JPH03168672A - 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
形或装置に用いられる現像装置に関し、詳しくは２或分
現像剤を用いるもので、複数の現像ローラおよびそれら
に何れかの現像ローラを通じて現像剤を補給する現像剤
補給ローラを備えた現像装置に関するものである。

（従来の技術） この種の現像装置では、現像剤を補給ローラ等で攪拌し
ながら搬送して現像ローラの何れかに供給し、この現像
ローラから他の現像ローラに現像剤を移行させて途中で
の適度な量規制のもと現像に供する。２戒分現像剤はト
ナーとキャリャとからなり、トナーは前記撹拌によって
接触帯電されてキャリャとともに現像ローラに供給され
る．各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戒する．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成されている部分にトナーが電気
的に吸引されて付着し静電潜像を現像する。

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（
Ｍａｓｓ　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、現像剤の攪拌搬送の機構、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、および生しや
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自然
な流れを制限する例えば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、かつ現像剤の溜まりの状態の適正な検出を図って
、前記のような問題を確実に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戒するため、複数の現像
ローラおよびそれらに何れかの現像ローラを通じて現像
剤を供給する現像剤補給ローラを備えた現像装置におい
て、それらローラをそれぞれ別個の駆動手段によって駆
動するようにすると共に、現像剤を現像剤補給ローラか
ら直接補給される第１のローラと、それより現像剤流れ
方向の下流側の第２のローラとの駆動トルクを検出し、
それら検出値の差に応じて現像剤補給ローラの回転数を
制御することを特徴とするものである。

（作　　用） 現像剤が現像剤補給ローラによって各現像ローラに何れ
かの現像ローラを介し搬送、供給するのに、第１のロー
ラへの供給量を安定した現像のために実際の必要量を上
回って設定されるが、過剰な現像剤は第１の現像ローラ
から感光体に現像剤が移行するときに感光体によって進
行を制限されて、各現像ローラから感光体へは適正な量
の現像剤を供給して現像を行うことができる。

この際進行を規制された過剰な現像剤は、その規制され
る部分で滞留し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て第１の現像ローラ
に駆動抵抗を及ぼし、第１の現像ローラを単独で駆動し
ている駆動手段の駆動トルクが増大する。また第１の現
像ローラの現像剤流れ方向下流側の現像ローラは、前記
規制後の適正な量の現像剤が供給されるので、感光体と
の間で現像剤の溜まりを生じるほどの規制はうけず、下
流側の現像ローラを単独で駆動している駆動手段の駆動
トルクは現像剤の溜まりによって変化することはない。

これら現像ローラの駆動トルクは検出され、それら検出
値の差に応じて前記現像剤補給ローラが単独で駆動され
ていることを利用して現像剤補給ローラの回転を制御す
るので、第１の現像ローラでの駆動トルクの変化に現像
剤の溜まり以外の機械的原因、つまり軸受の摩耗やトナ
ー、紙粉等の侵入といったことが影響していても、この
原因によるトルク変化分は前記下流側の現像ローラのト
ルク変化として検出してそれを第１の現像ローラの駆動
トルクから差し引いたデータで前記制御が行われること
になり、実際の現像剤の溜まり状態に応じて現像剤の供
給量を適正に制御し、現像剤の溜まり量およびそれによ
る第１の現像ローラの駆動トルクが所定範囲になるよう
に各現像ローラへの影響なく確実に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ｌ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ｌと対向して配設
され感光ドラムｌ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パケットロ
ーラ６とから構戒されている。

現像ローラ３、４および補給ローラ５は、第１図〜第３
図に示すように感光ドラムｌ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例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４００〜１０００ガウスの固定磁石がＳＩ，Ｎ１、
Ｓｔ，Ｎ２の順■に４本配設され、かつそれら固定磁石
ＳＩとＮよとの間にさらに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ｌ側の前面上部
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ＮＩ′、Ｓ，゜、Ｎ２゜、Ｓ
ｔ’、Ｎｓ’　の順に５本配設されている。

補給ローラ５については、バケットローラ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、Ｎ，”
を除き前記の磁束密度を有する固定磁石がＮｌ’、Ｓ１
”、Ｎ．ｓ、Ｓｚ″、Ｎ，”の順に５本配設されている
。なお固定磁石Ｎ１”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８００〜１３０
０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，”との
間で吸引磁界が形威され、また補給ローラ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Ｎ１”との間で反発磁界が形威されるよ
うになっている。

このように構或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１１
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Ｎ３
″上へ搬送される。

そして現像剤ｌ１は前記固定磁石Ｎ，ＩＩ上において、
固定磁石Ｎ，”とＳＩとの間に作用する吸引磁界、およ
び固定磁石Ｎ３“とＮ１″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　
、Ｎｚ　、Ｓ３および下現像ローラ４に設けられた各固
定磁石ＮＩ′、ＳＩ″、Ｎ２′、Ｓ２゜、Ｎ３゜に案内
されて、感光ドラム１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Ｓ１とＮ１との間には上
現像ローラ３の側周面に対向して、０．３〜１．０Ｍの
間隙を保って現像剤規制板１２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Ｍｌ，Ｍｚによっ
て単独で駆動される。補給ローラ５およびパケットロー
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成分現像剤１１を用いたスリ
ーブ現像方式において、前記現像剤規制板１２等による
現像剤規制部で、現像剤１ｌの搬送が規制されることに
よって生じる現像剤１１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１ｌの動
きから分かるように、現像剤１１の溜まり量Ｗｔは供給
される現像剤１１の供給量Ｑ，とスリーブ７によって搬
送される現像剤ｌ１の搬送量Ｑ．とのバランスによって
決定される。ここに溜まりｌｗｔと搬送ｆｔｔＱ．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
ｌｗｔが増加するとそれにつれて搬送ｆｆｉＱ．も増大
する傾向がある。したがって供給ｆｆｉＱ，が増加する
と溜まりｌｗｔが増加し、搬送ｆｆｉＱ．も増加する。

供給量Ｑ１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ｌ１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ｌ１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１ｌ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１２に衝突し、またその
後現像剤規制板１２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１１が感光ドラム１と接する部
分でも同様に起こる。これを複数の現像ローラ３、４を
もった本実施例の場合について見ると、上現像ローラ３
から感光ドラム１に供給される現像剤１１は現像剤規制
板１２による規制の有無に係わらず、安定な現像のため
にやはり必要量以上に供給量が設定されることに変わり
はない。このため上現像ローラ３によって感光ドラムｌ
へ搬送され供給される現像剤１１の過剰分は感光ドラム
１に到ったとき感光ドラム１によって進行を妨げられ、
それが滞留して次第に大きな溜まりをなす。そしてこの
溜まりの大きさに応じて上現像ローラ３の駆動トルクが
増大ずる。

なお上現像ローラ３より現像剤の流れ方向下流側の今１
つの下現像ローラ４は、上流側の現像ローラ３からは感
光ドラムＩによって最終的に必要最小限にまで規制され
かつ１回の現像に｛』（された後の現像剤ｌ１が供給さ
れるので、過剰現像剤１１の量はほとんどなく感光ドラ
ムｌによる規制に起因した現像剤１１の溜まりは駆動ト
ルクを変動させる程には生じない。

現像剤１１に前記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ｆｉＷｔが多く回転トルクＴが大き
いとき、溜まり量Ｗｔ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ｌ１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量Ｗ
ｔを制御することを目的とし、現像剤１ｌ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ｌｗｔ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の搬送量Ｑ２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ｌ１のトナー濃度が変わ
ったり、環境が変わると、現像剤１１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ｌ１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。

さらに上現像ローラ３の駆動トルクを検出するのに、そ
の検出値には上現像ローラ３の軸受の摩耗やトナー、紙
粉等の侵入による経時的な機械的要因が影響しており、
これを除去することが望まれる。これを満足するため本
実施例では、上現像ローラ３の現像剤の流れ方向下流側
にあって現像剤の溜まりを生じない下現像ローラ４の駆
動トルクをも検出する。従ってこの検出値には現像剤の
溜まりによる影響はなく、もっぱら前記機械的要因によ
って変動する。そしてこの検出値を前記上現像ローラ３
の駆動トルクの検出値から差し引く。これによって上現
像ローラの駆動トルクを前記機械的要因の影響なしに得
ることができる。

したがってこの上下の現像ローラ３、４の各駆動トルク
の差に応じてパケットローラ６の回転数を制御すること
により、この制御が実際の現像剤の溜まりｌｗｔに応じ
適正におこなわれるようにする。

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，〜Ｍ，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
ＰＵ３　０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Ｍ１〜Ｍ，
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
？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。

第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
，−Ｍ，を駆動する。同時にメインモータＭ０も駆動し
て感光ドラム１を回転させ、現像剤ｌ１の流れが感光ド
ラム１の表面に傷を付けないようにする。ステップ＃ｌ
２では駆動モータＭ＋およびＭ２の駆動電流Ｔ。．およ
びＴ’ｘｚを検知し、基準値Ｔ　ＲＥＦ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ｌＯ％程度以下である。

ステップ＃１３では前記差が一定値ε以上でかつ駆動電
流Ｔ。ｌ−’ｒｌ４ｚが基準値ＴＲ！，より大であると
き、ステップ＃１４に移行し駆動モータＭ，の回転数を
下げてステップ＃１２にリタ？ンする．逆に駆動電流Ｔ
■−Ｔ．．が基準値Ｔ１１ＥＦ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Ｍ１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Ｍ，の回転数を記憶すると共にメインモ
ータＭｏ１駆動モータＭ，〜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．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。

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あるいはバケン
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、複数の現像ローラの現像剤補給ローラ
から現像剤の供給を受けて現像剤の溜まりを生じる第１
の現像ローラと、それより現像剤の流れ方向下流側にあ
って現像剤の溜まりを生じない第２の現像ローラと、前
記現像剤補給ローラとをそれぞれ別個の駆動手段により
駆動することを利用し、これら第１、第２各現像ローラ
の駆動トルクの検出値の差に応じて前記現像剤補給ロー
ラの回転を制ＩＩＩ　Ｌ，、第１の現像ローラでの駆動
トルクの変化に現像剤の溜まり以外の機械的要因、つま
り軸受の摩耗やトナ、紙粉等の侵入といったことが影響
していても、この要因によるトルク変化分は第２の現像
ローラのトルク変化として検出してそれを第１の現像ロ
ーラの駆動トルクから差し引いたデータで前記制御が行
われるようにするので、実際の現像剤の溜まり状態に応
じて現像剤の供給量を適正に制御し、現像剤の溜まり量
およびそれによる第１の現像ローラの駆動トルクが所定
範囲になるように各現像ローラへの影響なく確実に制御
することができ、現像剤の過不足のないより安定した供
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確実
に図ることができる。

【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量Ｗｔと搬送ｆｆｔＱ．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図は制御回路の制御の全体
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で
ある。 ３２、 ３５、 ＭＺ％ ３３−・−・−・・ Ｍ３ 現像ローラ 補給ローラ バケットローラ 現像剤 現像剤規制部材 Ｃ　Ｐ　Ｕ ドライバー回路 ＡＭＰ 駆動モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の現像ローラおよびそれらに何れかの現像ロ
   ーラを通じて現像剤を補給する現像剤補給ローラを備え
   た現像装置において、 それらローラをそれぞれ別個の駆動手段に て駆動するようにすると共に、現像剤を現像剤補給ロー
   ラから直接補給される第１の現像ローラと、それより現
   像剤流れ方向下流に位置する第２の現像ローラとの駆動
   トルクを検出し、それら検出値の差に応じて補給ローラ
   の回転数を制御することを特徴とする現像装置。