JP3552429B2

JP3552429B2 - ロータリ現像ユニット

Info

Publication number: JP3552429B2
Application number: JP30931596A
Authority: JP
Inventors: 順一浜
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2016-11-20
Also published as: US5918092A; JPH10149012A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なる色のトナーを内蔵した複数の現像器を備えると共に、これら現像器の中から選択された任意の現像器で感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する電子写真複写機やプリンタ等の現像ユニットに係り、詳細には、回転軸の周囲でこれら現像器を公転させながら、上記像担持体との対向位置に設定される現像器の入れ換えを行う所謂ロータリ現像ユニットの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式を用いたカラー画像形成装置としては、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色トナー像を順次記録シートに転写し、これらトナー像を該記録シート上で重ね合わせてフルカラー画像を形成する所謂多重転写方式を採用したものが周知である。
【０００３】
この多重転写方式においては感光体ドラム等の像担持体上に各色トナー像を順次形成する必要があることから、各色トナーを個々に内蔵した複数の現像器はいずれか一色の現像器が選択的に上記像担持体と対向する現像位置に設定され、その余の現像器は像担持体と離間した退避位置に設定されなければならない。
【０００４】
このため、従来のカラー画像形成装置においては、上記現像位置に対して４色の現像器を選択的に設定する手段として、円筒状回転体（以下、現像器交換体）の円周上に複数の現像器を等分に配置し、かかる現像器交換体の回転によって任意の現像器を上記現像位置に設定する一方、他の現像器を上記像担持体との近接位置から退避させる所謂ロータリ現像ユニットが用いられている（富士ゼロックス（株）製カラー複写機：Ａ−Ｃｏｌｏｒ等）。
【０００５】
ところで、イエロー、シアン及びマゼンタといったカラートナーは磁性粉が混練されるとその発色性が悪化することから、これらカラートナーは通常非磁性トナーであり、それ故に前述のカラー画像形成装置の各現像器は二成分現像方式、すなわち非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤を用いた現像方式により像担持体上の静電潜像の現像を行っている。
【０００６】
ここで、二成分現像剤を用いた現像方式では、現像器内に内蔵されたトナーとキャリアのうち、前者のトナーのみが静電潜像の現像によって消費されていくので、現像器交換体に保持された各現像器に対しては順次新たなトナー（以下、フレッシュトナー）を補給する必要があり、静電潜像の現像濃度を常に所望の濃度に維持するためには現像器に対するフレッシュトナーの補給量を厳密に制御しなければならない。
【０００７】
そこで、本願出願人はこのような要求に応えるロータリ現像ユニットを過去に提案している（特願平７−２６３０６５号）。この提案に係るロータリ現像ユニットでは、フレッシュトナーを収容したトナー補給容器が上記現像器交換体に対して各色の現像器に隣接した位置に抜き差しできる構成となっており、現像器交換体に装着されたトナー補給容器と現像器との間は、かかる現像器交換体の回転軸と平行に配設されたトナー補給通路によって連通連結されている。また、このトナー補給通路内には螺旋状の羽根を回転軸に巻き付けた搬送スクリュー（以下、オーガ）が該通路を貫通するようにして配設されており、このオーガを回転させることで上記トナー補給容器からトナー補給通路に落とし込まれたフレッシュトナーが現像器に供給されるようになっている。
【０００８】
従って、このように構成されたロータリ現像ユニットでは、トナー補給通路内のオーガの回転量に応じた量のフレッシュトナーが現像器に対して補給されるので、画像形成装置に読み込まれる画情報等からトナー消費量を予測し、かかる予測消費量に応じた回転量を上記オーガに与えれば、静電潜像の現像濃度を一定に維持することができた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この提案に係るロータリ現像ユニットにおいては、現像位置に設定される現像器を交換する目的で現像器交換体が回転する度毎に、現像器、トナー補給容器及びトナー補給通路が現像器交換体の回転軸の周囲を公転することとなり、トナー補給通路内に配設されたオーガを停止させた状態であっても、フレッシュトナーがオーガの螺旋状羽根に沿って移動し、トナー補給通路内を自然に搬送されてしまうといった現象が生じた。
【００１０】
このため、上記現像器交換体の回転方向が一方向である場合、上記オーガの螺旋状羽根の巻回方向に応じ、上記トナー補給通路内のフレッシュトナーが該通路内を現像器の方向へ又はトナー補給容器の方向へ搬送されてしまい、前者の場合には意図しないにもかかわらずフレッシュトナーが現像器に補給されてしまい、現像器内のトナー量か過剰となってしまうといった問題点が生じた。また、後者の場合にはフレッシュトナーがトナー補給通路からトナー補給容器へと後退してしまうので、かかる後にオーガに所定の回転量を与えてフレッシュトナーを現像器に補給しようとしても、オーガの回転量に見合った量のフレッシュトナーを現像器に補給することができず、現像器内のトナー量が不足するといった問題点が生じた。
【００１１】
このような問題点は、特に、白黒モードのコピージョブを何回か繰り返した後にブラック以外の他色の現像器で発生しがちである。潜像担持体の表面がトナーによって汚れるのを防止するため、ロータリ現像ユニットを使用するカラー画像現像装置においては何れの現像器をも潜像担持体から離間するホームポジションを設け、コピー待ち状態にあっては該ホームポジションに現像器交換体を設定しておくのが通例であるが、白黒モードのコピージョブが連続すると、各ジョブの開始時にブラック現像器がホームポジションから潜像担持体と対向する現像位置に設定され、更に各ジョブの終了時にホームポジションへ移動することから、各ジョブ毎に現像器交換体が１回転することとなり、その間に他の色の現像器は一切使用されない。このため、白黒モードのコピージョブを何回か繰り返すと、他のイエロー、シアン及びマゼンタの各現像器においてはトナー補給通路内のフレッシュトナーが該通路内を勝手に搬送されてしまい、前述の問題点が顕著に生じることとなる。
【００１２】
ここで、現像器に対するフレッシュトナーの補給量が過剰となった場合における静電潜像の現像濃度の調整は、かかる現像によって現像器内のトナーが経時的に消費されていくのを待つしかないが、現像器に対するフレッシュトナーの補給量が不足する場合における静電潜像の現像濃度の調整は、トナー補給通路内のオーガに対して不足量に見合った回転量を与えれば足りる。
【００１３】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、複数の現像器を円周上に保持した現像器交換体を回転させることによって、像担持体との対向位置に設定される現像器を適宜交換するロータリ現像ユニットにおいて、現像器に対するフレッシュトナーの補給量が上記現像器交換体の回転に起因して過剰となるのを防止し、もって像担持体に形成された静電潜像を安定した濃度で現像することが可能なロータリ現像ユニットを提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、現像器に対するフレッシュトナーの補給量が上記現像器交換体の回転に起因して不足するのを防止し、もって像担持体に形成された静電潜像を安定した濃度で現像することが可能なロータリ現像ユニットを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のロータリ現像ユニットは、潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像して可視像化する複数の現像器と、これら現像器が円周方向に沿って配列されると共に、該現像器を保持したまま回転し、いずれか一つの現像器を上記潜像担持体と対向した現像位置に設定する現像器交換体と、各現像器に対して補給されるフレッシュトナーを保有すると共に、各現像器に隣接して上記現像器交換体に装着される複数のトナー補給容器と、上記現像器交換体の回転軸と略平行に配設されると共に、各現像器とこれに隣接するトナー補給容器とを連通連結するトナー補給通路と、与えられた回転量に応じ、上記トナー補給通路内をトナー補給容器から現像器へ向けてフレッシュトナーを搬送するトナー搬送手段とを備え、上記トナー搬送手段を停止させ且つ現像器交換体を回転させた際に、上記トナー補給通路内におけるフレッシュトナーが現像器からトナー補給容器へ向けて搬送されることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１６】
このような技術的手段によれば、トナー補給容器から現像器へとフレッシュトナーを搬送するトナー搬送手段を停止させた状態で現像器交換体を回転させると、上記トナー補給通路内のフレッシュトナーが現像器からトナー補給容器へ向けて搬送されるので、上記現像器交換体の回転中に意図せずしてフレッシュトナーがトナー補給通路から現像器へ補給されてしまうことがなく、現像器内におけるトナー量が過剰となるのを防止することができる。
【００１７】
また、かかる技術的手段においては、現像器交換体の回転によってフレッシュトナーがトナー補給通路内をトナー補給容器へ向けて後退し、かかるトナー補給通路内が空になってしまうので、現像器交換体を数回転させた後にトナー搬送手段を回転させても、直ぐにはその回転量に見合った量のフレッシュトナーを現像器に対して補給できず、逆に現像器内におけるトナー量が不足してしまう懸念がある。
【００１８】
従って、本発明のロータリ現像ユニットを実施するに当たっては、現像位置から退避した現像器が当該位置に再設定されるまでの間に、上記現像器交換体が何回転したかをカウントする回転数計測手段と、この回転数計測手段でのカウント数から上記トナー搬送手段の回転駆動時間の補正値を決定し、かかる補正値分だけ上記トナー搬送手段の回転駆動時間を増加する供給量補正手段とを設けるのが好ましい（請求項２）。
【００１９】
このように本発明のロータリ現像ユニットを構成すれば、上記回転数計測手段によって現像器交換体の回転数をカウントすることにより、かかるカウント数からフレッシュトナーがトナー補給通路内をトナー補給容器方向へどの程度後退したのかを把握することができ、これに基づき上記供給量補正手段によってトナー搬送手段の回転駆動時間を増加する補正を行えば、現像器に対してフレッシュトナーの補給が不足する事態を解消することができる。
【００２０】
但し、上記現像器交換体が回転をしていても、トナー搬送手段が回転をしている際にはフレッシュトナーがトナー補給通路内を現像器へと搬送されており、かかるトナー補給通路内にはフレッシュトナーが満たされていることから、この後にトナー搬送手段を回転させると、トナー搬送手段の回転量に見合った量のフレッシュトナーが直ちに現像器へと補給されることになる。従って、上記回転数計測手段で現像器交換体の回転数をカウントするのは、上記トナー搬送手段が停止している場合のみで十分である（請求項３）。
【００２１】
また、現像器交換体が数十回転したとしても、かかる回転によってフレッシュトナーがトナー補給容器方向へ搬送される距離は最大でもトナー補給通路の長さ分だけであり、このトナー補給通路の長さ分を越えてトナー搬送手段の回転駆動時間を補正する必要はない。従って、上記供給量補正手段によって決定されるトナー搬送手段の回転駆動時間の補正値には、上記トナー補給通路の長さに応じた上限値が設けられるのが好ましい（請求項４）。
【００２２】
【発明の実施形態】
以下、添付図面に基づいて本発明のロータリ現像ユニットを詳細に説明する。図１はこの発明のロータリ現像ユニットを備えたカラー複写機の一例を示すものである。
同図において、符号１は感光体ドラム（像担持台）、符号２は感光体ドラム１の表面を予め帯電する帯電コロトロン、符号３は帯電コロトロン２により帯電された感光体ドラム１上に静電潜像を書込むレーザビームスキャナ、符号４はブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各トナー像が収容される四つの現像器４０Ｋ，４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃが回転自在に配設され、適宜切換選択されるロータリ現像ユニット、符号５は感光体ドラム１上の電位を除去する転写前処理コロトロン、符号６はクリーニング前コロトロン、符号７は感光体ドラム１上の残留トナーを除去するクリーナ、符号８はクリーナと一体的に設けられた廃棄トナーの回収タンクである。
【００２３】
一方、符号９は周面に記録シート１０が巻付け保持され、この記録シート１０に感光体ドラム１上の各色成分トナー像を順次多重転写する転写ドラムである。この転写ドラム９はドラム枠に例えばポリフッ化ビニリデン等の誘電体フィルムを張り渡したものであり、この誘電体フィルムに記録シート１０を静電吸着するようにしたものである。
【００２４】
また、上記転写ドラム９には、感光体ドラム１上のトナー像を記録シート１０側へ転写させる転写コロトロン１１と、最終色の転写工程が終了した記録シート１０を除電する除電コロトロン１２と、記録シート１０が剥離された後の誘電体フィルム上の電荷を除去する除電コロトロン１３と、誘電体フィルムに付着した紙粉等を清掃するクリーニングブラシ１４と、記録シート１０を剥離する時に誘電体フィルムを内側から押し上げる内押しロール１５と、記録シート１０を転写ドラム９から剥離する剥離爪１６とが設けられている。
【００２５】
更に、符号１７は図示外のシート給送カセットから供給された記録シート１０を転写ドラム９へ導くためのシート供給系であり、このシート供給系１７によって記録シート１０は感光体ドラム１と転写ドラム９の対向位置へ直接送り込まれるようになっている。すなわち、上記転写コロトロン１１は記録シート１０を転写ドラム９に吸着させる役割も担っており、感光体ドラム上１のトナー像を記録シート１０側へ転写させると、これと同時に記録シート１０が転写ドラム９に吸着される。
【００２６】
また、符号１８は転写工程の終了した記録シート１０を挿通させ、記録シート１０上に未定着トナー像を定着させる定着器であり、内部にヒータが内蔵された加熱ロール１９とこの加熱ロール１９に圧接配置される加圧ロール２０とで構成されている。
【００２７】
以上のように構成された本実施例のカラー複写機では、図示外の原稿読取部によって取り込まれた原稿の画情報に基づいてレーザビームスキャナ３が感光体ドラム１を露光し、感光体ドラム１上にはブラックＫに対応した静電潜像の書き込みが行われる。一方、ロータリー現像ユニット４ではブラック現像器４０Ｋが感光体ドラム１との対向位置に設定され、上記静電潜像はブラック現像器４０Ｋによってその書き込みタイミングから少し遅れて現像される。そして、このようにして形成されたブラックＫのトナー像は所定のタイミングでシート供給系１７から送られてきた記録シート１０に転写され、この転写に伴い記録シート１０は転写ドラム９に吸着される。そして、これ以降、転写ドラム９は記録シート１０を保持したまま回転する。また、ブラック現像器４０Ｋによる現像工程が終了すると、転写ドラム９が１回転サイクルを終了する迄の間に現像器の交換が行われ、ロータリ現像ユニット４の９０°回転によってイエロー現像器４０Ｙが感光体ドラム１との対向位置に設定される。
【００２８】
以降は転写ドラム９の１回転サイクル毎にこれら動作が繰り返され、その度毎にイエローＹ、マゼンタＭ及びシアンＣのトナー像が感光体ドラム１から転写ドラム９に保持された記録シート１０に転写され、記録シート１０上には４色のトナー像による重ね合わせトナー像が形成される。そして、シアンＣのトナー像の転写が終了した記録シート１０はそのまま転写ドラム９から剥離され、定着器１８を経て図示外の排出トレイに排出される。
【００２９】
次に、上記ロータリ現像ユニット４の構造の詳細について説明する。
図２に断面図を示すように、上記ロータリ現像ユニット４はその中心に回転軸２１を有すると共にかかる回転軸２１に固定された支持フレーム２２を有しており、前述した４色の現像器４０は固定ピン２３を介して上記支持フレーム２２に放射状に固定されている。また、上記回転軸２１には図示外の現像器交換モータがクラッチを介して接続されており、かかる現像器交換モータを駆動することで上記支持フレーム２２を回転させ、任意の現像器４０を感光体ドラム１と対向する現像位置に設定できるようになっている。従って、上記回転軸２１及び支持フレーム２２が本発明の現像器交換体に該当する。
【００３０】
一方、このロータリ現像ユニット４には各現像器４０に隣接してトナー補給容器３０が装着されており、各トナー補給容器３０に内蔵されたフレッシュトナーが上記回転軸２１と平行に配設されたトナー補給通路５０を介して各現像器４０へ適宜補給されるように構成されている。上記トナー補給容器３０は円筒状に形成されており、後述するパネル部材６０に形成された装着口６１に対して該ユニット４の前面側（図２の紙面垂直方向手前側）から抜き差しできるようになっている。
【００３１】
図３はこのトナー補給容器３０を示すものである。矢線で示す容器挿入方向の手前側の端面には装着用摘み３１が突出する一方、容器挿入方向の奥側の端部には装着時に利用される位置合わせ用の突起３２が形成されている。容器内からフレッシュトナーを排出するためのトナー排出口は容器挿入方向の手前側の周面に開設されているが、図示の如くロータリ現像ユニット４に非装着の状態では容器側シャッター３３によって閉鎖されている。この容器側シャッター３３はトナー補給容器３０の周面に形成された一対のＬ字型レール３４，３４に係合しており、かかるレール３４に沿って容器側シャッター３３がスライドすると、上記トナー排出口が開放されるようになっている。また、トナー排出口の周囲には凸壁（図示せず）が形成されており、トナー排出口を閉塞した容器側シャッター３３はこの凸壁に係止されるように構成されている。
【００３２】
一方、図４は前述したトナー補給容器３０の装着口６１とトナー補給通路５０とを備えたパネル部材６０を示すものである。このパネル部材６０は、略扇形状に形成されると共に上記装着口６１がくり抜かれた容器保持部６２と、この容器保持部６２の背面側から突出すると共に内部に上記トナー補給通路５０が形成されたパイプ部６３とから構成されており、個々の現像器に対応した４枚のパネル部材６０を上記支持フレーム２２に固定することにより、図５に示す如くロータリ現像ユニット４の正面パネルが完成するようになっている。
【００３３】
上記容器保持部６２にはトナー補給容器３０から排出されたフレッシュトナーを受け止めるトナー受け室６４が形成されており、かかるトナー受け室６４はトナー搬入口６５を介して上記装着口６１に開放されている。但し、図３に示す如くトナー補給容器３０を装着口６１に装着していない状態においては、受け室側シャッター６６によって上記トナー搬入口６５は閉ざされている。上記パイプ部材６３の内部に形成されたトナー補給通路５０はこのトナー受け室６４と連通しており、トナー補給容器３０内のフレッシュトナーが上記トナー受け室６４を介してトナー補給通路５０に搬入されるようになっている。また、上記容器保持部６２から突出したパイプ部材６３の先端近傍にはトナー搬出口６７が形成されており、トナー補給通路５０を経て上記トナー受け室６４から搬送されてきたフレッシュトナーがこのトナー搬出口６７から現像器４０へ落とし込まれるように構成されている。
【００３４】
更に、上記トナー補給容器３０が装着される装着口６１の周面には凹部６８が形成されており、トナー補給容器３０を該装着口６１に嵌合させた際に、かかるトナー補給容器３０の周面から突出した容器側シャッター３３がこの凹部６８に収容されるようになっている。また、この凹部６８と隣接するトナー受け室６４の側壁には一対のＬ字型レール６９が形成されており、かかるレール６９には前述の受け室側シャッター６６がスライド自在に係合している。尚、図４中における符号７０はトナー補給容器３０の突起３２が挿通する凹所である。
【００３５】
従って、トナー補給容器３０をパネル部材６０の装着口６１に押し込むと共に上記容器側シャッター３３を該装着口６１の凹部６８に収容させ、かかる状態でトナー補給容器３０に形成された装着用摘み３１を右回りにひねると、容器側シャッター３３を凹部６８に残した状態でトナー補給容器３０それ自体が軸線周りに回転し、相対的に容器側シャッター３３がスライドしてトナー補給容器３０のトナー排出口が開放されると共に、かかるトナー排出口はトナー受け室６４に開設されたトナー搬入口６５と対向する位置に移動する。また、これと同時にトナー排出口の周囲に形成された凸壁が受け室側シャッター６６を押圧するので、受け室側シャッター６６もトナー補給容器３０と共にスライドし、上記トナー搬入口６５が開放される。これによりトナー補給容器３０のトナー排出口３３とトナー受け室６４のトナー搬入口６５とが夫々開放された状態で対向し（図５参照）、トナー補給容器３０に収容されていたフレッシュトナーをトナー受け室６４に落とし込むことが可能となる。
【００３６】
また、図２に示すように、上記トナー補給容器３０内には螺旋状のコイルアジテータ３５が配設されており、このコイルアジテータ３５を回動させることによって容器内に収容されているフレッシュトナーがトナー排出口へ向けて搬送され、かかるトナー排出口より上記トナー受け室６４へと落とし込まれる。また、トナー受け室６４及びトナー補給通路５０にはこれを貫通するようにして供給オーガ５１が配設されており、かかる供給オーガ５１を回動させると、フレッシュトナーがトナー補給通路５０内をトナー受け室６４からトナー搬出口６７へと搬送され、現像器４０へ落とし込まれる。すなわち、この実施例では上記供給オーガ５１が本発明のトナー搬送手段に該当する。
【００３７】
一方、各現像器４０で使用される現像剤は非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤であり、各現像器４０はその内部でかかる現像剤を混合攪拌すると共に、感光体ドラム１上に書き込まれた静電潜像を所謂磁気ブラシ現像法によって現像するように構成されている。
【００３８】
図６は上記現像位置に設定された現像器４０を示す正面断面図である。同図において符号４１は上記現像剤を内蔵するハウジングであり、かかるハウジング４１には上記感光体ドラム１との対向位置に現像剤の搬出口４２が開設される一方、この搬出口４２には現像剤の磁気ブラシを形成する現像ロール４３が配設されている。この現像ロール４３は複数の磁極が着磁されたマグネットロールの周囲を矢線方向へ回動する円筒状スリーブで覆って形成されており、かかるマグネットロールの磁力によって上記磁性キャリアをスリーブの周面に鎖状に吸着して現像剤の磁気ブラシを形成する一方、スリーブの回動に伴って該磁気ブラシを上記搬出口４２からハウジング４１の外部へ搬出し、磁気ブラシの穂立ちで感光体ドラム１を摺擦するように構成されている。尚、上記ハウジング４１には現像ロール４３と所定の間隙を保ってトリマーブレード４４が固定されており、現像ロール４３の周面に形成された磁気ブラシの穂立ちの長さを切り揃えるように構成されている。
【００３９】
また、上記ハウジング４１の内部には現像ロール４３の軸方向と平行に隔壁４５が立設されており、この隔壁４５によってハウジング４１の内部は二つの現像剤室４６ａ，４６ｂに区分されている。上記現像ロール４３を含む第１現像剤室４６ａには現像ロール４３と隣接してスクリューオーガ４７ａが配設されており、このスクリューオーガ４７ａは矢線方向への回動に伴って第１現像剤室４６ａ内の現像剤を現像器４０のフロント側（紙面垂直方向手前側）に向けて搬送する。一方、隔壁４５を挟んで第１現像剤室４６ａに隣接する第２現像剤室４６ｂにもスクリューオーガ４７ｂが配設されており、このスクリューオーガ４７ｂは矢線方向への回動に伴って第２現像剤室４６ｂ内の現像剤を現像器４０のリヤ側（紙面垂直方向奥側）に向けて搬送する。
【００４０】
更に、上記隔壁４５のフロント側及びリヤ側の両端には第１現像剤室４６ａと第２現像剤室４６ｂとを連通連結する開口が形成されており、スクリューオーガ４７ａの回転によって第１現像剤室４６ａ内のフロント側に搬送されてきた現像剤はフロント側開口を介して第２現像剤室４６ｂへ移動する一方、スクリューオーガ４７ｂの回転によって第２現像剤室４６ｂ内のリヤ側に搬送されてきた現像剤はリヤ側開口を介して第１現像剤室４６ａへ移動するように構成されている。すなわち、この現像器４０では一対のスクリューオーガ４７ａ，４７ｂが回転すると、現像剤が上記隔壁４５の周囲を一定の方向へ循環し、かかる循環に伴って現像剤の攪拌がなされ、トナーの摩擦帯電が促進されるようになっている。
【００４１】
また、前述のトナー補給通路５０は上記第２現像剤室４６ｂの上方に位置すると共に、トナー搬出口６７を介して第２現像剤室４６ｂと連通連結されており、トナー補給容器３０からトナー補給通路５０を経て搬送されてきたフレッシュトナーは該第２現像剤室４６ｂのフロント側に落とし込まれるようになっている。従って、現像器４０に補給されたフレッシュトナーは第２現像剤室４６ｂをフロント側からリヤ側へと搬送された後でなければ第１現像剤室４６ａへと流入せず、かかる搬送の間にキャリアと混合攪拌されて帯電する。これにより、第１現像剤室４６ａで現像ロール４３に吸着するトナーは全て十分な帯電量を有しているものとなる。尚、図中の符号４８は一端がハウジング４１に軸支された可動蓋であり、ロータリ現像ユニット４が回転して現像器４０が逆さまになった場合に上記トナー搬出口６７を覆い、第２現像剤室４６ｂからトナー補給通路５０へ現像剤が逆流するのを防止している。
【００４２】
そして、このように構成された本実施例の現像器４０においては、第１現像剤室４６ａ内の現像剤が現像ロール４３に吸着されて、前述の如く現像ロール４３の周面に現像剤の磁気ブラシが形成される一方、かかる現像ロール４３の回転に伴って磁気ブラシが感光体ドラム１の周面を摺擦する。このとき、トナーは磁気ブラシを形成するキャリアに対して静電的に付着しているのみであり、感光体ドラム１上の静電潜像の電位に応じて感光体ドラム１側へと引きつけられ、キャリアから遊離して感光体ドラム１へ付着する。これによって上記静電潜像がトナーによって現像される。また、上記キャリアは磁力によって現像ロール４３に保持されていることから、感光体ドラム１側へ付着することなくハウジング４１内へと回収され、現像ロール４３から剥離されて第１現像室４６ａ内へと戻される。
【００４３】
図７は上記現像器の駆動系を示すものである。
この実施例に係る複写機のリヤフレーム７０には各現像器４０の現像位置に対応して駆動ギヤ７１が配設されており、かかる駆動ギヤ７１は伝達クラッチ７２を介して図示外の駆動モータに接続されている。一方、各現像器４０のリヤ側には上記現像ロール４３の回転軸が突出しており、かかる回転軸の先端には上記駆動ギヤ７１と噛み合う入力ギヤ７３が固定されている。従って、ロータリ現像ユニット４が回転して各現像器４０が感光体ドラム１と対向する現像位置に設定されると、現像器４０側の入力ギヤ７３とリヤフレーム７０側の駆動ギヤ７１とが噛み合い、駆動モータの回転動力が現像ロール４３に伝達されるようになっている。また、現像器４０の各スクリューオーガ４７ａ，４７ｂにはギヤ７４〜７７を介して現像ロール４３の回転が伝達されており、現像器４０が現像位置に設定されて現像ロール４３が回転を開始すると、これに合わせてスクリューオーガ４７ａ，４７ｂが現像剤の攪拌を開始するように構成されている。
【００４４】
更に、ロータリ現像ユニット４のリヤ側にはトナー補給容器３０のコイルアジテータ３５を駆動するためのギヤ７８が配設されており、かかるトナー補給容器３０をパネル部材６０の装着口６１に押し込むと、カップリング７９を介してコイルアジテータ３５が上記ギヤ７８に連結されるようになっている。また、上記ギヤ７８へは図示外の複数のギヤを介して現像ロール４３から回転が伝達されており、現像ロール４３とコイルアジテータ３５とが連動して回転するようになっている。従って、現像器４０が現像位置へ設定され且つ現像ロール４３が回転をしている最中においては、コイルアジテータ３５がトナー補給容器３０内のフレッシュトナーを常にトナー排出口へと送るので、パネル部材６０のトナー受け室６４には常にフレッシュトナーが満たされている。
【００４５】
一方、トナー補給通路５０に配設された供給オーガ５１は現像ロール４３及びコイルアジテータ３５とは別個のトナー供給モータ（図示せず）によって駆動されている。このトナー供給モータも現像位置に対応して配設されており、各現像器４０が現像位置に設定された場合にのみ供給オーガ５１に連結されるように構成されている。すなわち、各現像器４０に対するフレッシュトナーの補給は、これら現像器４０が現像位置に設定された場合にのみなされるようになっている。各現像器４０が現像位置に設定されている場合には、前述の如くコイルアジテータ３５の作用によって常にフレッシュトナーがトナー受け室６４に満たされていることから、供給オーガ５１が回転するとトナー補給通路５０内には絶え間なくフレッシュトナーが送り込まれることとなり、トナー補給通路５０から現像器４０へと落とし込まれるフレッシュトナーの補給量は上記供給オーガ５１の回転量によってのみ決まる。従って、本実施例の複写機では後述の如くしてトナー供給モータの駆動信号を生成し、現像器４０に対するフレッシュトナーの補給量を厳密に制御している。
【００４６】
但し、現像位置に設定される現像器４０を交換すべくロータリ現像ユニット４が回転すると、各現像器４０及びトナー補給容器３０が回転軸２１の周囲を公転することとなり、上記トナー供給モータの停止中であっても、トナー補給通路５０内のフレッシュトナーは恰も供給オーガ５１が回転しているかの如くトナー補給通路５０内を搬送されてしまう。その結果、供給オーガ５１の軸に巻き付けられた螺旋状羽根の巻き回し方向によっては、ロータリ現像ユニット４の回転中にトナー補給通路５０内のフレッシュトナーが意図せずして現像器４０に補給されてしまい、静電潜像の現像濃度を所望の現像濃度に制御することが不可能となってしまう。
【００４７】
このため、本実施例のロータリ現像ユニット４では、図２に示すように、支持フレーム２２を右回りに回転させて現像器４０の交換を行う一方、上記供給オーガ５１を左回りに回転させてフレッシュトナーを現像器４０に対して補給するようにした。このような構成の下、供給オーガ５１の回転を停止させた状態でロータリ現像ユニット４を回転させ、現像器４０の交換を行うと、かかる交換中は供給オーガ５１をトナー補給通路５０内で右回りに回転させているのと同じ結果を生じるので、トナー補給通路５０内のフレッシュトナーはトナー搬出口６７からトナー受け室６４に向けて搬送され、意図せずしてフレッシュトナーが現像器４０に補給されるのを防止することができる。
【００４８】
図８は、上記トナー供給モータの制御系を示すブロック図である。
各現像器４０内におけるトナーとキャリアの混合比率を制御するためには、先ず各現像器４０によって消費されるトナー量を把握し、かかる消費量に見合った量のフレッシュトナーをトナー補給通路５０から各現像器４０に補給する必要がある。このため、この実施例の複写機では図示外の原稿読取装置から送られてきた画像情報を基に、かかる画像情報から形成される感光体ドラム１上の静電潜像を現像するために必要なトナー量を各現像器４０毎に演算し、この演算結果に基づいて各現像器４０に対するフレッシュトナーの補給量を決定している。
【００４９】
具体的には、先ず図示外のアナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）によって８ビットのデジタル信号に変換された画像情報が画像量演算部８１に入力され、かかる画像量演算部８１は画像情報を構成する各画素毎の出力レベルを演算して、これをトナー消費量の指標となるビデオカウント数に変換する。次に、このビデオカウント数はマイクロコンピュータからなるトナー補給量演算部８２に入力され、かかるトナー補給量演算部８２は該ビデオカウント数からトナー供給モータ８０の駆動時間を演算する。そして、補給を行うべき現像器４０が現像位置に設定されると、トナー補給量演算部８２はトナー供給モータ８０の駆動信号を生成し、これをトナー供給モータ８０に対して出力する。これによって供給オーガ５１が回動し、トナー補給通路５０内のフレッシュトナーは所定量だけ現像器４０に補給される。
【００５０】
但し、トナー供給モータ８０の駆動信号に対する応答性は最大２００ｍｓｅｃの遅れを生じることがあるため、この実施例の複写機ではトナー供給モータ８０を５００ｍｓｅｃ単位で間欠的に駆動するようにした。すなわち、上記トナー補給量演算部８２は演算したトナー供給モータ８０の駆動時間を積算すると共に、かかる積算値が５００ｍｓｅｃを越える毎にトナー供給モータ８０の駆動信号を生成し、かかる駆動信号の生成後に積算値から５００ｍｓｅｃを減算する。これにより、トナー供給モータ８０はトナー補給量演算部８２における駆動時間の積算値が５００ｍｓｅｃを越える毎に間欠的に駆動され、現像器に対して確実にフレッシュトナーを供給することができた。
【００５１】
また、画像情報から各現像器４０におけるトナー消費量を予測しただけでは、実際のトナー消費量が予測から外れている場合に、かかる消費量に応じたフレッシュトナーを現像器に対して的確に補給することが不能となる恐れがある。このため、本実施例の複写機では数コピーに一回の割合で感光体ドラム１上にテストパターンのトナー像（以下、基準パッチ）を形成すると共に、かかる基準パッチの現像濃度を検出し、かかる検出結果に基づいても各現像器４０に対するフレッシュトナーの補給量を決定している。
【００５２】
具体的には、先ずレーザビームスキャナ３を用いて画像密度５０％の静電潜像を感光体ドラム１に書き込むと共に、これを現像器４０で現像して基準パッチを形成する。感光体ドラム１の近傍にはフォトセンサ８３が配設されており、かかるフォトセンサ８３は上記基準パッチの反射光を読み込み、該反射光の強度に応じた検出信号を生成する。この検出信号は増幅器８４で増幅された後に検出濃度演算部８５に入力され、検出濃度演算部８５はかかる検出信号から基準パッチの現像濃度を演算すると共に、演算結果に応じた濃度信号を上記トナー補給量演算部８２に対して出力する。トナー補給量演算部８２は受け取った濃度信号を予め格納されている画像密度５０％の濃度信号と比較し、比較結果における濃度差が許容範囲よりも高いか低いかを判断する。高いと判断すれば、比較した濃度差からトナー供給モータ８０の駆動停止時間を演算し、前述した画像情報に基づいて積算されているトナー供給モータ８０の駆動時間から該駆動停止時間を減算する一方、低いと判断すれば、比較した濃度差からトナー供給モータ８０の追加駆動時間を演算し、やはり画像情報に基づいて積算されているトナー供給モータ８０の駆動時間に該追加駆動時間を積算する。これにより、静電潜像の実際の現像濃度から現像器４０内のトナー量の過不足を把握し、かかる過不足分だけ現像器４０に対するフレッシュトナーの補給量を追加あるいは減少させることができるので、より的確に現像器４０に対するフレッシュトナーの補給量を制御して、静電潜像の現像濃度を一定に維持することができる。
【００５３】
一方、本実施例のロータリ現像ユニット４では、該ロータリ現像ユニット４の回転に伴ってトナー補給通路５０内のフレッシュトナーが現像器４０内にこぼれ出るのを防止するため、前述の如く供給オーガ５１の回転方向をロータリ現像ユニット４の回転方向と逆方向に設定し、ロータリ現像ユニット４の回転の際にはフレッシュトナーがトナー補給通路５０内をトナー受け室６４方向へと搬送されるようにしている。しかし、フレッシュトナーがトナー受け室６４の方向へ逆進してしまうと、トナー補給通路５０におけるトナー搬出口６７の近傍にはフレッシュトナーが存在しなくなってしまうことから、トナー供給モータ８０を回転させても、逆進したフレッシュトナーがトナー搬出口６７へ到達するまでは現像器４０に対してフレッシュトナーの補給はなされず、トナー供給モータ８０の駆動時間に対応した量のフレッシュトナーを現像器４０に補給することが不可能となってしまう。
【００５４】
ここで、フレッシュトナーがトナー補給通路５０内を逆方向へ搬送されたことに起因するトナー補給量の不足分はロータリ現像ユニット４の回転数に対応している。このため、本実施例では各現像器毎に、一旦現像位置から退避した現像器４０が次に現像位置に設定される迄の間にロータリ現像ユニット４が何回転したかをカウントし、かかるカウント数に基づいてトナー補給モータ８０の駆動時間の増加分を決定している。
【００５５】
具体的には、図示のユニット回転数計測部８６を設けて、各現像器４０が現像位置から退避した後、次に現像位置に設定される迄の間にロータリ現像ユニット４が何回転したかをカウントする一方、かかるカウント数を示す計数信号を上記トナー補給量演算部８２に入力し、かかるトナー補給量演算部８２で上記計数信号に基づいたトナー補給モータ８０の駆動時間の増加分を演算している。そして、演算された増加分は画像情報に基づいて積算されているトナー供給モータ８０の駆動時間に加算される。すなわち、本発明の供給量補正手段は上記トナー補給量演算部によって実現されている。
【００５６】
これにより、トナー補給通路５０を後戻りしていたフレッシュトナーが再度トナー搬出口６７へ到達するのに必要な時間だけ、トナー供給モータ８０の駆動時間を増加することができるので、ロータリ現像ユニット４の回転に起因して現像器４０に対するフレッシュトナーの補給量が不足する事態を防止することができる。
【００５７】
但し、トナー補給通路５０と連通しているトナー受け室６４に対しては常にトナー補給容器３０からフレッシュトナーが落とし込まれていることに鑑みれば、ロータリ現像ユニット４が回転したとしても、フレッシュトナーがトナー補給通路５０内を逆方向へ搬送される距離は最大でも該トナー補給通路５０の長さ分だけである。従って、仮にユニット回転数計測部８６でカウントしたロータリ現像ユニット４の回転数を無制限にトナー供給モータ８０の駆動時間の増加分に換算したのでは、逆に現像器４０に対するトナー補給量が過剰となる懸念がある。
【００５８】
このため、本実施例ではロータリ現像ユニット４の回転数から演算するトナー供給モータ８０の駆動時間の増加分に対して、トナー補給通路５０の長さに応じた上限値を設定し、仮に演算したトナー供給モータ８０の駆動時間の増加分が予め設定された上限値を越える場合には、かかる上限値を増加分として画像情報に基づいて積算されているトナー供給モータ８０の駆動時間に加算するようにしている。これにより、現像器４０に対するフレッシュトナーの補給量をより的確に制御することができる。
【００５９】
尚、本実施例のロータリ現像ユニット４では現像位置においてのみ供給オーガ５１がトナー供給モータ８０に接続されることから、ロータリ現像ユニットの回転中においいてはトナー補給通路内のフレッシュトナーが現像器に対して補給されることはなく、かかるフレッシュトナーはトナー補給通路内をトナー受け室側へ搬送されるのみである。従って、ロータリ現像ユニットの回転は全てフレッシュトナーの逆方向への搬送を引き起こしており、それ故にロータリ現像ユニットの回転数を全てユニット回転数計測部でカウントした。
【００６０】
しかし、ロータリ現像ユニットの回転中にも現像器に対してフレッシュトナーの補給を行う構成とした場合には、フレッシュトナーの補給が行われていないときのロータリ現像ユニットの回転数、すなわちフレッシュトナーがトナー補給通路内をトナー受け室方向へ搬送されているときのみの回転数をユニット回転数計測手段の回転数でカウントする必要がある。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明のロータリ現像ユニットによれば、現像位置に設定される現像器を交換するために現像器交換体を回転させても、かかる回転中に意図せずしてフレッシュトナーがトナー補強通路から現像器へ補給されてしまう事態を避けることができるので、現像器内におけるトナー量が過剰となるのを防止することができ、像担持体に形成された静電潜像を安定した濃度で現像することが可能となる。
【００６２】
また、回転数計測手段によって現像器交換体の回転数をカウントすると共に、かかるカウント数に基づいて供給量補正手段でトナー搬送手段の回転駆動時間を増加する補正を行えば、現像器に対するフレッシュトナーの補給量が上記現像器交換体の回転に起因して不足することがないので、かかる現像器内のトナー量を的確に制御することが可能となり、像担持体に形成された静電潜像を安定した濃度で現像することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロータリ現像ユニットが適用されるカラー複写機の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明のロータリ現像ユニットの実施例を示す正面断面図である。
【図３】実施例に係るトナー補給容器を示す斜視図である。
【図４】実施例に係るパネル部材を示す斜視図である。
【図５】実施例に係るロータリ現像ユニットの正面図である。
【図６】実施例に係るロータリ現像ユニットから現像位置に設定された現像器のみを抜き出して描いた断面図である。
【図７】実施例に係る現像器、トナー補給容器及びトナー補給通路の位置関係を示す展開図である。
【図８】実施例に係るトナー供給モータの制御系を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…感光体ドラム（潜像担持体）、４…ロータリ現像ユニット、２１…回転軸、２２…支持フレーム、３０…トナー補給容器、４０…現像器、５０…トナー補給通路、５１…供給オーガ（トナー搬送手段）

Claims

潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像して可視像化する複数の現像器と、これら現像器が円周方向に沿って配列されると共に、該現像器を保持したまま回転し、いずれか一つの現像器を上記潜像担持体と対向した現像位置に設定する現像器交換体と、各現像器に対して補給されるフレッシュトナーを保有すると共に、各現像器に隣接して上記現像器交換体に装着される複数のトナー補給容器と、上記現像器交換体の回転軸と略平行に配設されると共に、各現像器とこれに隣接するトナー補給容器とを連通連結するトナー補給通路と、与えられた回転量に応じ、上記トナー補給通路内をトナー補給容器から現像器へ向けてフレッシュトナーを搬送するトナー搬送スクリューと、を備えたロータリ現像ユニットにおいて、
フレッシュトナーを現像器へ向けて搬送する際の上記トナー搬送スクリューの回転方向を、上記現像器交換体の回転方向と逆方向に設定し、上記トナー搬送スクリューを停止させ且つ現像器交換体を回転させた際に、上記トナー補給通路内におけるフレッシュトナーが現像器からトナー補給容器へ向けて搬送されることを特徴とするロータリ現像ユニット。
請求項１記載のロータリ現像ユニットにおいて、上記現像位置から退避した現像器が当該位置に再設定されるまでの間に、上記現像器交換体が何回転したかをカウントする回転数計測手段と、この回転数計測手段でのカウント数から上記トナー搬送スクリューの回転駆動時間の補正値を決定し、かかる補正値分だけ上記トナー搬送スクリューの回転駆動時間を増加する供給量補正手段とを設けたことを特徴とするロータリ現像ユニット。
請求項２記載のロータリ現像ユニットにおいて、上記回転数計測手段は、トナー搬送スクリューが停止している場合にのみ上記現像器交換手段の回転数をカウントすることを特徴とするロータリ現像ユニット。
請求項２又は３記載のロータリ現像ユニットにおいて、上記トナー搬送スクリューの回転駆動時間の補正値には、上記トナー補給通路の長さに応じた上限値が設けられていることを特徴とするロータリ現像ユニット。