(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面上に現像剤を磁気的に保持し、該現像剤を現像領域へ供給する現像ローラと、現像剤を混合、攪拌するバケットローラであって、その軸方向の第１の搬送路において現像剤を搬送するバケットローラと、前記バケットローラに板状部材を介して隣接して、かつ、前記現像ローラとは反対側に設けられた現像剤搬送用のスクリューと、前記スクリューによる第２の搬送路に設置されたトナー濃度検出センサと、前記センサによる検出結果に基づいてトナーを前記第２の搬送路へ補給するトナー補給手段と、前記板状部材に設けられ、前記第１の搬送路と第２の搬送路からなる循環搬送路における第１の搬送路と第２の搬送路との間の現像剤の移動において現像剤が通過する第１の開口部と、前記板状部材に設けられ、前記循環搬送路に含まれない第２の開口部と、を備え、現像剤は、バケットローラとスクリューとによって前記循環搬送路を循環搬送されると共に、バケットローラから現像ローラへバケットローラの下側から供給され、さらに、現像領域を通過後の現像剤の一部がバケットローラの上部側で回収された後、バケットローラの上部に沿って搬送され、前記第２の開口部を通して第２の搬送路に戻される、ことを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像装置、詳しくは、電子写真複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に組み込まれ、感光体上に形成された潜像を可視像化するための現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いた現像装置として、バケットローラとスクリューとで現像剤を混合しつつ循環搬送すると共に、バケットローラから現像ローラへ現像剤を供給し、該現像剤を現像ローラの外周面を移動させつつ現像領域へ供給する形態のものが提供されている。現像後の現像剤はバケットローラを通じてスクリューへ戻され、さらに、バケットローラへと循環される。トナーの補給は、スクリューによる搬送路に設置されたトナー濃度検出センサの検出結果に基づいてバケットローラに対して現像ローラの上流側にトナーが補給される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記現像装置では、現像領域でトナーが消費された後に回収された現像剤を、バケットローラで現像槽内の現像剤と攪拌した後にスクリューに戻し、ここでトナー濃度を検出するため、センサによる濃度検出に正確なトナー消費量が反映されないという問題点を有していた。
【０００４】
一方、現像ローラのすぐ上流側にトナーを補給するため、トナー補給のレスポンスは良好である。しかし、トナーの攪拌が不充分で充分に帯電をされていないトナーが現像領域へ供給され、現像領域においてトナーの外部への飛散や画像背景部へのトナー付着が生じるという問題点も生じていた。このような問題点は、現像装置が大型化すると益々顕著になる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、現像領域で消費されたトナー量を極力正確に検出してトナー補給にフィードバックすると共に、補給されたトナーを充分に混合、攪拌した後に現像領域へ供給できる現像装置を提供することにある。
【０００６】
【発明の要旨及び効果】
以上の目的を達成するため、本発明に係る現像装置は、外周面上に現像剤を磁気的に保持し、該現像剤を現像領域へ供給する現像ローラと、現像剤を混合、攪拌するバケットローラであって、その軸方向の第１の搬送路において現像剤を搬送するバケットローラと、このバケットローラに板状部材を介して隣接して、かつ、前記現像ローラとは反対側に設けられた現像剤搬送用のスクリューと、このスクリューによる第２の搬送路に設置されたトナー濃度検出センサと、このセンサによる検出結果に基づいてトナーを前記第２の搬送路へ補給するトナー補給手段と、前記板状部材に設けられ、前記第１の搬送路と第２の搬送路からなる循環搬送路における第１の搬送路と第２の搬送路との間の現像剤の移動において現像剤が通過する第１の開口部と、前記板状部材に設けられ、前記循環搬送路に含まれない第２の開口部とを備えている。そして、現像剤は、バケットローラとスクリューとによって前記循環搬送路を循環搬送されると共に、バケットローラから現像ローラへバケットローラの下側から供給され、さらに、現像領域を通過後の現像剤の一部がバケットローラの上部側で回収された後、バケットローラの上部に沿って搬送され、前記第２の開口部を通して第２の搬送路に戻される。バケットローラは現像領域を通過した後に回収された現像剤を取り込み位置からスクリューまでの周長の短い方向に向けて回転駆動される。
【０００７】
本発明によれば、現像領域でトナーを消費された現像剤はバケットローラを通じて最短経路を通じてスクリューによる搬送路に戻され、そこでセンサによってトナー濃度を検出される。従って、回収された現像剤は現像槽内の現像剤とあまり混ざることなく、現像領域でのトナー消費量を正確に反映した状態でトナー濃度を検出することができる。
【０００８】
また、トナーはスクリューによる搬送路へ補給され、補給されたトナーは現像剤と混合、攪拌されつつバケットローラとスクリューとで循環され、かつ、現像スリーブへ供給される。従って、補給されたトナーは充分に帯電された状態で現像領域へ供給され、トナーの飛散や画像背景部へのかぶりが防止される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１０】
図１において、現像装置は、概略、現像槽１、スクリュー５、バケットローラ１０、供給ローラ２１、第１現像ローラ２３、第２現像ローラ２５、トナー補給部３０によって構成されている。
【００１１】
バケットローラ１０は、回転軸１１を中心としてその周囲に、搬送部材１２、攪拌羽根１３を取り付けたもので、現像槽１内で矢印ａ方向に回転駆動可能に設置されている。現像剤はトナーとキャリアからなる周知の２成分現像剤が使用され、現像槽１内においてバケットローラ１０の回転に基づいて、攪拌羽根１３にて攪拌されつつ軸方向に移動し、かつ、搬送部材１２で汲み上げられて矢印ａ方向に搬送される。攪拌羽根１３で軸方向に移動する現像剤の一部はバケットローラ１０と隣接して設置された搬送路２に入り込み、この搬送路２内をスクリュー５で該スクリュー５の軸方向に搬送／攪拌され、再び現像槽１に戻される。搬送路２の底面には現像剤のトナー濃度を検出するための磁気センサ６ａ，６ｂが設置され、このセンサ６ａ，６ｂにてトナー濃度が基準値より低下したことが検出されると、トナー補給指令が発せられる。
【００１２】
現像剤の循環は、図２に示すように、現像槽１内をバケットローラ１０によって矢印Ａ方向に中央側に搬送され、中央開口部２ａから搬送路２へ送り込まれ、搬送路２においてスクリュー５によって矢印Ａ’方向に両側部に搬送され、側部開口部２ｂから現像槽１へ戻される。
【００１３】
供給ローラ２１、第１現像ローラ２３及び第２現像ローラ２５は、それぞれ複数の永久磁石（図示せず）を内蔵したもので、それぞれ矢印ｂ，ｃ，ｄ方向に回転駆動可能とされている。これらのローラ２１，２３，２５の構成及び外周面上に現像剤を保持して搬送するメカニズムは周知であり、その詳細は省略する。現像剤は前記バケットローラ１０の回転によって図２中矢印Ａ方向に搬送されつつ、矢印Ｂ方向にも搬送され、図１に示す穂高規制板１６で搬送量を規制されて供給ローラ２１の外周面に磁気的に吸着保持され、供給ローラ２１の回転に伴って矢印ｂ方向に搬送され、第１現像ローラ２３の外周面に供給される。その後、現像剤は第１現像ローラ２３の回転に伴って矢印ｃ方向に搬送され、さらに、第２現像ローラ２５の回転に伴って矢印ｄ方向に搬送される。
【００１４】
感光体ドラム４０は現像ローラ２３，２５と所定の隙間を保って矢印ｅ方向に回転駆動可能に設置されており、対向部分である現像領域Ｄにおいて静電潜像の現像が行われる。
【００１５】
一方、トナー補給部３０はトナー搬送スクリュー３１、攪拌レバー３２、スポンジ材からなるトナー補給ローラ３３、これらを回転させるモータ３４によって構成されている。補給部３０の直上には図示しないトナー補給ボトルが着脱自在に設置されており、磁気センサ６ａ，６ｂのトナー濃度検出信号に基づいて、トナーはボトルからスクリュー３１上に補給され、スクリュー３１の回転によって攪拌レバー３２側に搬送される。さらに、トナーは攪拌レバー３２の回転によって補給ローラ３３側に搬送され、この補給ローラ３３から前記搬送路２に補給される。補給ローラ３３は軸方向に２分割されており、図２中点線Ｃで示す領域にトナーを補給する。なお、センサ６ａ，６ｂによるトナー濃度の検出及びトナー補給の制御については後に詳述する。
【００１６】
以上の構成からなる現像装置において、現像領域Ｄを通過してトナーを消費された現像剤は、図２中矢印Ｍで示すように、分流板２７に沿ってバケットローラ１０の上部に回収される。バケットローラ１０は矢印ａ方向に回転駆動されているため、回収された現像剤は取込み位置Ｅからバケットローラ１０の上部を左方に搬送され、図２中点線の矢印Ｎで示すように、多数の開口部２ｃから搬送路２へ戻される。なお、分流板２７は省略してもよい。
【００１７】
即ち、本実施形態において、バケットローラ１０は現像領域Ｄを通過後に回収された現像剤を取込み位置Ｅからスクリュー５までの周長の短い方向に向けて回転駆動されるため、現像槽１内の現像剤とほとんど混じることなく搬送路２へ戻され、そこでセンサ６ａ，６ｂによってトナー濃度を検出される。従って、現像領域Ｄでのトナー消費量を正確に反映した状態でトナー濃度を検出されることになる。また、新規トナーは搬送路２へ補給され、矢印Ａ’及びＡ方向へ循環搬送された後に現像領域Ｄへ供給されるため、混合／攪拌が充分に行われる。即ち、現像領域Ｄへ到達したとき、トナーは必要な電位に帯電されており、帯電不良によるトナーの外部への飛散、画像背景部への付着が解消される。
【００１８】
次に、センサ６ａ，６ｂによるトナー濃度の検出及びトナー補給について説明する。
本実施形態では、２個のセンサ６ａ，６ｂを用いて新規の現像剤（スタータ）を用いてセンサ出力の校正を行い、かつ、２個のセンサ６ａ，６ｂで通紙方向と直交する２箇所でトナー濃度を並行して検出し、トナー補給へフィードバックする。センサ６ａ，６ｂの検出出力（電圧）はトナー濃度に反比例した一定の２次曲線で示される相関関係にあり、この相関関係に基づくトナー補給時間（モータ３４の回転時間）を示すトナー補給テーブルが図１に示すＣＰＵ５０のメモリに格納されている。センサ６ａ，６ｂの検出出力は検出回路５１を介してＣＰＵ５０へ入力される。ＣＰＵ５０はトナー補給テーブルを参照してトナー補給時間を演算し、駆動回路５２を介して補給ローラ３３等を駆動するモータ３４を制御する。
【００１９】
ここで、トナー補給テーブルの一例を表１に示す。この表１はＡ４サイズの用紙に対してコピーするときに使用されるものである。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
詳しくは、複写機をセットアップする際、新規の現像剤（スタータ）が現像装置に充填される。このスタータは所定のトナー濃度に調整されており、初期にはセンサ６ａ，６ｂの出力をこのスタータを用いて校正する。まず、第１センサ６ａの出力電圧を検出し、コントロール電圧Ｂで第１センサ６ａの出力電圧がスタータのトナー濃度に対応した電圧値となるように調整する。例えば、スタータのトナー濃度が４．５％に調整されており、第１センサ６ａの検出出力が２Ｖに対応するように設計されているとき、図３（Ａ）に示すように第１センサ６ａの出力が２．１Ｖであれば、第１センサ６ａを基準電圧Ａ（２．０Ｖ）を出力するように校正する（図３（Ｂ）参照）。これにて、第１センサ６ａでの現像剤のトナー濃度に対する検出のばらつきが補正される。次に、校正されたコントロール電圧Ｂで第２センサ６ｂを出力させる。このとき、図３（Ｃ）に示すように出力電圧Ｃと基準電圧Ａとの差ＤをＣＰＵ５０にメモリする。例えば、出力電圧Ｃが２．０５Ｖであれば、メモリされる値Ｄは０．０５Ｖである。
【００２２】
トナー補給時にあっては、第１センサ６ａに関しては、図４（Ａ）に示すように、出力電圧Ｅに基づいてトナー濃度を判別し、トナー補給テーブルを参照してトナーを補給する。第２センサ６ｂに関しては、図４（Ｂ）に示すように、出力電圧Ｆから校正メモリ値Ｄを差し引いた値Ｇに基づいてトナー濃度を判別し、トナー補給テーブルを参照してトナーを補給する。
【００２３】
以上のトナー補給制御は、コピー１枚ごとに第１及び第２センサ６ａ，６ｂを併用して行う。即ち、図５に示すように、コピー開始信号からＨｍｓｅｃ後にセンサ６ａ，６ｂの出力を所定の周期で交互にサンプリングする。所定回数のサンプリングを終了すると、それぞれの出力値を平均化し、出力電圧Ｅ，Ｆを求める。第２センサ６ｂの出力電圧Ｆに関しては前述の如くメモリ値Ｄで補正した値Ｇを求める。次に、トナー補給テーブルを参照して各センサ６ａ，６ｂの出力値に対応するトナー補給時間Ｔ1，Ｔ2を求め、合計のトナー補給時間Ｔでトナー補給モータ３４を駆動し、トナーを補給する。
【００２４】
以上のトナー補給制御においては、２個のセンサ６ａ，６ｂを一つのコントロール電圧で制御して初期校正を行うため、スタータを使用しての初期調整時間を短縮化することができる。また、２個のセンサ６ａ，６ｂを通紙方向の両側に配置してトナー濃度を検出するようにしたため、片側のみで通紙する小サイズ用紙や、片側のみ黒白比の片寄った画像をコピーする際でもトナー消費量を適切に検出でき、小サイズから大サイズの用紙に対応して正確なトナー補給制御が可能である。
【００２５】
なお、本発明に係る現像装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
特に、バケットローラの構成や現像スリーブの配置は任意である。また、トナー補給部に関しても種々の構成を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である現像装置を示す断面図。
【図２】前記現像装置における現像剤の搬送状態を示す断面図。
【図３】トナー濃度検出センサの初期校正時出力を示すグラフ。
【図４】トナー濃度検出センサのトナー補給時出力を示すグラフ。
【図５】トナー補給制御を示すタイムチャート図。
【符号の説明】
１…現像槽
２…トナー搬送路
５…スクリュー
６ａ，６ｂ…トナー濃度検出センサ
１０…バケットローラ
２３，２５…現像ローラ
３０…トナー補給部
４０…感光体ドラム
ａ…バケットローラ回転方向
Ｃ…トナー補給領域
Ｄ…現像領域
Ｅ…取込み位置
Ｍ…回収現像剤移動方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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