JP4377512B2

JP4377512B2 - 画像形成装置の現像装置

Info

Publication number: JP4377512B2
Application number: JP2000075120A
Authority: JP
Inventors: 克彦鈴木; 高雄梅田; 久雄岡田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: JP2001166584A; US6345163B1; DE10048393A1

Description

【０００１】
【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

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。