JP4731735B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は画像露光により像担持体に形成された静電潜像(以下、単に潜像という)を現像剤により現像する現像部と、現像部に現像剤を補給する現像剤補給部を備えた画像形成装置に関し、特に現像部に補給すべき現像剤量を正確に現像剤補給部から補給するように構成された画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から種々の画像形成装置が知られており、中でも電子写真方式による画像形成装置が広く普及している。そのような画像形成装置には複写機、プリンタ(レーザビームプリンタ、LEDプリンタなど)、ファクシミリ装置などがある。これら画像形成装置は少なくとも露光により潜像を形成する像担持体と、像担持体に形成された潜像を現像剤で現像する現像手段を備えている。さらに画像形成装置には像担持体の現像画像を転写材に転写する転写手段、転写材上に転写された現像画像を定着する定着手段および転写材の搬送手段等が付加される。
【0003】
画像形成装置としてモノクロ画像形成装置とカラー画像形成装置があり、後者のカラー画像形成装置は複数(通常マゼンダ用、シアン用、イエロー用およびブラック用の4つ)の画像形成部を有する。
【0004】
図10は一般的なカラー画像形成装置の全体構成図である。カラー画像形成装置は装置本体Aに画像形成部としての4つのプロセスカートリッジ1が着脱自在に装着される。なおこれら4つのプロセスカートリッジ1はそれぞれイエロー、マゼンダ、シアンおよびブラック用である。各プロセスカートリッジ1には像担持体としての感光ドラム2が回転自在に装着され、その感光ドラムの外周に沿って1次帯電器3、現像部4等が配列され、さらに図示しないクリーニング部なども設けられる。感光ドラム2にはそれぞれ露光部7により各色の画像露光が照射される。各プロセスカートリッジ1の現像部3に現像剤を補給するために、それら上部における装置本体Aには現像剤補給部6がそれぞれ着脱自在に装着される。
【0005】
各感光ドラム2に接するようにして転写部5が設けられる。転写部5は1次転写部8と2次転写部9により構成され、1次転写部8は中間転写ベルト10と、中間転写ベルト10を駆動する駆動ローラ11および中間ローラ12と、各感光ドラム2に対向して中間転写ベルト10の裏側に配置された1次転写ローラ13を有する。また2次転写部9は2次転写ローラ14と押えローラ15を有している。
【0006】
装置本体Aには更に、転写材としての記録材Sを記録紙サイズ毎に収容する複数の給紙カセット16と、その記録紙Sをレジストローラ対17に搬送する給紙部18が設けられ、給紙部18にはピックアップローラ19、給紙ローラ対20〜23が設けられ、さらに装置本体Aに設けた差し込み口からの記録紙Sをレジストローラ対17に給送する給送ローラ対24が設けられる。装置本体Aには更に2次転写部9から搬送された記録紙Sを定着するための定着部25、および定着された記録紙Sを排出トレーに排出する排紙部26が設けられる。
【0007】
次に上記画像形成装置によりカラー画像を形成する工程を説明する。先ず矢印方向に定速回転する各感光ドラム2は1次帯電器3により一様に帯電され、次に各露光部部7の全部または一部により各色の画像露光がそれら表面に照射される。画像露光された各感光ドラム2には潜像が形成され、それらの潜像は次いで現像部4において現像材としてのカラートナーにより現像される。なお、これら現像画像はカラー現像画像であるが、モノクロ画像形成の場合はブラック用のプロセスカートリッジ1に装着された感光ドラム2のみにブラックの現像画像が形成される。
【0008】
次に各感光ドラム2に形成された現像画像は、1次転写部8において1次転写される。すなわち現像画像は各1次転写ローラ13に印加された1次転写バイアス電圧により矢印方向に定速走行する中間転写ベルト10上に転写(多重転写)される。中間転写ベルト10に転写された現像画像は、次いで2次転写部9において2次転写ローラ14と押えローラ15の間を通過する間に記録S上に転写される。なお記録紙Sはレジストローラ対17部分に予め停止・待機しており、転写タイミングに合わせて2次転写部9に給送される。
【0009】
2次転写部9で現像画像を転写した記録紙Sは、次に定着部25に搬送され、そこで加熱加圧により現像剤が溶融して定着され、さらに排紙部26から排紙トレーに排出される。
【0010】
各プロセスカートリッジ1にそれぞれ設けられた現像部4は、現像剤を収容する現像剤容器と、収容された現像剤を攪拌して現像スリーブに供給する攪拌手段と、現像スリーブ上に供給された現像剤の層厚を規制する現像ブレードを有し、その現像スリーブの現像剤が微小間隙で対峙する感光ドラム2上に供給される。各現像剤容器内には画像形成に必要な現像剤が予め充填されており、現像によって内部の現像剤量(充填レベル)が低下すると、現像剤補給部7から現像部4に自動的に現像剤が補給されるようになっている。
【0011】
図11は図10に示す現像剤補給部7部分の詳細断面図で、図12はその右側面図である。現像剤補給部6は現像剤Tを収容するための容器を兼ねた細長い本体30を有し、本体30内のほぼ中心部には複数の攪拌羽根を有する攪拌手段31が回転自在に支持され、本体30の下部には補給スクリュー32が回転自在に支持される。さらに本体30の底部には現像剤排出口33が設けられ、現像剤補給部6を装置本体Aに装着したとき、その現像剤補給口33が2点鎖線で示す現像部4の上部に開口する供給口に連通するようになっている。
【0012】
補給スクリュー32は図11の左側と右側ではスクリューの旋回方向が逆になっており、補給スクリュー32を時計回りに回転すると左右から前記現像剤補給口33に現像剤Tが移動して排出する。そして補給スクリュー33の1回転当たりの現像剤補給口から排出し現像部4内へ補給される現像剤量は常に一定である。
【0013】
現像剤補給部7を装置本体Aに装着したとき、攪拌手段32の回転軸34と補給スクリュー32の回転軸35の各端部は、装置本体A側に設けられた駆動部40における駆動軸41,42にそれぞれカップリングを介して着脱自在に連結される。連結に際しては、本体30の端部から平行に突出した2本のガイド筒体にそれぞれ駆動部40側から突出した2本のガイドピン43,44が挿入することにより正確な位置決めがなされる。
【0014】
駆動部40は駆動源としての駆動モータ45と、その駆動モー45タの出力軸に連結したギア機構46を有している。ギア機構46は図12に示すように複数のギアからなり、駆動モータ45の出力軸に同軸に結合した第1ギアG1と噛み合う第2ギアG2に回転数検出部47の検出軸48が連結されている。その第2ギアG2から第3ギアG3、第4ギアG4を経て前記駆動軸42を結合した第5ギアG5が噛み合い、第5ギアG5から更に第6ギアG6、第7ギアG7を経て前記駆動軸43を結合した第8ギアG8が噛み合っている。
【0015】
回転数検出手段47は発光素子と受光素子がスリット部を挟んで対向配置され、受光素子の出力信号は検出パルスとして制御出願50に伝送される。すなわち、検出軸48の先端部には90度間隔で4枚のフラグ49が設けられ、それら各フラグ49は検出軸48の回転により回転数検出手段47のスリット部を遮蔽し、それによって前記発光素子からの光が遮断され、受光素子からパルス状のフラグ検出信号(検出パルス)が制御手段50に伝送される。一方、現像部4の現像剤の充填量はレベル検出手段51により検出され、その検出信号も同様に制御手段50に伝送される。
【0016】
次に上記制御手段50により現像剤補給部6から現像部4への現像剤補給制御について説明する。現像部4内における現像剤の充填レベルは常にレベル検出手段51で監視され、その検出信号は制御手段50に伝送される。制御手段50はその検出値と予め設定されたレベルを比較し、例えば検出値が設定値から所定量低下したとき、その低下分(不足分)に相当する現像剤を現像剤補給部6から現像部4に補給するように駆動モータ45を駆動する。
【0017】
ここで、補給スクリュー32を回転させる駆動軸42と前記回転数検出手段47の検出軸48との回転比率をKとすると、前記低下分に相当する現像剤量が現像剤補給部6の補給スクリュー32を5回転させて補給する量に相当する場合には、回転数検出手段47により検出される回転数の積算値が5Kになるまで制御手段50は駆動モータ45を駆動制御する。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかし一般的なギア機構46の設計ではギア比率(歯車比率)が整数倍に設定されているので、回転数検出手段47の検出軸48の回転数と補給スクリュー32の回転数は正確には一致しない。そのため補給スクリュー32の停止角度(位相)はその都度変動する傾向がある。そして補給スクリュー32のスクリューと現像剤排出口33との間に形成される開口量δ(図11参照)は、補給スクリュー32が停止したときのスクリューの回転位相により変化するので、現像部4に補給される現像剤量もそれに応じてバラツキを生じる。
【0019】
そのため補給スクリュー32の回転制御を1回転(1ピッチ送り:図11におけるpt)あるいは数回転ずつ行うようにして現像剤Tを微量ずつ補給させようとしても、補給スクリュー32の1ピッチ分の送り量と回転数検出手段47で検出される回転数の位相が一致しない。従って、駆動モータ45の駆動・停止制御を反復すると、上記誤差分が積算されて補給量のズレも大きくなるという問題があった。
【0020】
図13に補給スクリュー32の1回転(360度)の位相と回転数検出手段47による回転数の検出パルス(フラグカウント)の関係を示す。この図から回転数検出手段47による回転数の検出パルスと補給スクリュー32の1回転の位相が一致しないことが分かる。特にカラー画像形成装置においては、各現像部4における現像剤の充填量のバラツキが大きくなると、感光ドラム2への現像剤供給量に変動は色合いのバラツキや画像濃度不安定等の画質劣化問題を起こす要因になる。そこで本発明は、従来の現像剤補給における上記問題の解決を課題とし、そのための新しい画像形成装置を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の画像形成装置は、画像露光により像担持体に形成された潜像を現像剤により現像する現像部と、現像剤を排出する現像剤排出口を有し、前記現像剤排出口から前記現像部に前記現像剤を補給する現像剤補給部と、前記現像剤補給部に回転可能に設けられ、回転することで現像剤排出口から前記現像剤を押し出す補給手段と、駆動源と、前記駆動源の出力軸と前記補給手段の回転軸とを連結する駆動継ぎ手機構を備え、前記補給手段を回転駆動する駆動手段と、前記駆動源の出力軸または前記駆動継ぎ手機構を形成する回転部材の軸を被検出部として、前記被検出部の回転数を検出するための回転数検出手段と、前記被検出部の回転数に基づいて前記駆動手段の駆動を制御し、前記現像剤補給部から前記現像部に補給する前記現像剤の補給量を制御する制御手段と、を有し、前記駆動継ぎ手機構は、前記被検出部の回転数を前記補給手段の回転数よりも大きくし、前記被検出部の回転数が前記補給手段の回転数の整数倍になるように構成したことを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
次に図面により本発明に係る画像形成装置の第1の実施形態を説明する。図1は本発明に係る画像形成装置の現像部4と現像剤補給部6の主要部を拡大して示す断面図であり、図2は図1における駆動部40の拡大断面図、図3は図2の右側面図、図4は図2におけるギア機構部分の断面図である。
【0024】
なお本実施形態の画像形成装置の全体構成は図10と同様であり、図1に示す現像部4および現像剤補給部6の本体30部分は図11と同様である。また図2〜図4に示す駆動部40については、そのギア比率の設定を除いて基本的な構成は図11及び図12と同様である。従ってこれらの図において図10〜図12と同じ部分は同一符号が付されている。
【0025】
図1において、現像剤補給部6の本体30内には攪拌手段31、補給手段としての補給スクリュー32および現像剤排出口33が設けられ、現像剤補給部6を装置本体Aに装着した状態で、その現像剤補給口33が2点鎖線で示すプロセスカートリッジ1における現像部4の上部に開口する供給口に連通する。補給スクリュー32は図11と同様左側と右側ではスクリューの旋回方向が逆になっており、補給スクリュー32を時計回りに回転すると現像剤Tは矢印のように左右から前記現像剤補給口33に移動し、その1回転当たりの現像剤補給口から現像部4内へ補給される現像剤量は常に一定である。
【0026】
現像剤補給部7を装置本体Aに装着したとき、攪拌手段32の回転軸34と補給スクリュー32の回転軸35の各端部は、装置本体A側に設けられた駆動部40における駆動軸41,42にそれぞれカップリングを介して連結される。なお連結に際してのガイド手段として本体30の端部から平行に突出した2本のガイド筒体とそれに対向して駆動部40側から突出した2本のガイドピン43,44が設けられて正確な位置決めがなされる。なおこれらガイドピン43,44は本体30の軸方向片側の支持機構としても作用する。
【0027】
駆動部40は駆動源としての駆動モータ45と、その駆動モータの出力軸に連結した駆動継ぎ手機構としてのギア機構46を有している。ギア機構は図2〜図4に示すように複数のギアからなり、駆動モータ45の出力軸に同軸に結合した第1ギアG1と噛み合う回転部材である第2ギアG2に回転数検出部47の被検出部である検出軸48が連結されている。その第2ギアG2から第3ギアG3、第4ギアG4を経て前記駆動軸42を結合した第5ギアG5が噛み合い、第5ギアG5から更に第6ギアG6、第7ギアG7を経て前記駆動軸43を結合した第8ギアG8が噛み合っている。
【0028】
回転数検出手段47には発光素子と受光素子がスリット部を挟んで対向配置され、受光素子の出力信号が制御出願50に伝送される。検出軸48の先端部には90度間隔で4枚のフラグ49が設けられ、それら各フラグ49は検出軸48の回転により回転数検出手段47のスリット部を遮蔽し、それによって前記発光素子からの光が遮断され、受光素子からパルス状のフラグ検出信号が制御手段50に伝送される。
【0029】
一方、現像部4の現像剤の充填量はレベル検出手段51により検出され、その検出信号は制御手段50に伝送される。レベル検出手段51としては例えば光学式、インダクタンス式、静電容量式などの検出装置を使用することができる。制御手段50は例えばCPU(中央演算装置)、記憶部および入出力部などを備えたマイクロコンピュータ装置、およびその制御手段の制御信号を増幅して駆動モータ45を駆動するサイリスタ駆動部等により構成される。
【0030】
本実施形態では、回転数検出手段47の検出軸48が駆動モータ45のギアG1と噛み合うギアG2に結合されている。そしてこの検出軸48が1回転する毎に4つのフラグ49が回転数検出手段47における発光素子と受光素子の間を遮蔽し、それによって4/回転の検出パルスが制御手段50に伝送される。一方、本発明は前記のように回転数検出手段47における検出軸48と補給スクリュー32の回転数が整数比になるようにギア機構46のギア比を設定することに特徴がある。
【0031】
図8にギア機構46を構成する各ギア、特に本発明に関係するG1〜G5、およびG8の設定関係を示す。図8から分かるように、本実施形態では検出軸48を回転させるギアG2と補給スクリュー32を回転させるギアG5の減速比は3.00に設定されており、両軸の回転数比は1/3となっている。したがって補給スクリュー32の1回転につき、検出パルスは3×4=12だけ出力する。
【0032】
次に上記画像形成装置の動作、特に現像部4の現像剤補給制御について説明する。例えば図1に示すレベル検出手段51が現像部4の現像剤レベルの低下を検出すると、その検出信号は制御手段50に伝送される。制御手段50はそれを受け、例えば現像部4における現像剤レベルを設定された値に回復には、補給スクリュー32の1回転分の現像剤を現像部4に補給すればよいと判断し、先ず駆動モータ45を駆動して補給スクリュー32による現像剤Tの補給を開始する。
【0033】
駆動モータ45の駆動により回転数検出手段47の検出軸48が回転し、その1回転ごとに4つのフラグ49をカウントし、4つの検出パルスが制御手段50にフィードバックされる。制御手段50はその検出パルスが12に達したとき、すなわち補給スクリュー32が1回転したときに駆動モータ45を停止する。これによって補給スクリュー32は正確に1回転して停止するので、現像部4への現像剤の補給量も正確に制御される。
【0034】
図5に補給スクリュー32の1回転(360度)の位相と回転数検出手段47による検出パルス(フラグカウント)の関係を示す。この図から回転数検出手段47による回転数の検出値と補給スクリュー32の1回転の位相が一致していることが分かる。特にカラー画像形成装置においては、各現像部4における現像剤の充填量のバラツキが押えられるので、感光ドラム2への現像剤供給量が安定し、色合いのバラツキや画像濃度不安定等の画質劣化問題を起こすことも効果的に回避できる。
【0035】
(第2の実施形態)
図6は第2の実施形態における駆動部40の断面図、図7は図6の右側面図である。これらの図は第1の実施形態である図2,3に準じて示されており、それらと同じ部分には同一符号が付されている。
【0036】
この第2の実施形態が第1の実施形態と異なる部分は、出力軸が本体の両側から突出する構造の駆動モータ45を使用し、その一方の出力軸に回転数検出手段47の検出軸48が同軸的に直結されている点であり、そのほかの部分は同一である。従って第2の実施形態における画像形成装置の全体構成、現像剤補給部6、制御系統などは第1の実施形態と同様なので、それらの重複する説明は省略する。
【0037】
このように検出軸48を駆動モータ45の出力軸に同軸的に直結すると、回転数検出手段47における検出軸48と補給スクリュー32の回転数の整数比を大きくできるので、補給スクリュー32による現像剤補給制御をより高精度(または高分解能)で行うことができる。
【0038】
図9は第2の実施形態におけるギア機構46を構成する各ギア、特に本発明に関係するG1〜G5、およびG8の設定関係を示す。図9から分かるように、本実施形態では検出軸48を回転させる駆動モータ45の出力軸と補給スクリュー32を回転させるギアG5の減速比は18.00に設定されており、両軸の回転数費は1/18となっている。したがって補給スクリュー32の1回転につき、検出パルスは18×4=72だけ出力する。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る画像形成装置は現像剤補給部の補給手段の回転数を制御するため、駆動手段の回転数検出手段を設け、その回転数を検出する検出軸が駆動手段を構成する駆動源の出力軸または駆動継ぎ手機構における軸に連結され、前記駆動継ぎ手機構は検出軸と補給手段の回転数が整数比になるよう構成したことを特徴とする。そのため回転数検出手段による回転数の検出値と補給手段の1回転の位相が一致し、それによって現像剤の補給バラツキを最小限に押えることが可能となる。
【0040】
特にカラー画像形成装置においては、各現像部における現像剤の充填量のバラツキが押えられるので、感光ドラムへの現像剤供給量が安定し、色合いのバラツキや画像濃度不安定等の画質劣化問題を起こすことを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施形態における第1現像部4と現像剤補給部6の主要部を拡大して示す断面図である。
【図2】図1における駆動部40の拡大断面図である。
【図3】図2の右側面図である。
【図4】図2におけるギア機構部分の断面図である
【図5】第1の実施形態において、補給スクリュー32の1回転(360度)の位相と回転数検出手段47による検出パルス(フラグカウント)の関係を示す図である。
【図6】第2の実施形態における駆動部40の断面図である。
【図7】図6の右側面図である。
【図8】ギア機構46を構成する各ギア、特に本発明に関係するG1〜G5、およびG8の設定関係を示す表である。
【図9】第2の実施形態におけるギア機構46を構成する各ギア、特に本発明に関係するG1〜G5、およびG8の設定関係を示す表である。
【図10】一般的なカラー画像形成装置の全体構成図である。
【図11】図10に示す現像剤補給部7部分の詳細断面図である。
【図12】図11の右側面図である。
【図13】図11における補給スクリュー32の1回転(360度)の位相と回転数検出手段47による検出パルス(フラグカウント)の関係を示す図である。
【符号の説明】
1 プロセスカートリッジ
2 感光ドラム
3 1次帯電器
4 現像部
5 転写部
6 現像剤補給部
7 露光部
8 1次転写部
9 2次転写部
10 中間転写ベルト
11 駆動ローラ
12 中間ローラ
13 1次転写ローラ
14 2次転写ローラ
15 押えローラ
16 給紙カセット
17 レジストローラ対
18 給紙部
19 ピックアップローラ
20〜24 給紙ローラ対
25 定着部
26 排紙部
30 本体
31 攪拌手段
32 補給スクリュー
33 現像剤排出口
34〜35 回転軸
40 駆動部
41〜42 駆動軸
43〜44 ガイドピン
45 駆動モータ
46 ギア機構
47 回転数検出部
48 検出軸
49 フラグ
50 制御手段
51 レベル検出手段
Claims (4)
- 画像露光により像担持体に形成された潜像を現像剤により現像する現像部と、
現像剤を排出する現像剤排出口を有し、前記現像剤排出口から前記現像部に前記現像剤を補給する現像剤補給部と、
前記現像剤補給部に回転可能に設けられ、回転することで現像剤排出口から前記現像剤を押し出す補給手段と、
駆動源と、前記駆動源の出力軸と前記補給手段の回転軸とを連結する駆動継ぎ手機構を備え、前記補給手段を回転駆動する駆動手段と、
前記駆動源の出力軸または前記駆動継ぎ手機構を形成する回転部材の軸を被検出部として、前記被検出部の回転数を検出するための回転数検出手段と、
前記被検出部の回転数に基づいて前記駆動手段の駆動を制御し、前記現像剤補給部から前記現像部に補給する前記現像剤の補給量を制御する制御手段と、
を有し、
前記駆動継ぎ手機構は、前記被検出部の回転数を前記補給手段の回転数よりも大きくし、前記被検出部の回転数が前記補給手段の回転数の整数倍になるように構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 前記補給手段は、補給スクリューで構成され、前記駆動継ぎ手機構は、ギア機構で構成され、該ギア機構は、前記被検出部の回転数が前記補給スクリューの回転数の整数倍になるようなギア比を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記補給手段は、回転数に比例した量の前記現像剤を前記現像剤排出口から押し出すことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記被検出部には複数のフラグが設けられ、前記回転数検出手段は、前記フラグを検出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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