとも一面以上の平面部を有することを特徴とする請求項2記載の画像形成装置の現像装置。
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