JP5627758B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、像担持体上に形成された静電像に現像剤を付着させて可視像化する電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機等の画像形成装置に使用される現像装置を備える画像形成装置に関するものである。
近年、複写機、プリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、省スペースを達成するために装置本体の小型化の要求が強くなっており、特に、フルカラー方式の画像形成装置においては、現像装置を複数用いるため、小型化の要望が強い。このような要望に応えられる現像装置の発明として、特許文献1に記載の発明が存在する。
特許文献1に記載の現像装置は、現像スリーブへ現像剤を供給する現像室、現像後の現像剤を現像容器内に回収する撹拌室が備え、現像室及び撹拌室の位置関係が上下に配置される。この様な位置関係を本願の図2を参照して説明する。
図2の現像装置1には、『現像剤の循環手段』である2本の搬送スクリュー5、6が上下に配置されるといった特徴がある。現像装置1は、現像剤を収容した現像容器2を備える。感光ドラム10に対向する現像容器2の部位には開口部2aが形成される。この開口部2aには、『現像剤担持体』である現像スリーブ8が設けられる。
また、現像容器2の内壁には、開口部2aに向かって延びる隔壁7が形成される。この隔壁7は現像室3及び撹拌室4を区画し、現像室3は現像容器2の内部で上方に配置され、撹拌室4は現像容器2の内部で下方に配置される。これらの現像室3及び撹拌室4の内部には、現像剤を撹拌及び搬送し、現像容器2の内部を循環する循環手段として第1搬送スクリュー5及び第2搬送スクリュー6が設置される。第1搬送スクリュー5は現像室3の内部の現像剤を現像スリーブ8へと搬送する。第2搬送スクリュー6は、トナー補給口(不図示)から撹拌室4の内部で第2搬送スクリュー6の上流側に供給されるトナーと撹拌室4の内部に既にある現像剤を撹拌しながら搬送し、現像剤のトナー濃度を均一化する。
こうした縦撹拌型の現像装置1の構成によれば、現像室3及び撹拌室4が鉛直方向に並べられることから、水平方向の占有スペースが小さくて済む。このために、例えば、複数の現像装置1を水平方向に並列搭載するタンデム方式等のカラー画像形成装置でも水平方向における小型化が可能となる。
こうした縦撹拌型の現像装置1では、例えば、図2の矢印aに示されるように、現像剤は、現像スリーブ8の内部に非回転に設けられた『磁界発生手段』であるマグネットローラ8aの磁極N1により現像スリーブ8に汲み上げられる。この場合に、磁極N1は現像容器2の内部に配置されている。
現像スリーブ8が回転すると、現像剤は、磁極S1、現像スリーブ8が感光ドラム10側に露出する部分の磁極N2へと順に搬送されることにより、現像容器2の内部から外部へと搬送される。それから、現像剤は、現像スリーブ8及び感光ドラム10が対向する部分の磁極S2のある現像領域に至る。こうした現像剤の搬送途中では、現像剤の層厚は、『現像剤規制部材』である現像剤規制ブレード9、及び、これと対向する位置にある磁極S1の協同で、磁気的に規制される。そして、現像剤の薄層化が達成され、現像領域において静電像が現像される。
現像領域において現像に供されないで残った現像剤は、現像スリーブ8の回転方向で現像領域の下流にある磁極N3で現像容器2の内部に搬送される。現像容器2の内部側に位置する隣り合う同極の磁極N1、N3の反発磁界により、現像剤は、現像スリーブ8から除去されて現像容器2の内部の下側部分に区画される撹拌室4に回収される。
このような場合に、現像スリーブ8の回転に伴って、現像剤は、横撹拌型の現像装置のように現像室に回収されることはなく、図2の矢印cに示されるように、現像室3の鉛直下方に区画される撹拌室4に回収される。そのために、現像室3の内部には、常に撹拌室4で十分に撹拌された現像剤のみが存在する。こうして、現像スリーブ8には常に均一な濃度の現像剤が供給され、スラスト方向の画像ムラや濃度差が無い均一な画像が得られる。
一方で、画像形成装置には、様々なメディアへの対応性が求められる。例えば、プロセススピードが複数設定され、厚いシートの場合にはプロセススピードが遅く設定される。このときに、第2搬送スクリュー6の現像剤搬送能力が現像スリーブ8の現像剤搬送能力に比較して小さく設定されると、現像剤が第2搬送スクリュー6の上流側に堆積して現像剤の循環バランスが崩れる。そのために、現像スリーブ8及び第2搬送スクリュー6を独立に駆動させ、それぞれのプロセススピードで最適な回転数に設置することで、どのプロセススピードでも現像剤の循環バランスが崩れないようにされている。
しかしながら、前述した特許文献1に記載の縦撹拌型の現像装置1の構成では、現像剤を搬送するにあたって以下の問題が存在する。
現像スリーブ8及び第2搬送スクリュー6では慣性力に差がある。そのことから、駆動停止開始信号に基づいて現像スリーブ8の回転が停止するまでの停止所要時間、及び、駆動停止開始信号に基づいて第2搬送スクリュー6の回転が停止するまでの停止所要時間の間には差ができる。
仮に現像スリーブ8のモータ11及び第2搬送スクリュー6のモータ12に駆動停止開始信号を同時に送る場合を想定する。この場合に、停止所要時間の差によって、例えば現像スリーブ8が第2搬送スクリュー6よりも長く回転し、より多くの現像剤が現像室3から現像スリーブ8を介して撹拌室4に送られることが生じ得る。このように現像スリーブ8及び第2搬送スクリュー6の駆動開始及び駆動停止の繰り返しの度に、現像スリーブ8の余分な回転が繰り返されると、現像剤の循環のバランスが崩れ、最後には現像装置1から現像剤が溢れ出す虞がある。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、現像剤担持体と搬送部材の慣性力の違いから、停止所要時間に差があっても、現像剤の循環のバランスが崩れて現像装置から現像剤が溢れることを低減可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を達成するために、本発明の画像形成装置は、現像剤を収納可能な第1室と、前記第1室と連絡して循環路を形成し、現像剤を収納可能な第2室と、前記第1室の内部に設けられ、現像剤を前記第1室と前記第2室間の第1の連通部に向けて搬送する第1搬送部材と、前記第2室の内部に設けられ、現像剤を前記第2室と前記第1室間の第2の連通部に向けて搬送する第2搬送部材と、前記第1室及び前記第2室をそれぞれ通過する周面が、前記第1室から供給される現像剤を担持して像担持体と対向する現像位置を経由して前記第2室に現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記第2搬送部材への駆動入力を停止させるための停止信号の発信タイミングが、前記現像剤担持体への駆動入力を停止させるための停止信号の発信タイミングよりも後で、かつ、前記現像剤担持体の駆動入力が停止されてから前記現像剤担持体が実際に回転停止するよりも前となるように制御するモードを実行可能なコントローラと、を有することを特徴とする。
以上のように、本発明によれば、現像剤担持体と搬送部材の慣性力の違いから、停止所要時間に差があっても、現像剤の循環のバランスが崩れて現像装置から現像剤が溢れることが低減される。同時に、現像剤担持体からの現像剤の回収は効率良く実行される。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る現像装置1を備える画像形成装置100の構成を示す断面図である。図1を用いてまず、画像形成装置100の全体構成及び動作を説明する。画像形成装置100は、フルカラー画像形成装置を例として以下に説明する。
図1に示されるように、ステーションY、ステーションM、ステーションC、ステーションKの各ステーションはほぼ同様の構成であり、フルカラー画像において、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の画像を形成する。各ステーションY、M、C、Kは、各現像装置1Y、1M、1C、1Kを備える。以下の説明において、現像装置1とあれば、Y、M、C、Kの各ステーションにおける現像装置1Y、現像装置1M、現像装置1C、現像装置1Kを共通して指すものとする。
また、各ステーションY、M、C、Kは、『像担持体』である感光ドラム10Y、10M、10C、10Kの各々を備える。以下の説明において、感光ドラム10とあれば、Y、M、C、Kの各ステーションにおける感光ドラム10Y、感光ドラム10M、感光ドラム10C、感光ドラム10Kを共通して指すものとする。感光ドラム10は回動自在に設けられており、その感光ドラム10を一次帯電器21で一様に帯電し、例えばレーザーのような発光素子22によって情報信号に応じて変調された光で露光して静電像を形成する。
なお、各ステーションY、M、C、Kには、一次帯電器21Y、一次帯電器21M、一次帯電器21C、一次帯電器21Kが各々設けられるが、4つの帯電器に共通の内容に関しては一次帯電器21と記載する。また、各ステーションY、M、C、Kには、発光素子22Y、発光素子22M、発光素子22C、発光素子22Kが各々設けられるが、4つの帯電器に共通の内容に関しては発光素子22と記載する。
その静電像は現像装置1により、後述のような過程で現像像(以下、『トナー像』という)として可視像化される。その一方で、『記録材』である転写シート27は、転写シート搬送用部材24によって転写帯電器23まで搬送されてくる。前述のトナー像は、転写帯電器23によって転写シート27の上に各ステーション毎に転写される。その後、定着装置25によって定着して永久画像が得られる。
感光ドラム10上の転写残トナーは、クリーニング装置26によって除去される。画像形成にあたって消費された現像剤中のトナーはトナー補給槽20から補給される。
なお、各ステーションY、M、C、Kには、クリーニング装置26Y、クリーニング装置26M、クリーニング装置26C、クリーニング装置26Kが各々設けられるが、4つのクリーニング装置に共通の内容に関してはクリーニング装置26と記載する。また、各ステーションY、M、C、Kには、トナー補給槽20Y、トナー補給槽20M、トナー補給槽20C、トナー補給槽20Kが各々設けられるが、4つのトナー補給槽に共通の内容に関してはトナー補給槽20と記載する。更に、、各ステーションY、M、C、Kには、転写帯電器23Y、転写帯電器23M、転写帯電器23C、転写帯電器23Kが各々設けられるが、4つのトナー補給槽に共通の内容に関しては転写帯電器23と記載する。
なお、前述の感光ドラム10、現像装置1といった構成を含んでシートに画像を形成する『画像形成部』は構成される。
本実施形態では、『像担持体』である感光ドラム10M、10C、10Y、10Kから転写シート搬送用部材24に搬送された転写シート27に直接転写する方法が採られたが、これに限定されない。
転写シート搬送用部材24の代わりに中間転写体を設け、各色の感光ドラム10から中間転写体に各色のトナー像を一次転写した後、転写シート27に各色の複合トナー像を一括して二次転写する構成の画像形成装置においても、この現像装置1は適用できる。
図2は、本発明の第1実施形態に係る感光ドラム10及び現像装置1の構成を示す拡大断面図である。図2に示されるように、現像装置1は、非磁性トナー及び磁性キャリアを含む現像剤T(例えば、二成分現像剤)を収容可能な現像容器2を備える。現像容器2には、感光ドラム10に対向する位置に開口部2aが形成される。開口部2aの端部には『現像剤規制部材』である現像剤規制ブレード9が取り付けられる。この現像剤規制ブレード9の先端9a及び開口部2aで囲まれる位置には、『現像剤担持体』である現像スリーブ8が回転可能に配置される。現像スリーブ8は、先端9a及び開口部2aを境界として、一部が感光ドラム10の側に露出し、一部が現像容器2の内部に配置される。
この現像スリーブ8は感光ドラム10に対向するように配置される。現像スリーブ8は、現像室3の内部の現像剤Tを担持して感光ドラム10へと搬送する。現像スリーブ8は、現像室3から供給される現像剤を担持して感光ドラム10と対向する現像位置を経由して撹拌室4に現像剤Tを搬送する。
現像容器2の内部の略中央部には隔壁7が形成される。この隔壁7は、現像容器2の内部で、現像剤Tを収納可能で現像剤Tを現像する『第1室』である現像室3、及び、現像室3と連絡して循環路を形成し、現像剤を収納可能で現像剤Tを撹拌する『第2室』である撹拌室4を隔てる。現像室3は現像容器2の内部で上側に区画される。撹拌室4は現像容器2の内部で下側に区画される。つまり、撹拌室4は現像室3の重力方向下側に配置される。こうした現像室3及び撹拌室4が上下方向に配置される現像容器2の中に現像剤Tが収容される。
現像室3の内部には、現像室3の内部の現像剤Tを撹拌して現像スリーブ8へと搬送する『第1搬送部材』である第1搬送スクリュー5が配置されている。撹拌室4の内部には、現像スリーブ8に残余した現像剤Tが撹拌室4に回収されると撹拌室4の内部の現像剤Tを撹拌して現像室3へと搬送する『第2搬送部材』である第2搬送スクリュー6が配置されている。こうした第1搬送スクリュー5又は第2搬送スクリュー6は、現像剤Tを現像容器2の内部で循環させる『循環手段』として機能する。
なお、この現像スリーブ8は非磁性手段で構成される。現像スリーブ8の内部には『磁界発生手段』であるマグネットローラ8aが非回転状態で配置される。このマグネットローラ8aは、現像極としての磁極S2と、現像剤Tを搬送する磁極S1、N1、N2、N3を有している。このうち同極である磁極N3及び磁極N1は、隣り合って現像容器2の内部側に設置されており、磁極N3及び磁極N1の間に反発磁界が形成され、現像剤Tに対してはバリアが形成されている。そのために、撹拌室4にて現像剤Tは現像スリーブ8から引き離される。
現像スリーブ8は、『駆動機構』である『第1モータ』としてのモータ11に接続される。第2搬送スクリュー6は、『駆動機構』である『第2モータ』としてのモータ12に接続される。第1搬送スクリュー5は、『駆動機構』である『第3モータ』としてのモータ13に接続される。このモータ11〜13は『制御部』であるコントローラ30に接続される。モータ11、モータ12及びモータ13は独立して駆動可能であることから、現像スリーブ8、第2搬送スクリュー6及び第1搬送スクリュー5は独立して駆動可能である。
コントローラ30は、図3を用いて後述する撹拌室4から現像室3へと現像剤を汲み上げる連通部71において、現像剤が堆積するのを抑制するために、現像スリーブ8、第2搬送スクリュー6、第1搬送スクリュー5の駆動順序を調整できるようになっている。図3において、第1搬送スクリュー5が停止された後に、第2搬送スクリュー6の駆動により現像剤が連通部71を通って汲み上げられると連通部71近傍は溢れることになる。加えて、第1搬送スクリュー5や第2搬送スクリュー6が停止された後に、現像スリーブ8の駆動により現像剤が連通部71に加えられると連通部71は尚更溢れることになる。
こうした事態を抑制するために、コントローラ30は、現像スリーブ8の駆動を停止させる第1駆動停止開始信号が送信されてから現像スリーブ8の駆動が停止されるまでの『第1停止所要時間』のデータが記憶できるようになっている。また、コントローラ30は、第2搬送スクリュー6の駆動を停止させる第2駆動停止開始信号が送信されてから第2搬送スクリュー6が駆動が停止されるまでの『第2停止所要時間』のデータが記憶できるようになっている。さらに、コントローラ30は、第1搬送スクリュー5の駆動を停止させる第3駆動停止開始信号が送信されてから第1搬送スクリュー5の駆動が停止されるまでの『第3停止所要時間』のデータが記憶できるようになっている。
また、コントローラ30は、第1停止所要時間のデータに基づいて、現像スリーブ8を駆動停止する第1駆動停止開始信号をモータ11に送信可能になっている。また、コントローラ30は、第2停止所要時間のデータに基づいて、第2搬送スクリュー6を駆動停止する第2駆動停止開始信号をモータ12に送信可能になっている。さらに、コントローラ30は、第3停止所要時間のデータに基づいて、第1搬送スクリュー5を駆動停止する第3駆動停止開始信号をモータ13に送信可能になっている。
前述の駆動停止開始信号は以下の順序で送信されるようになっている。すなわち、まず、コントローラ30は、第1停止所要時間のデータに基づいて第1駆動停止開始信号を現像スリーブ8に送信する。その後に、コントローラ30は、第2停止所要時間のデータに基づいて第2駆動停止開始信号を第2搬送スクリュー6に送信する。さらにその後に、コントローラ30は、第3停止所要時間のデータに基づいて第3駆動停止開始信号を第1搬送スクリュー5に送信する。
そのために、コントローラ30は、第1停止所要時間、第2停止所要時間及び第3停止所要時間のデータに基づいて、現像スリーブ8の駆動の停止以後に、第2搬送スクリュー6の駆動を停止させ、その後に、第1搬送スクリュー5の駆動を停止させる。または、第1停止所要時間のデータ、第2停止所要時間のデータ及び第3停止所要時間のデータに基づいて、現像スリーブ8、第2搬送スクリュー6及び第1搬送スクリュー5の駆動の停止が同時となっても良い。
図3は、現像装置1の構成を示す断面図である。図3に示されるように、第1搬送スクリュー5の回転軸5aは、現像室3の底部にて現像スリーブ8の回転中心8bとほぼ平行(ほぼ現像幅方向)に配置される。第1搬送スクリュー5が回転すると、現像室3の内部の現像剤Tは第1搬送スクリュー5の回転軸5aに沿って一方向に(図3中左から右へ)搬送される。第1搬送スクリュー5は、強磁性体で成形される回転軸5aと、この回転軸5aの周囲に非磁性材料で成形されてスパイラル状に設けられる羽根部材5bとを有し、スクリュー構造とされる。
また、図3に示されるように、第2搬送スクリュー6の回転軸6aは、撹拌室4の底部にて現像スリーブ8の回転中心8bや第1搬送スクリュー5の回転軸5aとほぼ平行(ほぼ現像幅方向)に配置される。第2搬送スクリュー6が第1搬送スクリュー5と同方向に回転すると、撹拌室4の内部の現像剤Tは第2搬送スクリュー6の回転軸6aに沿って他方向(図3中右から左へ)に搬送される。第2搬送スクリュー6は、強磁性体で成形される回転軸6aと、この回転軸6aの周囲に非磁性材料で成形されてスパイラル状に設けられる羽根部材6bとを有し、スクリュー構造とされる。
さらに、図3に示されるように、現像室3及び撹拌室4の間に形成される隔壁7には、現像スリーブ8の回転中心8bに沿う方向の端部側に『開口部』である連通部71及び連通部72が形成される。そして、第1搬送スクリュー5及び第2搬送スクリュー6が回転して現像剤Tを搬送すると、現像剤Tは、隔壁7の両端部の開口部(連通部71、72)を通じて現像室3及び撹拌室4の間で循環される。
図3及び図2から明らかなように、現像室3は鉛直上方に配置され、撹拌室4は鉛直下方に配置される。現像室3から撹拌室4への移動にあたって、矢印eに示されるように、現像剤Tは連通部72を通って上から下へと移動する。撹拌室4から現像室3への移動にあたって、矢印fに示されるように、現像剤Tは連通部71を通って下から上へと移動する。特に、撹拌室4から現像室3への移動にあたっては、端部に溜まった現像剤Tの圧力によって下から上へと押し上げられるようにして現像剤Tが受け渡される。
このときに、図3に示される撹拌室4の内部であって撹拌室4から現像室3へ受け渡たす連通部71の近傍で、現像剤Tが堆積し易い。したがって、連通部71の近傍で現像剤Tは溢れ易くなっている。
連通部71の近傍で現像剤Tが溢れ易いことに関して 以下に説明を加える。図3に示されるように、縦攪拌方式の現像装置1では、現像剤Tは、図3中の矢印e、fの方向に流れる。この現像剤Tは、現像室3と撹拌室4を分割する隔壁7の軸方向両端部に設けられた連通部71、72開口のうちの連通部71を通って、撹拌室4から現像室3へ受け渡される。
しかし、この現像剤Tの全てが現像室3において第1搬送スクリュー5の下流端に到達するわけではなく、途中で現像スリーブ8に供給され(図2参照)、現像領域を通過後、撹拌室4に回収される成分が存在する。この現像スリーブ8への現像剤Tの受け渡しは、現像スリーブ8のスラスト方向のほぼ全域にわたってなされる。このため、現像室3の内部において第1搬送スクリュー5により搬送される現像剤Tの量は、搬送方向上流端から搬送方向下流端に行くに従い徐々に減少する傾向がある。
一方、撹拌室4において第2搬送スクリュー6により搬送される現像剤Tの量は、搬送方向上流端から搬送方向下流端にいくに従い徐々に増加する傾向がある。即ち、現像装置101の内部における現像剤Tの分布は、図3に図示したように、片寄りが非常に起こりやすい。こうした状況で図2の構成を見ると、さらに、第2搬送スクリュー6の回転停止後に現像スリーブ8が回転していた場合には、撹拌室4での現像剤Tの量がさらに増えることで、撹拌室4の下流では特に現像剤Tが多くなる。このために、連通部(『汲み上げ部』ともいう)71の近傍において、現像スリーブ8から撹拌室4への現像剤Tの回収が不可能になり、現像スリーブ8上で現像剤Tが対流し、あふれを引き起こす。これによって更に、現像スリーブ8から現像剤Tが撹拌室4に回収されなくなる。回収されなかった現像剤Tは現像スリーブ8上で対流して漏れが引き起こされる。
また、第1搬送スクリュー5の駆動停止タイミングは、連通部(汲み上げ部)71での現像剤にかかる圧を考慮して、第2搬送スクリュー6の駆動停止タイミングよりも遅く又は同時に設定される。仮に、現像室3の第1搬送スクリュー5の回転が停止した後に、撹拌室4の第2搬送スクリュー6の回転が停止する場合には、第2搬送スクリュー6の回転によって、連通部71における現像剤の圧が高くなり、現像剤が劣化してしまう。こうした劣化を抑制するためである。
図4は、コントローラ30の制御工程を示すフローチャートである。図4に示されるように、コントローラ30は、駆動を開始する(ステップ1、以下、ステップを『S』という。S1)。コントローラ30は、現像スリーブ8の駆動の停止を開始させる第1駆動停止開始信号をモータ11に送信する(S2)。その後に、コントローラ30は、第2搬送スクリュー6の駆動の停止を開始させる第2駆動停止開始信号をモータ12に送信する(S3)。その後に、コントローラ30は、第1搬送スクリュー5の駆動の停止を開始させる第3駆動停止開始信号をモータ13に送信する(S4)。
コントローラ30は、図示しない現像スリーブ8の回転検知センサから受信される信号に基づいて現像スリーブ8の回転が停止されたことを検知する(S5)。その後に、コントローラ30は、図示しない第2搬送スクリュー6の回転検知センサから受信される信号に基づいて第2搬送スクリュー6の回転が停止されたことを検知する(S6)。その後に、コントローラ30は、図示しない第1搬送スクリュー5の回転検知センサから受信される信号に基づいて第1搬送スクリュー5の回転が停止されたことを検知する(S7)。そして、コントローラ30は、駆動を停止する(S8)。
また、前述したように、コントローラ30が第3駆動停止開始信号をモータ13に送信した(S4)後に、図示しない回転検知センサによって現像スリーブ8、第2搬送スクリュー6及び第1搬送スクリュー5の同時停止が検知されても良い(S9)。
なお、前述したように、コントローラ30が第3駆動停止開始信号をモータ13に送信した(S4)後に、現像スリーブ8、第2搬送スクリュー6及び第1搬送スクリュー5の回転の停止が所定時間の範囲内で入れ替わっても良い。
図5は、現像スリーブ8、第2搬送スクリュー6及び第1搬送スクリュー5の駆動タイミングがずらされて駆動停止開始信号(駆動入力を停止させるための停止信号)が発信され、順に駆動停止される状況を示すグラフである。図5に示されるように、現像スリーブ8、第2搬送スクリュー6及び第1搬送スクリュー5の慣性力の差を考慮し、予め駆動停止のタイミングがずらされることで、実際の停止所要時間に基づいて、最適な現像剤Tの循環のバランスを維持することができる。
図5(a)に示されるように、例えば、現像スリーブ8の駆動がオン(図中「ON」と記載する。以下同じ。)からオフ(図中「OFF」と記載する。以下同じ。)に切替えられるのは時間tAである。現像スリーブ8が実際に停止する時間はt1である。これに対して、図5(b)に示されるように、例えば、第2搬送スクリュー6の駆動がオンからオフに切替えられるのは時間tBである。第2搬送スクリュー6が実際に停止する時間はt2である。図5(c)に示されるように、例えば、第1搬送スクリュー5の駆動がオンからオフに切替えられるのは時間tCである。第1搬送スクリュー5が実際に停止する時間はt3である。図5(a)(b)(c)では、時間の経過は、tA、tB、tC、t1、t2、t3の順となっている。また、停止所要時間は、第1停止所要時間t1−tA>第2停止所要時間t2−tB≒第3停止所要時間t3−tCとなっている。このような停止所要時間に基づいてコントローラ30が現像スリーブ8、第2搬送スクリュー6、第1搬送スクリュー5の順に回転の停止を開始することで、現像スリーブ8、第2搬送スクリュー6、第1搬送スクリュー5の順で確実な回転の停止が実現できる。
図6は、現像スリーブ8、第2搬送スクリュー6及び第1搬送スクリュー5の駆動停止タイミングがずらされて駆動停止開始信号が発信され、同時に回転停止される状況を示すグラフである。図6に示されるように、ここでも、現像スリーブ8、第2搬送スクリュー6及び第1搬送スクリュー5の慣性力の差を考慮し、予め駆動停止のタイミングがずらされることで、実際の停止所要時間に基づいて、最適な現像剤Tの循環のバランスを維持することができる。
図6(a)に示されるように、例えば、現像スリーブ8の駆動がオン(図中「ON」と記載する。以下同じ。)からオフ(図中「OFF」と記載する。以下同じ。)に切替えられるのは時間tAである。現像スリーブ8が実際に停止する時間はt1である。これに対して、図6(b)に示されるように、例えば、第2搬送スクリュー6の駆動がオンからオフに切替えられるのは時間tBである。第2搬送スクリュー6が実際に停止する時間はt1である。図6(c)に示されるように、例えば、第1搬送スクリュー5の駆動がオンからオフに切替えられるのは時間tCである。第1搬送スクリュー5が実際に停止する時間はt1である。図5(a)(b)(c)では、時間の経過は、tA、tB、tC、t1の順となっている。また、停止所要時間は、第1停止所要時間t1−tA>第2停止所要時間t1−tB≒第3停止所要時間t1−tCとなっている。このような停止所要時間に基づいてコントローラ30が現像スリーブ8、第2搬送スクリュー6、第1搬送スクリュー5の順に回転の停止を開始することで、現像スリーブ8、第2搬送スクリュー6、第1搬送スクリュー5の回転の確実な同時停止が実現できる。
前述の図5や図6の場合において、仮に、現像スリーブ8、第2搬送スクリュー6及び第1搬送スクリュー5の駆動停止開始信号が同時のタイミングで発信され場合を想定する。そうすると、現像スリーブ8、第2搬送スクリュー6及び第1搬送スクリュー5は慣性力に差があることから、駆動停止開始信号が発信されてから実際に駆動が停止するまでの停止所要時間に差が生じてしまう。その結果、第1搬送スクリュー5及び第2搬送スクリュー6が回転停止した後に、現像スリーブ8が回転してしまう。これが、すなわち従来技術の欠点といえる。
この例の中で特に、第2搬送スクリュー6の駆動の方が現像スリーブ8よりも先に停止した場合には、現像スリーブ8から撹拌室4に回収された現像剤Tが、撹拌室4の内部における第2搬送スクリュー6の上流側に堆積してしまう。この堆積した現像剤Tは第2搬送スクリュー6が先に停止したために、搬送されずに堆積したままとなる。そして、現像スリーブ8及び第2搬送スクリュー6の駆動開始及び駆動停止が繰り返されることで、現像剤Tの循環のバランスが崩れ、現像剤Tが堆積し易い連通部71の近傍で現像剤Tが溢れ出す虞が生じる。
前述した現像装置1の作用について図2を参照して説明する。現像剤Tは、磁極S1により現像スリーブ8に汲み上げられる。現像スリーブ8が回転すると、現像剤Tは、現像剤規制ブレード9で磁気的に規制され、磁極S1及び磁極N2へと順に搬送される。そして、現像剤Tは、磁極S2のある現像領域に至る。現像領域で現像に供されないで残った現像剤Tは、磁極N3で現像容器2の内部に搬送される。現像剤は、隣り合う磁極N1及び磁極N3の反発磁界により現像スリーブ8から除去されて撹拌室4に回収される。
コントローラ30には、予め、現像スリーブ8を停止する第1駆動停止開始信号が送信されてから現像スリーブ8の駆動が停止するまでの第1停止所要時間が記憶されている。また、コントローラ30には、第2搬送スクリュー6を停止する第2駆動停止開始信号が送信されてから第2搬送スクリュー6の駆動が停止するまでの第2停止所要時間が記憶されている。さらに、コントローラ30には、第1搬送スクリュー5を停止する第3駆動停止開始信号が送信されてから第1搬送スクリュー5の駆動が停止するまでの第1停止所要時間が記憶されている。
コントローラ30は、第1駆動停止開始信号の発信時から第1停止所要時間の経過後に現像スリーブ8を停止させることになる。また、コントローラ30は、第2駆動停止開始信号の発信時から第2停止所要時間の経過後に第2搬送スクリュー6を停止させることになる。こうした第1停止所要時間及び第2停止所要時間から停止時を導出してから、第2搬送スクリュー6よりも現像スリーブ8の駆動を先に停止させる。現像スリーブ8が停止した時点では、第2搬送スクリュー6はまだ駆動していても良く、第2搬送スクリュー6は駆動により現像剤Tを現像室3へと撹拌しながら搬送する。このために、撹拌室4の内部において、第2搬送スクリュー6の上流側には現像剤が過度に堆積しない。
また、コントローラ30は、第2駆動停止開始信号の発信時から第2停止所要時間の経過後に第2搬送スクリュー6を停止させることになる。また、コントローラ30は、第3駆動停止開始信号の発信時から第3停止所要時間の経過後に第1搬送スクリュー5を停止させることになる。こうした第2停止所要時間及び第3停止所要時間から、第1搬送スクリュー5よりも第2搬送スクリュー6の駆動を先に停止させる。第2搬送スクリュー6が停止した時点では、第1搬送スクリュー5はまだ駆動していても良い。このために、現像室3の内部において、特に連通部71では現像剤が過度に堆積しない。
こうした現像装置1の構成によれば、現像スリーブ8の駆動停止を開始するタイミングが、第2搬送スクリュー6の駆動停止を開始するタイミングよりも早くなる。したがって、現像スリーブ8及び第2搬送スクリュー6の駆動停止のタイミングが同時とされた従来の場合に比較して、現像スリーブ8の駆動停止のタイミングは早められる。そのために、従来では慣性力の差等に基づいて第2搬送スクリュー6の駆動停止後に現像スリーブ8が駆動して現像装置1の内部で現像剤が溢れる現象が生じ得たが、こうした現象は低減される。その結果、現像スリーブ8と第2搬送スクリュー6の慣性力の違いから、停止所要時間に差があっても、現像剤の循環のバランスが崩れて現像装置1から現像剤が溢れることが低減される。同時に、現像スリーブ8からの現像剤の回収は効率良く実行される。
また、現像装置1の構成によれば、第2搬送スクリュー6の駆動停止を開始するタイミングが、第1搬送スクリュー5の駆動停止を開始するタイミングよりも早くなる。したがって、第2搬送スクリュー6及び第1搬送スクリュー5の駆動停止のタイミングが同時とされた従来の場合に比較して、第2搬送スクリュー6の駆動停止のタイミングは早められる。そのために、従来では慣性力の差等に基づいて第1搬送スクリュー5の駆動停止後に第2搬送スクリュー6が駆動して現像装置1の内部で現像剤が溢れる現象が生じ得たが、こうした現象は低減される。その結果、第2搬送スクリュー6と第1搬送スクリュー5の慣性力の違いから、停止所要時間に差があっても、現像剤の循環のバランスが崩れて現像装置1から現像剤が溢れることが低減される。同時に、現像スリーブ8からの現像剤の回収は効率良く実行される。
なお、現像スリーブ8及び第2搬送スクリュー6の駆動を停止させる場合には、両者の慣性力に差がある。このために、従来では、第2搬送スクリュー6が停止した後でも現像スリーブ8が駆動する場合があり、現像スリーブ8は現像剤Tを現像スリーブ8から撹拌室4に移動させてしまうことがあった。そして、現像剤Tの循環バランスが崩れ、現像装置1から現像剤Tが溢れ出すことがあった。
また、現像装置1の構成によれば、現像室3及び撹拌室4が上下の位置関係に配置されることから、水平方向の占有スペースの縮小化が可能となる。例えば、複数の現像装置1を水平方向に並列搭載するタンデム方式等のカラー画像形成装置でも小型化が可能となる。
さらに、現像装置1の構成によれば、停止所要時間のデータに基づいて、現像スリーブ8の駆動の停止以後に、第2搬送スクリュー6の駆動が停止される。このことから、経時的に現像スリーブ8及び第2搬送スクリュー6にかかるトルクが変化して、停止所要時間が変化した場合であっても、最適な現像剤Tの循環バランスが維持される。
図7は、本発明の第1実施形態の変形形態に係る感光ドラム10及び現像装置1の構成を示す拡大断面図である。前述の実施形態では、現像スリーブ8及び第2搬送スクリュー6は独立して駆動可能であるが、これに限定されない。図7に示されるように、現像スリーブ8及び第2搬送スクリュー6は、同一の駆動機構112で駆動され、クラッチ等によって駆動や駆動停止が切替可能であっても良い。
(第2実施形態)
図8は、本発明の第2実施形態に係る感光ドラム10及び現像装置101の構成を示す拡大断面図である。図9は、現像装置101の構成を示す断面図である。第1実施形態の感光ドラム10及び現像装置1と同様の部分については同一の符号を付して詳細な説明を省略し、第2実施形態に係る現像装置101の特徴部分のみ説明する。現像装置101では、現像容器2の内部で隔壁7よりも下部に現像室103が配置され、現像容器2の内部で隔壁7よりも上部に撹拌室104が配置される点が現像装置1と異なる。そして、現像室103の内部に第1搬送スクリュー105が配置され、撹拌室104の内部に第2搬送スクリュー106が配置される。
すなわち、現像容器2の内部の略中央部には隔壁7が形成される。この隔壁7は、現像容器2の内部で、現像剤Tを収納可能で現像剤Tを現像する『第1室』である現像室103、及び、現像室103と連絡して循環路を形成し、現像剤を収納可能で現像剤Tを撹拌する『第2室』である撹拌室104を隔てる。現像室103は現像容器2の内部で下側に区画される。撹拌室104は現像容器2の内部で上側に区画される。つまり、撹拌室104は現像室103の重力方向上側に配置される。こうした現像室103及び撹拌室104が上下方向に配置される現像容器2の中に現像剤Tが収容される。
現像室103の内部には、現像室103の内部の現像剤Tを撹拌して現像スリーブ8へと搬送する『第1搬送部材』である第1搬送スクリュー105が配置されている。撹拌室104の内部には、現像スリーブ8に残余した現像剤Tが撹拌室104に回収されると撹拌室104の内部の現像剤Tを撹拌して現像室103へと搬送する『第2搬送部材』である第2搬送スクリュー106が配置されている。こうした第1搬送スクリュー105又は第2搬送スクリュー106は、現像剤Tを現像容器2の内部で循環させる『循環手段』として機能する。また、現像スリーブ8にはモータ11が接続され、第1搬送スクリュー105にはモータ13が接続され、第2搬送スクリュー106にはモータ12が接続される。これらのモータ11〜13はコントローラ30に接続される。なお、図9に示されるように、第1搬送スクリュー105は回転軸105a及び羽根部材105bを有する。第2搬送スクリュー106は回転軸105a及び羽根部材105bを有する。ここでは、第1搬送スクリュー105の回転方向は第1実施形態の第2搬送スクリュー6と同一方向であり、第2搬送スクリュー106の回転方向は第1実施形態の第1搬送スクリュー5と同一方向である。
こうした現像装置101は以下のように動作する。図8に示されるように、感光ドラム10が矢印で示されるように反時計回りに回転する。このときに、現像スリーブ8は時計回りに回転する。現像装置101では、第1搬送スクリュー105の回転によって現像室103の内部のトナーは現像スリーブ8上に担持される。その後に、トナーは現像スリーブ8から感光ドラム10に転移する。残ったトナーは撹拌室104に搬送されて、第2搬送スクリュー106の回転によって矢印gのように連通部72を通って撹拌室104の内部のトナーは現像室103へと搬送される。
この場合には、コントローラ30は、第1駆動停止開始信号、第3駆動停止開始信号、第2駆動停止開始信号の順に発信する。こうして、現像スリーブ8、第1搬送スクリュー105、第2搬送スクリュー106の順に回転は停止される。なお、この場合にも、現像スリーブ8、第2搬送スクリュー106、第1搬送スクリュー105の実際の回転停止の順は所定期間の範囲内において、入れ替わっても構わない。
なお、第2搬送スクリュー106の駆動停止タイミングは、矢印hの方向で汲み上げに用いられる連通部71での現像剤にかかる圧を考慮して、第1搬送スクリュー105の駆動停止タイミングよりも遅く又は同時に設定される。仮に、撹拌室104の第2搬送スクリュー106の回転が停止した後に、現像室103の第1搬送スクリュー105の回転が停止する場合には、第2搬送スクリュー106の回転によって、連通部71における現像剤の圧が高くなり、現像剤が劣化してしまう。こうした劣化を抑制するためである。
こうした現像装置101の構成によれば、現像スリーブ8の駆動停止を開始するタイミングが、第2搬送スクリュー106の駆動停止を開始するタイミングよりも早くなる。したがって、現像スリーブ8及び第2搬送スクリュー106の駆動停止のタイミングが同時とされた従来の場合に比較して、現像スリーブ8の駆動停止のタイミングは早められる。そのために、従来では慣性力の差等に基づいて第2搬送スクリュー106の駆動停止後に現像スリーブ8が駆動して現像装置1の内部で現像剤が溢れる現象が生じ得たが、こうした現象は低減される。その結果、現像スリーブ8と第2搬送スクリュー106の慣性力の違いから、停止所要時間に差があっても、現像剤の循環のバランスが崩れて現像装置1から現像剤が溢れることが低減される。同時に、現像スリーブ8からの現像剤の回収は効率良く実行される。
また、現像装置101の構成によれば、第2搬送スクリュー106の駆動停止を開始するタイミングが、第1搬送スクリュー105の駆動停止を開始するタイミングよりも遅くなる。したがって、第2搬送スクリュー106及び第1搬送スクリュー105の駆動停止のタイミングが同時とされた従来の場合に比較して、第1搬送スクリュー105の駆動停止のタイミングは早められる。そのために、従来では慣性力の差等に基づいて第2搬送スクリュー106の駆動停止後に第1搬送スクリュー105が駆動して現像装置1の内部で現像剤が溢れる現象が生じ得たが、こうした現象は低減される。その結果、第2搬送スクリュー106と第1搬送スクリュー105の慣性力の違いから、停止所要時間に差があっても、現像剤の循環のバランスが崩れて現像装置1から現像剤が溢れることが低減される。同時に、現像スリーブ8からの現像剤の回収は効率良く実行される。
図10は、本発明の第2実施形態の変形形態に係る感光ドラム10及び現像装置101の構成を示す拡大断面図である。前述の実施形態では、第2搬送スクリュー106及び第1搬送スクリュー105は独立して駆動可能であるが、これに限定されない。図9に示されるように、第2搬送スクリュー106及び第1搬送スクリュー105は、同一の駆動機構112で駆動され、クラッチ等によって駆動や駆動停止が切替可能であっても良い。
1、101・・・現像装置
2 現像容器
3、103・・・現像室(第1室)
4、104・・・撹拌室(第2室)
5、105・・・第1搬送スクリュー(第1搬送部材)
6、106・・・第2搬送スクリュー(第2搬送部材)
8 現像スリーブ(現像剤担持体)
10 感光ドラム(像担持体)
11 モータ(駆動機構)
12 モータ(駆動機構)
13 モータ(駆動機構)
30 コントローラ(制御部)
T 現像剤
2 現像容器
3、103・・・現像室(第1室)
4、104・・・撹拌室(第2室)
5、105・・・第1搬送スクリュー(第1搬送部材)
6、106・・・第2搬送スクリュー(第2搬送部材)
8 現像スリーブ(現像剤担持体)
10 感光ドラム(像担持体)
11 モータ(駆動機構)
12 モータ(駆動機構)
13 モータ(駆動機構)
30 コントローラ(制御部)
T 現像剤
Claims (3)
- 現像剤を収納可能な第1室と、
前記第1室と連絡して循環路を形成し、現像剤を収納可能な第2室と、
前記第1室の内部に設けられ、現像剤を前記第1室と前記第2室間の第1の連通部に向けて搬送する第1搬送部材と、
前記第2室の内部に設けられ、現像剤を前記第2室と前記第1室間の第2の連通部に向けて搬送する第2搬送部材と、
前記第1室及び前記第2室をそれぞれ通過する周面が、前記第1室から供給される現像剤を担持して像担持体と対向する現像位置を経由して前記第2室に現像剤を搬送する現像剤担持体と、
前記第2搬送部材への駆動入力を停止させるための停止信号の発信タイミングが、前記現像剤担持体への駆動入力を停止させるための停止信号の発信タイミングよりも後で、かつ、前記現像剤担持体の駆動入力が停止されてから前記現像剤担持体が実際に回転停止するよりも前となるように制御するモードを実行可能なコントローラと、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像剤担持体及び前記第2搬送部材はそれぞれ別々のモータで独立して駆動されることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記コントローラは、前記第1搬送部材と前記第2搬送部材の駆動入力を開始させる発信タイミングが、同時となるように制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
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