JPH03168665A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複写機やレーザビーム・プリンタといった画像
形成装置に用いられる現像装置に関し、詳しくは２或分
現像剤を用いる現像装置に関するものである。

（従来の技術） この種の現像装置は、感光体に近接した少なくとも１つ
の現像ローラと、２或分現像剤を攪拌しながら搬送して
現像ローラに供給する搬送ローラ、およびその現像剤を
現像に供するまでの過程で現像剤の供給量を規制する現
像剤規制部材を備えている。２戒分現像剤はトナーとキ
ャリャとからなり、トナーは前記攪拌によって接触帯電
されてキャリャとともに現像ローラに適度な量規制のも
とに供給される。現像ローラは供給される現像剤を感光
体の側に搬送しながら自身が持つ磁極による磁気作用を
及ぼして現像剤の磁気ブラシを形威し、この磁気ブラシ
が感光体の表面を摺擦したとき、現像ローラに与えられ
ているバイアス電位と、感光体の表面電位との差によっ
て感光体の表面の静電潜像が形威されている部分にトナ
ーが電気的に吸引されて付着し現像を行う。

ところで、トナーの接触帯電量は表面を構或する有機物
分子の極性基の種類と数を選択することによって制御で
きる。したがってトナー表面への極性基の導入のため樹
脂モノマーの持つ極性基や、トナー中に練り込む顔料や
染料の持つ極性基が利用され、所定の極性基に制御して
いる． しかし現像剤に強いストレスがかかると、染料や極性制
御剤のように分子量が小さいものでは、トナー表面から
接触相手であるキャリャ表面に移行する現象が起こりや
すい．固体の接触帯電においてこの現象は物質移動（Ｍ
ａｓｓ　Ｔｒａｎｓ−ｆｅｒ）とよばれる。またトナー
の材質がストレスに対し脆弱なときキャリャ表面を汚染
する。

以上のようなキャリャに物質移動あるいは汚染といった
いわゆるキャリャ劣化がおこると、新たに補給されたト
ナーを接触帯電させる能力が低下する．このため現像に
供されるトナーの荷電量がキャリャ劣化の進行につれて
低下してトナーは磁気的、電気的な拘束を受けにくく浮
遊しやすくなり、画像の白地部分にもトナーが付着する
いわゆるカプリの原因となったり、トナーが複写機等の
機内を浮遊して機内を汚染する原因となる。

したがって従来では、キャリャ劣化が起こりにくいよう
に、現像剤そのものや、現像剤の撹拌搬送の機構、およ
び感光体への供給の機構等を種々に工夫している。そし
てキャリャ劣化や機内汚染が生じた場合、および生じや
すくなる時期になった場合に、サービスマンによる現像
剤の入れ換えや清掃といった保守を行うようにしている
。

（発明が解決使用とする課題） ところで近時では、複写機やプリンタの高速化が益々進
む中、信頼性の向上、コピー、プリントのコストの低減
が大きな課題となっている。

このため保守は常に充分に行われなければならない反面
、保守の必要回数を少なくすることが望まれる． しかし従来の現像剤および現像装置では、高速機の場合
特にキャリャ劣化が比較的早期に発生するので、信頼性
を保証するためには保守を比較的頻繁に行う必要があり
、コピー、プリントのコストが充分に低減されない． そこで本発明は現像剤の現像ローラへの搬送、供給の機
構を、本発明者の知見したキャリャ劣化が現像剤の供給
量を規制する部分での現像剤の溜まりに大きく起因して
いるという点に基づいて改良し前記のような問題を解消
することができる現像装置を提供することを課題とする
ものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記のような課題を達或するため、現像ローラ
およびこれに現像剤を供給する現像剤搬送ローラを備え
た現像装置において、これらローラのうちの側周まわり
に現像剤規制部材が働かされた第１のローラと、この第
１のローラの前段に設けられた第２のローラとをそれぞ
れ別の駆動手段によって駆動するようにすると共に、第
１のローラの駆動手段の駆動トルクを検出してこの検出
値に基づき第２のローラの回転数を制御することを特徴
とするものである．（作　　用） 現像剤が現像剤搬送ローラによって現像ローラに搬送、
供給されるとき、第１のローラの上で現像剤規制部材に
よって余分な現像剤が強制的に掻き取られる。このため
第１のローラの側周面の現像剤規制部材との対向部には
、前記掻き取られる現像剤が滞留して次第に大きな溜ま
りをなしていく。この現像剤の溜まりはその大きさに応
じ第１のローラに駆動抵抗を及ぼし、第１のローラを単
独に駆動している駆動手段の駆動トルクが増大しその変
動が検出される。

そして第２のローラが第１のローラとは単独で駆動され
ていることを利用してその回転を前記検出値に応じて制
御するので、第２のローラから第１のローラへの現像剤
の供給量を第１のローラでの現像剤規制部材の働きによ
る現像剤の溜まり量およびそれによる第１のローラの駆
動トルクが所定範囲になるように後段への影響なく制御
することができる。

（実　施　例） 以下本発明の実施例を図に基づき説明する。

第１図、第２図は本発明の第１の実施例における現像装
置を示している。この現像装置は従来の装置と同様に、
感光ドラムｌの近傍に設けられた装置ハウジング２と、
この装置ハウジング２内に感光ドラム１と対向して配設
され感光ドラム１と同一方向に回転駆動される上下一対
の現像ローラ３、４と、この現像ローラ３、４の背面側
に上現像ローラ３と近接して設けられた補給ローラ５と
、装置ハウジング２内の下方側に設けられたバケットロ
ーラ６とから構威されている。

現像ローラ３、４および補給ローラ５は、第３図に示す
ように感光ドラム１と同一方向に回転駆動されるスリー
ブ７、８、９と、それらの内部に組み込まれた複数の固
定磁石Ｎ，Ｓとからなっている．上現像ローラ３につい
ては補給ローラ５側の背面側上部から感光ドラム１側の
前面下部にかけて、スリーブ７の表面の磁束密度が４０
０〜１０００ガウスの固定磁石がＳ，、Ｎ．　、Ｓ．　
、Ｎｚの順に４木配設され、かつそれら固定磁石Ｓ１と
Ｎ２との間にさらに４００〜８００ガウスの固定磁石Ｓ
，が設けられている。

下現像ローラ４については、感光ドラム１例の前面上部
から補給ローラ５例の背面下部にかけて、前記同様の磁
束密度を有する固定磁石がＮ１゜、Ｓ１゜、Ｎ２゜、Ｓ
２″、Ｎ，゜の順に５本配設されている。

補給ローラ５については、パケットローラ６側の背面下
部から現像ローラ３、４側の前面下部にかけて、Ｎｌ”
を除き前記の磁束密度を有する固定磁石がＮ１”、Ｓ，
ＩＩ、Ｎ２”、Ｓｔ″、Ｎ３″の順に５本配設されてい
る。なお固定磁石Ｎ，”は他の磁石群の磁石密度より強
いものが使用されており、その磁束密度は８００〜１３
００ガウスである。

そして本実施例の現像装置においては、上現像ローラ３
の固定磁石Ｓ１と、補給ローラ５の固定磁石Ｎ，Ｉｔと
の間で吸引磁界が形或され、ま？補給ローラ５の固定磁
石Ｎ３″の後方は幅広の同極着磁部になっており、はる
か後方の固定磁石Ｎ■”との間で反発磁界が形威される
ようになっている。

このように構威された本実施例の現像装置においては、
前記バケットローラ６により掬い上げられた現像剤１ｌ
が、補給ローラ５のスリーブ９上へ供給された後、この
スリーブ９の回転に伴って補給ローラ５の固定磁石ＮＩ
上へ搬送される。

そして現像剤１１は前記固定磁石ＮＩ上において、固定
磁石Ｎ３”とＳ１との間に作用する吸引磁界、および固
定磁石Ｎ，”とＮＩ”との間に作用する反発磁界の各作
用により、上現像ローラ３へ転移され、次いでこの現像
ローラ３内に設けられた各固定磁石Ｎ＋　，Ｎｚ　、Ｎ
ｚ　、Ｓｓおよび下現像ローラ４に設けられた各固定磁
石Ｎ，、Ｓｌ■、Ｎ２゛、Ｓ？、Ｎ，″に案内されて、
感光ドラムｌと現像ローラ３、４との間を下降する．な
お上現像ローラ３の固定磁石ＳＩとＮ１との間には上現
像ローラ３の側周面に対向して、０．３〜１，Ｏｗｎの
間隙を保って現像剤規制板ｌ２が設置されている。現像
剤はこの間隙を通過することにより一定量が先へ搬送さ
れるように規制される。

このとき上現像ローラ３の固定磁石Ｎ２および下現像ロ
ーラ４の固定磁石Ｎ２゜の各部位において、現像剤１ｌ
の磁気ブラシが感光ドラム１の表面に接触するため、感
光ドラムｌ上の静電潜像が可視化される。

第２図は本実施例の現像装置の駆動系を示しており、現
像ローラ３、４はそれぞれ駆動モータＭ＋　、Ｍ２によ
って単独で駆動される。補給ローラ５およびバケットロ
ーラ６は１つの駆動モータＭ３によってそれぞれ別個の
ギャ２１、２２およびギャ２３、２４、２５を介して同
時駆動される。

ところで、前記のような２或分現像剤ｌ１を用いたスリ
ーブ現像方式において、前記現像剤規制仮１２等による
現像剤規制部で、現像剤１１の搬送が規制されることに
よって生じる現像剤１ｌの溜まり量Ｗｔと前記規制を受
ける例えば上現像ローラ３の駆動トルクＴ、および現像
剤の劣化速度の相互に相関関係があることを本発明者等
は知見した。

これについて説明すると、第３図に示す現像剤ｌ１の動
きから分かるように、現像剤１ｌの溜まり量Ｗｔは供給
される現像剤ｌ１の供給量Ｑ，とスリーブ７によって搬
送される現像剤１１の搬送ｆｆｉＱ．とのバランスによ
って決定される。ここに溜まり量Ｗｔと搬送ｆｆｉＱ．
との間にも第４図に示すような相関関係がある．また溜
まり量Ｗｔが増加するとそれにつれて搬送量Ｑ２も増大
する傾向がある。したがって供給量Ｑ．が増加すると溜
まりｌｗｔが増加し、搬送ＩＱ．も増加する。供給量Ｑ
．と搬送量Ｑ２とが同じ値になったところでバランスが
とれることになる。逆の場合も同様である。

溜まり部の現像剤１１はスリーブ７内の固定磁石により
磁気的に拘束されており、この拘束はスリーブ７の回転
に対し抗力となる。したがって溜まり部の現像剤１１の
量つまり溜まり量Ｗｔが多い程抗力が大きくなり回転ト
ルクが増大する。

一方拘束された現像剤ｌｌはスリーブ７の回転につれて
移動しようとして現像剤規制板ｌ２に衝突し、またその
後現像剤規制板ｌ２により進行を妨げられてスリーブ７
の表面およびそこにある現像剤ｌ１の層との間で摩擦を
生じながら溜まり部で滞留し、前記衝突や摩擦を繰り返
しながらストレスをうけることになる。

以上の説明で明らかなように、現像剤１１の溜まりｌｗ
ｔが多いとスリーブ７の回転トルクの増大と、現像剤１
１にかかるストレスの増大がおこる。

このような現象は現像剤ｌ１が感光ドラム１と接する部
分でも同様に起こる。

現像剤１１にストレスが生じると、すでに述べたように
キャリャ劣化の原因となり画質上のカブリや浮遊トナー
による機内汚染を招く。

第５図はそのような現象の一実験例として得た、繰り返
しコピー枚数と画像の白地中に生じたカブリのトナー個
数との関係を示している．これによると溜まり量Ｗｔが
多く回転トルクＴが大きいとき、溜まりｌＷｔが少なく
回転トルクが小さいときよりも、カブリのトナー個数の
増加が速いことが分かる。

このトナー個数が数千個／　ｃｍ　”位になると肉眼で
判別されるから、信頼性の確保のために現像剤１１の交
換が必要となる。そして先にも述べたようにコピーやプ
リントのコスト低減のために現像剤１１の交換といった
保守の必要回数は少なくなるようにする必要がある。

そこで現像剤１１のストレスをさげるために溜まりｌｗ
ｔを制御することを目的とし、現像剤１１の溜まりを生
じる上現像ローラ３のトルク、を検出して溜まりｌｗｔ
の判定要素とし、この検出値に応じ上現像ローラ３の前
段の補給ローラ５の回転数を制御して上現像ローラ３の
トルクをある一定値以下に下げ、溜まり量Ｗｔを一定量
以下に抑えるようにする。

しかしトルクを下げ過ぎて溜まりｌｗｔが減少し過ぎる
と、現像剤１１の図送ｆｌＱ２が低下し過ぎ、現像され
た画像の濃度が低下し過ぎて画質が不充分なものとなる
。したがってある範囲のトルクに制御する。

なお以上の説明の中で、現像剤１１のトナー濃度が変わ
ったり、環境が変わると、現像剤ｌｌ中のキャリャ相互
の間隔が変わることが知られており、実質的に一定体積
の現像剤１１中のキャリャの磁性数の密度が変化したこ
とになる。

一定体積中の現像剤１ｌの磁性数密度が変化すると、前
述のメカニズムで現像剤１ｌが受けるストレス、および
回転トルクが変化する。これに対処するため本実施例で
は複写機使用上適当なインターバルでトルクの検出とそ
れによる溜まりｌｗｔの制御とを行うようにする。

第６図はそのような制御を行う複写機における制御回路
の電気的接続状態を示し、駆動モータＭ．〜Ｍ３はそれ
ぞれＣＰＵ３０によって制御されるドライバー回路３１
〜３３により駆動される。各ドライバー回路３１〜３３
にはそれぞれＡＭＰ３４〜３６が接続され、各ドライバ
ー回路３１〜３３でのモータ駆動電流を検出しそれがＣ
ＰＵ３０でモニタされ、駆動電流は駆動モータの駆動ト
ルクと比例関係にあることから駆動モータＭ，〜Ｍ３に
よる駆動トルクが個々にモニタされるようにしてある。

図におけるＭＳは複写機の電源をオンするメインスイッ
チ、Ｍ０は複写機のメインモー夕、３７はメインモータ
Ｍ０のドライバー回路である。

第７図は前記制御回路による全体の制御についてのメイ
ンルーチンのフローチャートを示している。複写機のメ
インスイッチＭＳによる電源オンでスタートする。ステ
ップ＃１でＣＰＵ３０のＲＡＭのクリアおよび標準モー
ドのための初期設定を行う。ステップ＃２ではＣＰＵ３
０の前記モニタに基づく適正な現像装置駆動状態の設定
を行う．次にステップ＃３でＣＰＵ３０の内部タイマを
スタートさせる。この内部タイマにより以下の制御に要
する時間、すなわちｌルーチンの時間を規制する。次の
ステップ＃４ではトナーの補給の要否を判定するための
トナー濃度検知センサの入力、その他複写機各部のスイ
ッチ、センサ等の入力をおこなう。次にステップ＃５で
ジャム発生その他のトラブル等の有無を調べ、コピー可
能かどうかを判定する。

コピー可能でない場合はステップ＃７に移行して異常処
理を行った後、ステップ＃８に進む。

他方コピー可能である場合はステップ＃６で前記設定さ
れた現像装置駆動状態に従ったコピー制御をおこない、
次いでステップ＃８でその他の処理を行う。最後のステ
ップ＃９で内部タイマの終了を判定し、終了であればス
テップ＃３ヘリターンして以後ステップ＃３〜＃９の処
理を繰り返す。したがってステップ＃２の現像装置駆動
状態設定サブルーチンは複写機の電源オンのときのみ実
行され、２回目移行では省略されるので、それが必要以
上に頻繁に行われてコピー速度が低下するのを回避して
いる。

？８図は現像装置駆動状態設定サブルーチンのフローチ
ャートを示している。ステップ＃１１では駆動モータＭ
　ｒ　”’　Ｍ　２を駆動する．同時にメインモータＭ
０も駆動して感光ドラム１を回転させ、現像剤１１の流
れが感光ドラムｌの表面に傷を付けないようにする。ス
テップ＃１２では駆動モータＭ，の駆動電流Ｔ■を検知
し、基準値Ｔ■，と比較してその差が一定値εより以下
であればステップ＃１６に移行する。

一定値εは駆動電流Ｔ■の数１０％程度以下である。

ステップ＃ｌ３では前記差が一定値ε以上でかつ駆動電
流ＴＭＩが基準値Ｔ　ＩＥＦより大であるとき、ステッ
プ＃ｌ４に移行し駆動モータＭ３の回転数を下げてステ
ップ＃１２にリターンする。逆に駆動電流Ｔ■が基準値
Ｔ　ｌ！Ｆより小であるとき、ステップ＃ｌ５に移行し
駆動モータＭ，の回転数を上げてステップ＃１２にもど
る。

以上のルーチンを進むことによって駆動モータＭｌの駆
動電流即ち駆動トルクはある値におさまってくる。これ
がステップ＃１２で判別されるとステップ＃１６に移行
し、駆動モータＭ３の回転数を記憶すると共にメインモ
ータＭ０および、駆動モータＭ１〜Ｍ３を全て停止して
本サブルーチンを終了しメインルーチンにリターンする
。

第９図、第１０図は本発明の第２の実施例を示し、補給
ローラ５に対し現像剤規制板１２を働かせた点、および
現像ローラ３、４をｌつの駆動モータＭ４によってギヤ
４１４２、４３を介し駆動し、補給ローラ５を駆動モー
タＭ，によってギャ４４、４５を介し駆動し、バケット
ローラ６を駆動モータＭ６によってギャ４６、４７を介
し駆動するようにした点で、第１の実施例と構造上異な
っている。

制御の上では、現像装置駆動状態設定サブルーチンが第
１１図に示すように、現像剤規制仮ｌ２が働かされた補
給ローラ５の駆動モータＭ５の駆動電流ＴＭＳを基準値
ＴＲＥＦと比較し、この結果に応じてバケットローラ６
の駆動モータＭ６の回転数を制御するようにした点で第
１の実施例の場合と異なっている。

なお現像装置駆動状態設定サブルーチンの実行回数を適
度に増加させる適当なタイξングとしては、コピーのス
タート時がある。もっともこの場合は所定枚数以上のコ
ピー枚数が設定されている場合に限るのがより適当であ
る。また別の方法として現像装置駆動状態設定サブルー
チンをオペレータ等が随時に実行するための特別な操作
キーを設けることも考えられるし、自動的に行うにして
も前記以外の適当な時期を自由に設定することができる
。さらに本発明は前記実施例の場合以外に、現像剤が自
身の流れに規制を受けて溜まりを生じる第１のローラと
それに現像剤を供給する前段の第２のローラとであれば
どのような構成のものにも同様に適用される。

上記実施例では駆動モータの駆動電流をモニターするこ
とによって、ローラの駆動トルクを検出するようにした
が、これ以外にも、例えばローラの回転速度又は回転速
度を検出することによってローラにかかる負荷を判定し
、この判定結果に基づいて補給ローラ５あるいはパケッ
トローラ６の回転数を制御してもよい。

（発明の効果） 本発明によれば、現像剤規制部材が働かされている第１
のローラの前段に設けられる第２のローラが第１のロー
ラとは単独で駆動されていることを利用してその回転を
、第１のローラの現像剤規制部材の働きにより生じる現
像剤の溜まり量に対応した駆動トルクの検出値に応じて
制御するので、第２のローラから第１のローラへの現像
剤の供給量を第１のローラでの現像剤規制部材の働きに
よる現像剤の溜まり量およびそれによる第１のローラの
駆動トルクが所定範囲になるように後段側に影響なく制
御することができ、現像剤のより安定した供給を確保し
ながら現像剤の溜まりによるキャリャ劣化を抑制し、信
頼性の向上と保守の必要回数の低減とを図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す複写機の現像装置
の断面図、第２図は現像装置の駆動系を示す斜視図、第
３図は上現像ローラまわりの現像剤の流れを示す断面図
、第４図は現像剤の溜まりｌｗｔと搬送量Ｑｚとの相関
関係を示すグラフ、第５図は繰り返しコピー枚数とカブ
リのトナー数との相関関係を示すグラフ、第６図は制御
回路のブロック図、第７図は制御回路の全体のメインル
ーチンを示すフローチャート、第８図は現像装置駆動状
態設定サブルーチンを示すフローチャート、第９図は本
発明の第２の実施例を示す複写機の現像装置の断面図、
第１０図は現像装置の駆動系を示す斜視図、第１１図は
現像装置駆動状態設定サブルーチンを示すフローチャー
トである． ３ ５ ６ 現像ローラ 補給ローラ バケットローラ ｌｌ ｌ２ ３０ ３１　３２、 ３４、３５、 Ｍ，，Ｍｚ、 ３６−・−・ Ｍ３、Ｍ４、 Ｍ５、 Ｍ６ 現像剤 現像剤規制部材 ＣＰＵ ドライバー回路 ・ＡＭＰ 一駆動モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）現像ローラおよびこれに現像剤を供給する現像剤
   搬送ローラを備えた現像装置において、これらローラの
   うちの側周まわりに現像剤 規制部材が働かされた第１のローラと、この第１のロー
   ラの前段に設けられた第２のローラとをそれぞれ別の駆
   動手段によって駆動するようにすると共に、第１のロー
   ラの駆動手段の駆動トルクを検出してこの検出値に基づ
   き第２のローラの回転数を制御することを特徴とする現
   像装置。