JP2507323B2

JP2507323B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP2507323B2
Application number: JP61111170A
Authority: JP
Inventors: 則幸木村; 俊次加藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1986-05-15
Filing date: 1986-05-15
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPS62267777A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、現像装置に係り、特に、複数の現像ユニッ
トを現像域に回動搬送するようにしたロータリ式の現像
装置に関する。

（従来技術）カラー複写機は、原稿を赤、緑、青の３色に色分解し
て各色に対応する光像を各色の補色であるシアン、マゼ
ンタ、イエローの各トナーで各別に現像する。このた
め、現像ユニットを複数個必要とする。この場合、各現
像ユニットをそれぞれ別個独立に構成して潜像担持体の
周辺に並設することは装置で大型化してしまう。

そこで、潜像担持体に近接するように回動体を対設す
るとともに、この回転体に複数の現像ユニットを所定の
ピッチ間隔で設け、各現像ユニットを現像域に順次回動
搬送させることにより、各現像ユニットから潜像担持体
上の静電潜像に各色トナーを移行せしめて現像を行なう
ようにしたロータリ式の現像装置が開発されている。

このロータリ式の現像装置では、複数の現像ユニット
のうちの１つが現像位置に位置決めされながら上述した
現像動作が行なわれることとなる。そして、このような
現像ユニットの位置決めが行なわれるときには、その位
置決めと同時に、現像ユニットに設けられた現像剤担持
体の駆動入力部が、機器本体側駆動系の駆動出力部に接
続されるようになされており、その伝達駆動力によっ
て、現像剤担持体が所定のトナー供給動作を行なうよう
になっている。

しかし、従来のロータリ式現像装置では、現像ユニッ
トの駆動入力部が、本体側駆動系の駆動出力部に接続さ
れる場合、両者側のたとえば歯車どうしがスムーズに噛
み合わず、接続時に大きな衝撃が発生することがある。
これは、本体側駆動係の駆動出力部たとえば出力用の歯
車が常時駆動源に連結されており、該駆動出力部に自由
度がほとんどないことから生じるものである。

このような衝撃が発生すると、各種部品の破損や異音
あるいは駆動不良を引き起してしまうことがしばしばあ
る。

（目的）そこで本発明は、各現像ユニットを本体側駆動係に円
滑的に接続させることができるようにしたロータリ式の
現像装置を提供することを目的とする。

（構成）上記目的を達成するため、本発明による現像装置は、
本体側駆動系には、現像ユニットが現像位置に位置決め
されているときに駆動出力部に対して駆動力を伝達せし
め、かつ、現像ユニットが現像位置から離脱されている
ときに駆動出力部を自由開放状態に維持せしめる駆動力
断続装置と、駆動出力部を摩擦的に駆動する摩擦駆動手
段とが備えられている。

このような構成からなる現像装置においては、現像ユ
ニットに設けられている現像剤担持体の駆動入力部が、
本体側駆動系の駆動出力部に接続される際、上記本体側
駆動系の駆動出力部が、駆動力断続装置によって自由開
放状態に維持され、両者の接続は、自然的に同期されな
がら行なわれるようになっている。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第３図に示すように、潜像担持体としての感光体ドラ
ム１は、図示を省略した駆動機構により矢印Ａ方向へ回
転される。

この感光体ドラム１の近傍には、ロータリ式の現像装
置２が配置されている。このロータリ式の現像装置２に
おいては、回転体としての中空円筒状のケーシング３
が、軸０を中心に回転自在に設けられ、該ケーシング３
は、図示を省略した駆動機構により矢印Ｂ方向に回転さ
れる。また、上記ケーシング３の内部側には、軸０から
放射状に延出する４枚の仕切り板4a,4b,4c,4dが設けら
れており、各仕切り板4a,4b,4c,4dが仕切られる仕切り
室5a,5b,5c,5dが画成されている。そして、これら各仕
切り室5a,5b,5c,5dの内部に、各色現像用の現像ユニッ
ト6A,6B,6C,6Dがそれぞれ収容されている。

各現像ユニット6A,6B,6C,6Dには、アルミニウム等か
らなる非磁性の円筒状スリーブ7a,7b,7c,7dが設けられ
ている。この各円筒状スリーブ7a,7b,7c,7dは、上記ケ
ーシング３に設けられた各開口部8a,8b,8c,8dからその
一部が外部に露出するように配置されている。さらに、
これら各円筒状スリーブ7a,7b,7c,7dの内部には、複数
の異なる磁極が交互に配置されてなる磁石体9a,9b,9c,9
dが上記円筒状スリーブ7a,7b,7c,7dの内面側から一定間
隔を隔てて設けられている。そして、上記磁石体9a,9b,
9c,9dの磁力により、円筒状スリーブ7a,7b,7c,7dの表面
上に磁気ブラシ11a,11b,11c,11dが形成されるようにな
っている。

この磁気ブラシ11a,11b,11c,11dは、円筒状スリーブ7
a,7b,7c,7dおよび磁石体9a,9b,9c,9dの少なくとも一方
が、後述する本体側駆動系によって回転されることによ
って矢印Ｃ方向に移動される。

また、上記円筒状スリーブ7a,7b,7c,7dおよび感光体
ドラム１には、図示を省略した電源回路により同極性の
現像バイアス電圧が印加されている。そして、上記円筒
状スリーブ7a,7b,7c,7d上の各磁気ブラシ11a,11b,11c,1
1dは、移動しながら静電潜像12が形成された感光体ドラ
ム１に接触して上記静電潜像12にトナーを与え、顕像13
を形成するようになっている。

なお、本実施例では円筒状スリーブ7a,7b,7c,7dは、
外形25mmのものが用いられ、磁石体9a,9b,9c,9dとして
は、円筒状スリーブ7a,7b,7c,7dの表面磁力が約800ガウ
スとなるものが採用されている。これによって、磁気ブ
ラシ11a,11b,11c,11dの高さを0.3〜5mm好ましくは0.7〜
2mmとすることができる。

また、上記現像バイアスは、地汚れ防止と画像濃度調
整のために印加されるものであり、潜像電位が−800V
で、正規現像の場合０〜−500V程度印加するのが好まし
く、また、反転現像の場合には、負帯電性トナーを用い
るとともに、−200〜−800V程度のバイアス電位が用い
るのが適当である。最終的な現像バイアス値は、原稿濃
度あるいは使用者の所望に応じて定められることとな
る。

さらに、現像を終えた後の磁気ブラシ11a,11b,11c,11
dから残留トナーを回収するトナー回収ローラ14a,14b,1
4c,14dが、各磁気ブラシ11a,11b,11c,11dと接するよう
に設けられている。この各トナー回収ローラ14a,14b,14
c,14dには、トナー剥離ブレード15a,15b,15c,15dが圧接
されており、該トナー剥離ブレード15a,15b,15c,15dに
より、トナー回収ローラ14a,14b,14c,14d上に付着され
るトナー粒子が掻き落されるようになっている。掻き落
とされたトナーは、後述するトナーホッパ16a,16b,16c,
16dへ戻されるようになっている。

また、上記トナー回収ローラ14a,14b,14c,14dには、
図示を省略した電源回路によって所定のトナー回収用の
バイアス電圧が印加されている。このトナー回収用のバ
イアス電圧は、磁気ブラシ11a,11b,11c,11d上に残留す
るトナーを回収するためのものであり、現像ポテンシャ
ルと同じレベルすなわち、トナー回収ローラ14a,14b,14
c,14dを潜像担持体とした場合に全面現像しうるレベル
になせば良い。たとえば、潜像が−800Vで現像バイアス
が−200Vのときには、トナー回収用のバイアス電圧は−
600V程度とすればよい。

また、トナーの回収は、磁気ブラシに含まれるトナー
すべてを回収する必要はなく、磁気ブラシ表面近傍のト
ナーを選択的に回収することで足りる。つまり、その最
低条件は、現像によって生じた磁気ブラシ11a,11b,11c,
11d上のトナー濃度分布差をなくすことである。たとえ
ば、黒部、ハーフトーン部、地肌部でトナー消費に差が
出たものを均等になしてやればよい。

一般的には、２成分現像剤のトナー付着量は、単位面
積当り0.8〜1.0mgであり、前記感光体ドラム１と磁気ブ
ラシ11a,11b,11c,11dとは、約1:3の相対速度が与えられ
た状態で潜像12へトナー供給が行なわれている。すなわ
ち、上記磁気ブラシ11a,11b,11c,11dは、単位面積当
り、0.27〜0.33mgのトナー供給能力しか持たないことと
なる。したがって、このトナー供給能力を越えるように
トナーの回収を行なえば、磁気ブラシ11a,11b,11c,11d
上のトナー濃度分布は、均一化され、現像による影響が
完全にキャンセルされることとなる。

この点についてさらに詳細に説明すると、かさ比重
２、トナー濃度３％のごく一般的な２成分現像剤の特性
から、高さ1mmの磁気ブラシの重量は、単位面積当り0.2
gであり、その中に含まれるトナーは、6mgであるから、
実際に現像に寄与するトナーは、磁気ブラシ中の５％程
度でしかない。言い換えれば、この５％相当のトナーを
回収すれば、良いのである。本発明における磁気ブラシ
では、約0.3mg/cm²のトナーが後述するトナー供給ロー
ラによって磁気ブラシの表面近傍に偏在させられている
ので、トナー消費の差の解消は効果的に行なえる。

また、トナー回収ローラ14a,14b,14c,14dは、矢印Ｄ
方向へ回転駆動されている。これは、回収トナーが磁気
ブラシ11a,11b,11c,11dへ再付着することを防ぐためで
ある。

さらにまた、トナー回収ローラ14a,14b,14c,14dの下
流側部分には、トナー供給ローラ17a,17b,17c,17dが磁
気ブラシ11a,11b,11c,11dに接するように設置されてい
る。このトナー供給ローラ17a,17b,17c,17dは、図示を
省略した回転駆動機構によって矢印Ｅ方向に回転駆動さ
れている。

また、上記トナー供給ローラ17a,17b,17c,17dには、
トナー層規制ブレード18a,18b,18c,18dが圧接されてい
る。このトナー層規制ブレード18a,18b,18c,18dによっ
て、トナー供給ローラ17a,17b,17c,17d上に保持された
トナーが、均一薄層状化されながら摩擦帯電される。

さらに、前述したトナー剥離ブレード15a,15b,15c,15
dおよび上記トナー層規制ブレード18a,18b,18c,18dと、
前記仕切り板4a,4b,4c,4dとによって、所定のスペース
を備えてなるトナーホッパ16a,16b,16c,16dがそれぞれ
画成されている。この各トナーホッパ16a,16b,16c,16d
内には、各色のトナーが収容されており、上記トナー供
給ローラ17a,17b,17c,17dは、現像位置に置かれたとき
に（図中17aの位置）、約半分にわたる部分がトナーの
内部に埋もれるように配置されている。

これにより、トナーホッパ16a,16b,16c,16d内に貯え
られた各色トナーが薄層化されながら、しかも漏れなく
磁気ブラシ11a,11b,11c,11d側へ送られていく。この場
合、トナー供給ローラ17a,17b,17c,17dは、磁気ブラシ1
1a,11b,11c,11dの穂の高さを均一に規制する機能を備え
ることとなり、画像濃度むらの解消に寄与する。

さらに、磁気ブラシ11a,11b,11c,11dの穂の高さを均
一に規制する機能をより発揮させるために、トナー供給
ローラ17a,17b,17c,17dと接触する位置と現像域との間
にブレード、ローラ等の規制部材を円筒状スリーブ7a,7
b,7c,7dと近接するようにして設けてもよい。

さらにまた、上記トナー供給ローラ17a,17b,17c,17d
には、図示を省略した電源回路による所定のトナー供給
用のバイアス電圧が印加されており、このトナー供給用
のバイアス電圧により、トナーが磁気ブラシ11a,11b,11
c,11dへ良好に転移されることとなる。上記トナー供給
用のバイアス電圧は、帯電トナーと同極性で、約０〜60
0Vに設定される。なお、このトナー供給用のバイアス電
圧は、帯電トナーと逆の極性とするほうが、トナーを供
給ローラ上に確実に保持する上で好ましく、現像バイア
スより低い電圧を印加するのがよい。

ここで、スリーブ7a,7b,7c,7d、トナー回収ローラ14
a,14b,14c,14d、トナー供給ローラ17a,17b,17c,17dのそ
れぞれに印加する電圧を、それぞれV_B，V_R，V_Dとしたと
き、トナーと逆極性で、｜V_R｜＞｜V_B｜＞｜V_D｜の関係に設定することがスリーブ上のトナー収支上好ま
しい。さらに、スリーブ上のトナー濃度をより均一に保
つには、｜V_B｜−｜V_D｜＞｜V_R｜−｜V_B｜の関係に設定するのが良い。

また、前記トナー回収ローラ14a,14b,14c,14dおよび
トナー供給ローラ17a,17b,17c,17dには、ケーシング３
の内表面側から延出するスクレーパ19a,19b,19c,19dが
圧接されている。そして、このスクレーパ19a,19b,19c,
19dによって、各トナーが外部に漏れ出ないようになっ
ている。

さらに、前記現像バイアス電圧を与える電源回路に
は、出力電位を４ビットに分割して信号化するエンコー
ダが備えられており、現像バイアス電圧の出力値を表わ
す信号が図示を省略した制御回路に印加されている。制
御回路には、現像バイアス電圧値に対応する適正なトナ
ー供給用のバイアス電圧値を算出する演算回路が備えら
れている。

そして、上記制御装置の出力信号は、トナー供給用の
バイアス電圧を与える電源回路に与えられており、これ
によって、トナー供給用のバイアス電圧値が定められて
いる。たとえば、両バイアス電圧の差が常に一定となる
ように制御されている。

また、上記トナー回収ローラ14a,14b,14c,14dおよび
トナー供給ローラ17a,17b,17c,17dの材質は、円筒状ス
リーブ7a,7b,7c,7dとの間に電気的なバイアス効果が得
られるものであればよく、金属や導電性ゴム等を採用す
ることができる。さらにまた、各ローラ14a,14b,14c,14
dおよび17a,17b,17c,17dは、磁気ブラシ11a,11b,11c,11
dの高さの50％〜100％を占る割合で接触するように配置
される。しかし、エアーギャップの絶対値が、1mm以下
であれば、100％を越えて設置することもできる。この
場合には、電気的バイアス手段の併用が必須となる。

さらに、上記各ローラ14a,14b,14c,14dおよび17a,17
b,17c,17dの外径は、任意に選定しうるが、小型化の要
請により、円筒状スリーブ7a,7b,7c,7dの外径の80％以
下あるいは、絶対値として５〜60mm、好ましくは、８〜
40mmとすることがよい。

スリーブ7a,7b,7c,7dへのトナー供給量は、スリーブ7
a,7b,7c,7dとトナー供給ローラ17a,17b,17c,17dとの相
対速度によっても決定されるので、供給量を、トナー供
給ローラ17a,17b,17c,17dの回転数を可変とすることに
よって制御してもよい。すなわち、既知のセンサー手段
でトナー濃度を検出してトナー供給ローラ17a,17b,17c,
17dの回転数を検出して、トナー供給ローラ17a,17b,17
c,17dの回転数を制御することができる。トナー濃度検
出手段の一例としては、トナー回収ローラ14a,14b,14c,
14d上のトナーの反射濃度を検出して算出する手段があ
る。

また、トナー層規制ブレード18a,18b,18c,18dをトナ
ー供給ローラ17a,17b,17c,17dに対して本実施例と反対
側の面に圧接するように設ける場合には、トナー供給ロ
ーラ17a,17b,17c,17dは、矢印Ｅと反対方向に回転させ
ることになる。

つぎに、円筒状スリーブ7a,7b,7c,7dあるいはマグネ
ット体9a,9b,9c,9dの駆動系を第１図および第２図に基
づいて説明する。

駆動モータ21の出力軸22に固定された駆動プーリ23
と、第１伝達軸24に回転自在に取り付けられた従動プー
リ25との間には、伝達ベルト26が掛けわたされている。
さらに、上記第１伝達軸24には、従動プーリ25に隣接す
るように駆動力断続装置としてのクラッチ27が装着され
ている。このクラッチ27は、上記従動プーリ25と第１伝
達軸24との間に連結させたり、切り離したりするように
設けられている。このクラッチ27としては、たとえば電
磁式のもの等が採用される。

また、上記第１伝達軸24には、歯車28が固定されてい
る。この歯車28は、第２伝達軸30の一端側に固定された
歯車31と噛み合わされている。さらに、上記第２伝達軸
30の他端側には、歯車32が固定されている。この歯車32
は、感光体ドラム１の回転軸1a側にベアリング33を介し
て回転自在に支承された駆動出力部としての歯車34に噛
み合わされている。

一方、円筒状スリーブ7a（7b,7c,7dも同様）の駆動軸
35側には、駆動入力部としての歯車36が固定されてい
る。そして、たとえば図示のように、現像ユニット6Aが
現像位置に位置決めされるとき、上記駆動入力側の歯車
34は、前記駆動出力側の歯車34に噛み合わされるように
なっている。また、現像ユニット6Aが、現像位置から離
脱するときには、上記歯車36も歯車34に対して噛み合い
が外される。

さらに、前記クラッチ27は、図示を省略した制御装置
によって動作されている。すなわち、現像ユニットが現
像位置に保持されるときには、駆動力が上記駆動出力側
の歯車34に伝達されるようにクラッチ27が入れられる。
一方、現像ユニットが現像位置から離脱されているとき
には、クラッチ27が切られるように動作制御される。ク
ラッチ27が切られると、駆動出力側の歯車34は、自由開
放状態に維持されることとなる。

このような現像装置においては、ケーシング３が矢印
Ａ方向に回転駆動され、たとえば図に示すように、現像
ユニット6Aが現像位置に達すると、図示を省略した制御
手段により現像ユニット6Aの位置決めが行なわれる。

この現像ユニット6Aの位置決めと同時に、現像ユニッ
ト6Aの円筒状スリーブ7aあるいはマグネット体9aに駆動
力を与える駆動入力側の歯車36が、駆動出力側の歯車34
に嵌合される。これら両歯車34と36とが互いに嵌合され
るときには、駆動系のクラッチ27が切られており、駆動
出力側の歯車34は、自由開放状態に維持されている。し
たがって、駆動入力側の歯車36が駆動出力側の歯車34に
噛み合わされるときには、駆動出力側の歯車34が自然的
に同期される。そして、これにより、両歯車34,36が互
いに衝突し合うことなく円滑に嵌合されていく。両歯車
34,36が噛み合わされると、円筒状スリーブ7aあるいは
マグネット体9aが回転駆動され、現像動作が開始され
る。

すなわち、トナーホッパ16a内のトナーが、トナー供
給ローラ17aの回転によって保持され、この保持された
トナーは、トナー層規制ブレード18aにより、均一薄層
化されながら摩擦帯電される。

そして、所定のトナー供給用のバイアス電圧下で、ト
ナーが磁気ブラシ11aに均一薄層状に供給・移行され
る。ついで、トナーを付着した磁気ブラシ11aが感光体
ドラム１側に移送され、感光体ドラム１上に形成された
静電潜像12の現像が行なわれることとなる。現像完了
後、磁気ブラシ11aには、画像に対応したトナー濃度差
（むら）が生じることになるが、この磁気ブラシ11a上
の残留トナーは、トナー回収用のバイアス電圧力によっ
てトナー回収ローラ14a側に移行・回収される。

これにより、磁気ブラシ11aのトナー濃度差は解消さ
れ均一濃度になされる。すなわち、トナー回収後の磁気
ブラシ11aは、キャリアのみの状態あるいは均一トナー
濃度分布の状態でトナー回収ローラ14aから離れてい
き、再びトナー供給側へ進んでいく。

また、トナー供給用のバイアス電圧値は、現像バイア
ス電圧値に基づいて制御されている。すなわち、現像に
よるトナーの消費量に応じた分だけの新たな量のトナー
が前記磁気ブラシ11aに供給されるようになっている。
これにより、トナーの消費量と供給量とのバランスがと
られ、トナーの供給過多や供給不足をなくすことができ
る。

現像ユニット6Aによる現像が終了すれば、ケーシング
３を再び回転させ、上記と同様の動作によって次の現像
ユニット6Bを現像位置に移行させて現像を行なう。

本実施例のように、駆動出力側の歯車34を感光体ドラ
ム１と同軸的に設置しておくと同時に、ベアリング33の
回転抵抗摩擦力をやや強めに設定しておけば、駆動出力
部としての歯車34が自由開放状態にあるときに、歯車34
を感光体ドラム１の回転に従って回転させておくことが
できる。そして、このようにすることにより、駆動出力
側歯車34の同期運動を嵌合前から予め行なわせておくこ
とができ、現像ユニット側の駆動入力側歯車36の嵌合動
作をより一層円滑化することができる。

（効果）以上述べたように、本発明による現像装置は、現像動
作が行なわれないときに、本体側駆動系の駆動出力部が
自由開放状態に維持されるように、駆動力断続装置を上
記本体側駆動系に設け、かつ、駆動力断続装置により駆
動出力部が自由開放状態におかれたときに、この駆動出
力部を、本体側駆動系の駆動源とは別の駆動源により摩
擦的に駆動する摩擦駆動手段を有してなるから、現像開
始時に、各現像ユニットの駆動入力部を本体側駆動系の
駆動出力部に嵌合させるときに、本体側駆動系の駆動出
力部を自然的に同期させることができる。したがって、
本発明によれば、ロータリ式現像装置の各現像ユニット
を現像位置に位置決めさせる際、現像ユニットの駆動入
力部を本体側駆動出力部に対して非常に円滑的に接続さ
せることができ、部品の破損や異音の発生を防止し、現
像装置の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例における駆動系
の駆動力伝達構成図、第３図は本発明を適用した現像装
置の一例を表わした縦断面図である。１…感光体ドラム、6A,6B,6C,6D…現像ユニット、21…
駆動モータ、23,25…プーリ、27…クラッチ、28,31,32,
34,36…歯車、33…ベアリング。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像担持体に対設される回転体に複数の現
像ユニットを設け、各現像ユニットを現像域に回動搬送
させて所定の現像位置に位置決めし、この位置決めと同
時に、上記現像ユニットに設けられた現像剤担持体の駆
動入力部を本体側駆動系の駆動出力部に接続させて所定
の現像動作を行なわせるようにした現像装置において、上記現像ユニットが現像位置に位置決めされているとき
に上記駆動出力部に駆動力を伝達せしめ、上記現像ユニ
ットが現像位置から離脱しているときに上記駆動出力部
を自由開放状態にする駆動力断続装置と、上記駆動力断続装置により上記駆動出力部が自由開放状
態におかれたときに上記駆動出力部を、上記本体側駆動
系の駆動源とは別の駆動源により摩擦的に駆動する摩擦
駆動手段と、を有する現像装置。