JP2003186293A

JP2003186293A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003186293A
Application number: JP2001389427A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Sakamaki; 智幸坂巻; Tsuneji Masuda; 恒司桝田; Yuji Sakami; 裕二酒見; Kouta Arimoto; 孝太有元; Keiko Igarashi; けい子五十嵐
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】現像装置内の現像剤を攪拌、搬送する搬送手
段が上下に配置された場合に、現像装置内の現像剤の片
寄りを軽減し、現像剤担持体への現像剤の供給が軸方向
に均一に行われ、濃度ムラ等の画像不良の発生を防ぐこ
とのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体１０と、現像剤を収容した現像
装置１と、を備えた画像形成装置において、現像装置１
は、現像剤を担持してこれを像担持体１０と対向した現
像部に搬送する回転可能な現像剤担持体８と、現像剤担
持体８に現像剤を供給する現像室３と、現像室３の下方
に配設され、現像部を通過してきた後の現像剤を現像剤
担持体８から回収する攪拌室４と、現像室３と攪拌室４
間で現像剤を循環する搬送手段５、６と、を有し、更
に、現像装置１に設けられた現像剤面検知部材３１、３
２より現像室３内の現像剤面の位置を検知する現像剤面
検知手段と、現像剤面検知手段による検知結果に基づい
て現像剤面の位置を補正する補正手段と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体上に形成
された潜像に現像剤を付着させて可視像化する現像装置
を備えた電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機及
びレーザービームプリンタ等の画像形成装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ここでは、電子写真方式を用いた複写機
等の画像形成装置おいて、感光ドラム等の像担持体上に
形成された静電潜像を、現像剤を付着させて可視像化す
る。このような現像に使用される従来の現像装置のう
ち、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いるもの
の一例を図９に示す。

【０００３】この図９のように二成分現像剤を用いる現
像装置１ｅにおいては、二成分現像剤を攪拌しながら搬
送する搬送手段である第１の搬送スクリュー５と第２の
搬送スクリュー６とを水平方向に２本配置しているもの
が多い。第１の搬送スクリュー５は、現像室３に備えら
れ、現像剤担持体（現像スリーブ）８に現像剤を供給し
てその後、感光ドラム１０との対向部である現像部を通
過した後の現像剤を回収するために用いられる。又、第
２の搬送スクリュー６は、攪拌室４に備えられ、現像ス
リーブ８から回収された現像剤と新しく補給された現像
剤とを混合攪拌するために用いられる。

【０００４】一方、近年、複写機、プリンタ等の電子写
真方式を用いた画像形成装置においては、省スペースを
達成するために装置本体の小型化の要求が強くなってお
り、特に、フルカラー方式の画像形成装置においては、
現像装置を複数用いるため、小型化の要望が強い。

【０００５】この問題を解決するため、図１０の断面
図、図１１の長手方向の断面図に示すような現像装置１
ｆが考案されている。図１０、１１に示す現像装置１ｆ
は、特開平５−３３３６９１公報等に提案されているも
のと同様の構成である。

【０００６】この図１０の現像装置１ｆは、現像剤を攪
拌、搬送する２本の搬送手段である搬送スクリュー５、
６が鉛直方向上下に配置されていることが特徴である。
より詳細に説明すれば、現像装置１ｆは現像剤を収容し
た現像容器２を備え、現像容器２の感光ドラム１０と対
面した開口部に現像スリーブ８を有している。

【０００７】そして、現像容器２内の開口部に設置され
た現像スリーブ８の反対側には、隔壁７によって鉛直方
向上下に、上部の現像室３と下部の攪拌室４が区画され
ており、これらの現像室３と攪拌室４内には、現像剤を
攪拌、搬送する手段として、第１および第２の搬送スク
リュー５、６がそれぞれ設置されている。

【０００８】この縦攪拌型の現像装置１ｆは、現像室３
と攪拌室４とが鉛直方向上下に配置されているため、そ
の水平方向の占有スペースを縮小化できるという長所が
あり、例えば複数の現像装置を水平方向に並列搭載する
タンデム方式等のカラー画像形成装置でも小型化が可能
となる。

【０００９】この縦攪拌型の現像装置１ｆは小型化の他
に以下の利点も有している。

【００１０】第１の搬送スクリュー５は上部の現像室３
内にあって、攪拌室４より搬送されてくる現像剤を現像
スリーブ８に搬送し、一方、第２の搬送スクリュー６は
下部の攪拌室４内にあって、不図示のトナー補給手段か
ら、攪拌室４内の第２の搬送スクリュー６の上流側に供
給される現像剤と、現像スリーブ８が現像に寄与する画
像領域Ｂ（図１１）で現像スリーブ８より搬送されてく
る現像後の現像剤と、攪拌室４内に既に収納されている
現像剤と、を攪拌しながら搬送し、現像剤のトナー濃度
を均一化して現像室３に搬送する。

【００１１】即ち、この現像装置は、図９の現像装置１
ｅのように現像室３のみで現像スリーブ８に対しての現
像剤の供給と回収の両方を行うのではなく、現像室３に
て現像スリーブ８への現像剤の供給を行い、且つ、攪拌
室４にて現像スリーブ８からの現像剤の回収を行う、と
いうように、それぞれが現像スリーブ８に直接関わる役
割を別々に担っている。

【００１２】このため、現像スリーブ８上に担持されて
現像部に搬送され、現像に供された後、現像部において
現像に供されないで残った現像剤は、現像スリーブ８の
回転に伴って現像室３側に回収されるのではなく、攪拌
室４側に回収されるために現像室３内には常に攪拌室４
で十分攪拌された現像剤のみが存在する。

【００１３】よって、現像スリーブ８には常に均一な濃
度の現像剤が供給され、スラスト方向の画像ムラや濃度
差のない均一な画像を得ることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記縦
攪拌型の現像装置１ｆの構成では以下のような問題が存
在する。

【００１５】上記縦攪拌型の現像装置１ｆは、図１１に
示すように、第１の搬送スクリュー５は上部の現像室３
の底部に現像スリーブ８の軸方向に沿ってほぼ平行に配
置されており、回転して現像室３内の現像剤を軸線方向
に沿って一方向に搬送する。

【００１６】又、第２の搬送スクリュー６は下部の攪拌
室４内の底部に第１の搬送スクリュー５とほぼ平行に配
置され、攪拌室４内の現像剤を第１の搬送スクリュー５
と反対方向に搬送する。

【００１７】このようにして、第１及び第２の搬送スク
リュー５、６の回転による搬送によって、現像剤が隔壁
７の現像剤搬送方向で両端部に設けられた連通部１１、
１２を通って現像室３と攪拌室４との間で循環する。

【００１８】ところで、本現像装置１ｆでは、現像室３
と攪拌室４とが鉛直方向上下に配置されているため、現
像室３から攪拌室４へ循環する現像剤は上から下へ、
又、攪拌室４から現像室３へ循環する現像剤は下から上
へと動く。

【００１９】特に、攪拌室４から現像室３へは、端部に
溜まった現像剤の圧力により下から上へと押し上げられ
るようにして現像剤が受け渡される。この時の剤循環経
路を図１２に示すが、攪拌室４から現像室３へ受け渡さ
れた現像剤の全てが現像室３において第１の搬送スクリ
ュー５の下流端に到達するわけではなく、途中で現像ス
リーブ８に供給され、現像部を通過して現像に共された
後、攪拌室４に回収される成分が存在する。

【００２０】図１２においては、この成分の経路を矢印
ａで示す。この現像スリーブ８への現像剤の受け渡し
は、現像スリーブ８の軸方向の全体、つまり図１１に示
す画像領域Ｂの全体にわたって行われる。画像領域Ｂと
は、現像スリーブ８の軸方向において、現像容器２内の
現像剤が感光ドラム１０における潜像の現像動作に作用
する領域である。

【００２１】このため、図１１に示すように、現像室３
内において第１の搬送スクリュー５により搬送される現
像剤Ｔの量は、上流端から下流端に行くに従い徐々に減
少する傾向がある。

【００２２】一方、攪拌室４において第２の搬送スクリ
ュー６により搬送される現像剤Ｔの量は、上流端から下
流端にいくに従い徐々に増加する傾向がある。即ち、現
像装置１ｆ内の現像剤の分布は、現像室３においても攪
拌室４においても、現像スリーブ８の軸方向において、
片寄りが非常に存在しやすい。

【００２３】特に現像室３内の現像剤量に片寄りが生じ
ると、現像スリーブ８への供給にムラができ、この不均
一が原因で、形成される画像の濃度が現像スリーブ８の
軸方向で異なる。

【００２４】つまり、現像剤量の多い現像室３内搬送経
路上流側では、現像スリーブ８への現像剤の供給量が安
定していて画像濃度は一定であるが、現像剤量の少ない
現像室内搬送経路下流側では、現像スリーブ８への現像
剤の供給量が少なくて、画像に濃度ムラが生じ画像不良
が起こる。

【００２５】上記問題の対策としては、第１及び第２の
搬送スクリュー５、６の現像剤搬送量を、現像スリーブ
８への供給量より十分大きくし、片寄りの影響を相対的
に小さくすることが、特開平５−３３３６９１号公報に
おいて提案されている。

【００２６】しかし、搬送スクリュー５、６の回転速度
を早めて現像剤搬送量を大きくすると、現像剤に対する
ストレス増加や回転トルクの上昇が起こるため、ある程
度以上に大きくすることができない。

【００２７】又、搬送スクリュー５、６のピッチや形状
等の改良で搬送速度を上げる場合にも、搬送速度の上限
には限りがあるため、片寄りの程度が激しい場合には有
効ではない。

【００２８】そこで、本発明の目的は、現像装置内の現
像剤を攪拌、搬送する搬送手段が上下に配置された場合
に、現像装置内の現像剤の片寄りを軽減し、現像剤担持
体への現像剤の供給が軸方向に均一に行われ、濃度ムラ
等の画像不良の発生を防ぐことのできる画像形成装置を
提供することである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発
明は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、該像担
持体上の前記静電潜像を現像する現像剤を収容した現像
装置と、を備えた画像形成装置において、前記現像装置
は、現像剤を担持してこれを前記像担持体と対向した現
像部に搬送する回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担
持体に現像剤を供給する現像室と、該現像室の下方に配
設され、前記現像部を通過した後の現像剤を前記現像剤
担持体から回収する攪拌室と、前記現像室と前記攪拌室
間で現像剤を循環する搬送手段と、を有し、更に、前記
現像装置に設けられた現像剤面検知部材より前記現像室
内の現像剤面の位置を検知する現像剤面検知手段と、該
現像剤面検知手段による検知結果に基づいて現像剤面の
位置を補正する現像剤面補正手段と、を有することを特
徴とする画像形成装置を提供する。

【００３０】本発明の一実施態様によると、現像剤とし
て、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が使用さ
れる。

【００３１】本発明の他の実施態様によると、前記現像
剤面検知部材は、前記現像室の現像剤搬送方向下流側に
設置されている。

【００３２】本発明の他の実施態様によると、前記現像
剤面検知手段は、前記現像剤面検知部材として、前記現
像装置に設けられた複数の電極部材を有し、該複数の電
極部材間の静電容量より前記現像剤面の位置を検知す
る。

【００３３】本発明の他の実施態様によると、前記現像
剤面検知手段は、前記現像剤面検知部材として、前記現
像装置に発光素子及び受光素子を備え、該発光素子が発
して該受光素子が受光する光の透過量又は反射量を検知
することにより、前記現像剤面の位置を検知する。

【００３４】本発明の他の実施態様によると、現像剤に
は磁性体が含まれ、又、前記現像剤面検知手段は、前記
現像剤面検知部材として、前記現像装置に磁気検知素子
を備え、透磁率の変化を検知することにより、前記現像
剤面の位置を検知する。

【００３５】本発明の他の実施態様によると、前記現像
剤面検知手段は、前記現像剤面検知部材として、前記現
像装置に圧力検知素子を備え、物理的圧力または圧力振
動の変化を検知することにより、前記現像剤面の位置を
検知する。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。

【００３７】実施例１本実施例において、現像装置は、例えば以下に述べるよ
うな画像形成装置の中で使用されるが、必ずしもこの形
態に限られるものではなく、静電記録方式のものにも適
用できる。

【００３８】図１は、図８に示されるようなフルカラー
画像形成装置における、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各ステーショ
ンを示したものである。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各ステーショ
ンはほぼ同様の構成であり、フルカラー画像において、
それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像を形成する。

【００３９】以下の説明において、例えば現像装置１と
あれば、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各ステーションにおける現像装
置１Ｙ、現像装置１Ｍ、現像装置１Ｃ、現像装置１Ｋを
共通して指すものとし、各ステーションＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋ
に備えられた他の部材も同様に示す。

【００４０】まず、図８により、画像形成装置全体の動
作を説明する。

【００４１】像担持体である感光ドラム１０は回動自在
に設けられており、その感光ドラム１０を一次帯電手段
２１で一様に帯電し、例えばレーザーのような発光素子
２２によって、情報信号に応じて変調された光で露光し
て静電潜像（潜像）を形成する。その潜像は現像装置１
により、後述のような過程でトナー像として可視像化さ
れる。

【００４２】次に、その可視像を、転写帯電器２３によ
って、転写紙搬送シート２４によって搬送されてきた転
写紙２７に転写し、更に、定着装置２５によって定着し
て永久画像を得る。又、感光ドラム１０上の転写残現像
剤はクリーニング装置２６により除去する。又、画像形
成で消費された現像剤（トナー）はトナー補給槽２０か
ら補給される。

【００４３】次に、特に図１を参照して、現像装置１の
動作を説明する。本実施例の現像装置は、現像剤とし
て、非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリ
ア）を含む二成分現像剤が収容された現像容器２内に、
現像剤担持体としての現像スリーブ８と現像スリーブ８
上に担持された現像剤の穂を規制する穂切り部材９を有
している。

【００４４】更に、上記現像容器２の感光ドラム１０に
対向した現像部に相当する位置には開口があり、この開
口に現像スリーブ８が感光ドラム１０方向に一部露出す
るように回転可能に配設されている。尚、この現像スリ
ーブ８は非磁性材料で構成され、その内部には磁界手段
であるマグネットローラ８’が非回転状態で設置されて
おり、このマグネットローラ８’は、現像部に位置する
現像極Ｓ１と、現像剤を搬送する磁極Ｓ２、Ｎ１、Ｎ
２、Ｎ３を有している。

【００４５】而して、現像スリーブ８は現像時に図示矢
印方向に回転し、穂切り部材９による磁気ブラシの穂切
りによって層厚を規制された二成分現像剤を担持して、
これを感光ドラム１０と対向した現像部に搬送し、感光
ドラム１０上に形成された潜像に現像剤を供給して潜像
を現像する。この時、現像効率（つまり、潜像へのトナ
ーの付与率）を向上させるために、現像スリーブ８には
不図示の電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バ
イアス電圧が印加される。

【００４６】穂切り部材９はアルミニウム等の非磁性部
材で構成され、感光ドラム１０よりも現像スリーブ８回
転方向上流側に配設されている。そして、この穂切り部
材９の先端部と現像スリーブ８との間を通過して、現像
剤の非磁性トナーと磁性キャリアの両方が現像部へと送
られる。尚、穂切り部材９の現像スリーブ８の表面との
間隙を調整することによって、現像スリーブ８上に担持
した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像部へ
搬送される現像剤量が調整される。

【００４７】そして、現像容器１内の略中央部は紙面に
垂直方向に延在する隔壁７によって、上部の現像室３と
下部の攪拌室４に、鉛直方向上下に区画されており、現
像剤は現像室３及び攪拌室４に収容されている。

【００４８】ここで、図２を参照して現像装置１につい
て更に詳しく説明する。図２は、本発明の図１に示され
た現像装置１の現像容器２部分の第１及び第２の搬送ス
クリュー５、６軸方向且つ鉛直方向で切断した模式的断
面図である。

【００４９】現像室３及び攪拌室４には現像剤攪拌、搬
送手段として、第１及び第２の搬送手段（搬送スクリュ
ー）５、６がそれぞれ配置されている。

【００５０】第１の搬送スクリュー５は、本実施例で
は、強磁性体で構成される回転軸の周りに非磁性材料か
らなる羽根部材をスパイラル状に設けたスクリュー構造
とされ、上方の現像室３の底部に現像スリーブ８の軸方
向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転して現像室
３内の現像剤Ｔを軸線方向に沿って一方向に搬送する。

【００５１】又、第２の搬送スクリュー６は、第１の搬
送スクリュー５と同様に回転軸の周りに羽根部材を第１
の搬送スクリュー５とは逆向きにしてスパイラル状に設
けたスクリュー構造とされ、下方の攪拌室４内の底部に
第１の搬送スクリュー５とほぼ平行に配設され、第１の
搬送スクリュー５と同方向に回転して攪拌室４内の現像
剤Ｔを第１の搬送スクリュー５と反対方向に搬送する。

【００５２】このようにして、第１及び第２の搬送スク
リュー５、６の回転による搬送によって、現像剤が、図
２に示す隔壁７の現像剤搬送方向で両端部に設けられた
開口部（連通部）１１、１２を通じて、現像室３と攪拌
室４との間で循環される。

【００５３】上部の現像室３内において、第１の搬送ス
クリュー５は、下部の攪拌室４より搬送されてくる現像
剤を、循環方向に搬送させながら、搬送中の現像剤を現
像スリーブ８に供給する。そして、現像スリーブ８に供
されなかった現像剤は循環方向に搬送され、再び連通部
１２から攪拌室４に搬送される。

【００５４】現像室３より穂切り部材９の規制を受けて
現像スリーブ８に供給された現像剤は、前記に記載した
動作により感光ドラム１０との対向部である現像部に搬
送される。そして、現像部を通過後現像に供されなかっ
た現像剤を現像スリーブ８の回転によって攪拌室４に戻
す。

【００５５】又、下部の攪拌室４内において、第２の搬
送スクリュー６は、図１に示すトナー補給槽２０より、
不図示の補給口を通って攪拌室４内の第２の搬送スクリ
ュー６の上流側に供給されるトナーと、連通部１２を通
過して現像室３より搬送されてくる現像剤と、現像スリ
ーブ８より搬送されてくる現像後の現像剤と、を攪拌し
ながら搬送し、現像剤のトナー濃度を均一化して現像室
３に搬送する。

【００５６】つまり、現像室３にて現像スリーブ８への
現像剤の供給を行い、攪拌室４にて現像スリーブ８から
の現像剤の回収を行う。そして、現像室３、攪拌室４に
おける現像剤循環方向つまり現像剤搬送方向に対して、
現像スリーブ８への現像剤の供給や回収といった動作を
行う領域を画像領域Ｂとする。

【００５７】このため、現像スリーブ８上に担持されて
現像部に搬送され、現像に供された後、現像部において
現像に供されないで残った現像剤は、現像スリーブ８の
回転に伴って現像室３側ではなく、攪拌室４側に回収さ
れるために現像室３内には常に攪拌室４で十分攪拌され
た現像剤のみが存在する。

【００５８】よって、現像スリーブ８には常に均一な濃
度の現像剤が供給され、スラスト方向の画像ムラや濃度
差のない均一な画像を得ることができる。

【００５９】以上に説明したように、本現像装置１は、
現像室３と攪拌室４とが鉛直方向上下に配置されている
ため、現像室３から攪拌室４への現像剤は上から下へ、
攪拌室４から現像室３へは、端部に溜まった現像剤の圧
力により下から上へと押し上げられるようにして現像剤
が受け渡される現像装置である。

【００６０】従って、この時、図１２を用いて従来例で
述べたように、現像剤が攪拌室４から現像室３へ受け渡
された後に、現像室３においては、そのまま搬送スクリ
ュー５の軸方向に搬送されるものと、途中で現像スリー
ブ８に供給され、現像部を通過後攪拌室４に回収される
成分が存在する。この現像スリーブ８への現像剤の受け
渡しが画像領域Ｂのほぼ全体にわたってなされるため、
現像室３内において第１の搬送スクリュー５により搬送
される現像剤の量は、上流端から下流端に行くに従い減
少し、一方では、攪拌室４において第２の搬送スクリュ
ー６により搬送される現像剤の量は、上流端から下流端
にいくに従い徐々に増加する傾向があるので、現像装置
１内の現像剤Ｔの分布には片寄りが存在しやすい。

【００６１】本実施例においては、現像室３内におい
て、現像剤Ｔ量が減少するときには、搬送部材５の羽根
部材の外側における現像剤面Ｔ’の位置が下がる。よっ
て、現像室３において、現像スリーブ８軸方向に現像剤
Ｔ量の片寄りが生じれば、図２に示すような現像剤面
Ｔ’の傾きが生じ、特に現像剤Ｔ量が少なくなる現像室
３下流領域Ａにおいては、現像剤面Ｔ’が低くなること
となる。

【００６２】そこで、本発明においては、これらの現像
剤Ｔの分布の片寄りによって、現像スリーブ８に供給さ
れる現像剤Ｔ量が搬送スクリュー５の搬送下流において
減少すること等による、濃度ムラ等の画像不良を回避す
るために、現像室３内の現像剤面Ｔ’を検知する現像剤
面検知部材を有する現像剤面検知手段と、この現像剤面
検知手段の検知結果に基づいて、現像室３内の現像剤Ｔ
の片寄りを補正する機構を備えていることを特徴とす
る。

【００６３】現像剤面検知手段として、本実施例では、
静電容量検知方式を用いており、現像装置１には、図１
に示すように、現像剤面検知部材を構成する電極部材で
あるアンテナ電極３１及び補助電極３２が設置されてい
る。

【００６４】本実施例では、アンテナ電極３１は棒状で
あり、現像室３上部に搬送スクリュー５と干渉しないよ
うに設置されている。

【００６５】又、平板状の補助電極３２が現像室３の側
面に長手方向に沿って設置されている。

【００６６】先に述べたように、現像室３内の現像剤面
Ｔ’は片寄っており、現像室３内の搬送スクリュー５の
現像剤搬送方向下流ほど剤面Ｔ’が低くなりやすく、現
像スリーブ８への現像剤供給量不足による画像不良が生
じやすい。

【００６７】そこで、アンテナ電極３１と補助電極３２
は、現像室３内の長手方向全領域に設ける必要がなく、
図２に示した、現像室３内の搬送スクリュー５の現像剤
搬送方向下流領域Ａに設けておけば、最も感度良く現像
剤面の低下を検知できる。尚、本明細書において、現像
室３内の現像剤搬送方向下流領域といった場合は、現像
室３の搬送スクリュー５の現像剤搬送方向の長さで、中
央より下流側を示すこととする。

【００６８】尚、アンテナ電極３１は現像剤Ｔの量が十
分であるときは現像剤Ｔに埋まる位置に設置してある。
又、アンテナ電極３１の形状は棒状と限るものではな
く、例えば平板状でもよいが、本実施例においてはスペ
ースの制約をもっとも受けにくい棒状とした。

【００６９】又、補助電極３２は、ある程度検知できる
現像剤Ｔ量の範囲に幅を持たせるように平板状とした。
補助電極３２である平板は、ここでは、アンテナ電極３
１の位置から現像室３の底部まで存在するように位置さ
せている。しかし、現像室３の底部までは存在する必要
はなく、領域Ａにおいて、現像スリーブ８へ十分に現像
剤が供給できなくなるまで現像剤Ｔ量が減少した時の現
像剤面Ｔ’の位置まで、覆っていればよい。

【００７０】現像剤面検知手段として、現像剤面検知部
材である補助電極３２に検知用のバイアスを印加する
と、補助電極３２と現像剤面検知部材であるアンテナ電
極３１の間の静電容量に応じた電圧／電流が誘起され、
この電圧／電流を検出する方法を用いる。

【００７１】検知用のバイアスとしては、１ｋＶ以上の
安定した交流電圧であれば問題ないので、他に影響がな
ければ現像バイアスを流用することができる。この時
は、更に、現像スリーブ８を補助電極３２とすることも
可能である。

【００７２】又、検知用のバイアスは、前記に説明した
画像形成プロセスにおける感光ドラム１０の一次帯電時
に一次帯電手段２１に印加される、一次帯電用のグリッ
ドバイアス等を流用してもよい。

【００７３】現像剤の空気に対する比誘電率は約３くら
いであり、電極３１、３２間に存在する現像剤Ｔ量に応
じて静電容量が変化する。本実施例の現像剤面Ｔ’と静
電容量の変化を図３に示す。

【００７４】本実施例においては、アンテナ電極３１は
不図示の接点を通じて本体の制御回路に繋がっており、
アンテナ電極３１に誘起された電圧から検出されるアン
テナ電極３１と補助電極３２との間の静電容量が、予め
定められている閾値α以下になると、画像形成装置本体
の制御回路が現像剤面低下と判断し、現像剤の片寄りを
補正する現像剤面補正手段が働くようになっている。

【００７５】尚、現像に共される分のトナーは、トナー
補給槽２０より補給されているので、現像室３や攪拌室
４に収容されている現像剤Ｔの総量は、一定量に維持さ
れている。よって、現像室３の搬送スクリュー５の現像
剤搬送方向下流の部分Ａにおいて、現像剤Ｔ量が、静電
量が所定の閾値αである時の現像剤量より少ないと判断
されたときは、現像室３内の現像剤Ｔの総量が極端に減
少したのではなく、攪拌室４から搬送された、搬送スク
リュー５の上流における現像剤が、現像に共される等し
て下流部Ａまで搬送されずに、現像室３内において現像
剤Ｔの片寄りが生じていると判断する。

【００７６】ここで、閾値αは、領域Ａにおいて、現像
剤が十分に現像スリーブ８に供給されず、画像ムラが発
生する現像剤Ｔ量に対応する静電量の検出値とする。現
像剤Ｔ量が十分なときの現像剤面Ｔ’の位置（高さ）に
存在しているアンテナ電極３１に向き合う位置から、閾
値αに対応する現像剤量の時の現像剤面Ｔ’の位置（高
さ）まで補助電極３２が存在するようにすることで、図
３のようなグラフのような結果が導かれる。

【００７７】このように、現像剤面を検知することによ
り、現像装置１内の現像剤の片寄りを軽減し、現像スリ
ーブ８への現像剤の供給を軸方向に均一に行わせること
により、濃度ムラ等の画像不良の発生を防ぐことのでき
る画像形成装置を提供することが可能となる。

【００７８】ここで、現像室３内の現像剤面を補正する
現像剤面補正手段としては、画像形成装置本体の制御に
より、例えば現像スリーブ８の回転を止めた状態で、現
像室３と攪拌室４内の搬送クリュー５、６のみを回転さ
せることによってかなり改善される。

【００７９】又、現像剤面補正手段としては、開口部１
２を小さくしたり、図２に示すように、開口部１２近傍
に電磁石４２を設け、現像剤面Ｔ’が低くなった場合に
電磁石４２をＯＮにし、電磁石４２の磁力で現像剤面
Ｔ’を確保してもよい。この場合は、現像剤面Ｔ’の検
出結果に基づいて、現像装置１の動作状態に関わらず、
逐次対応することが可能である。電磁石４２を設ける開
口部は攪拌室４から現像室３への開口部１１の近傍でも
同様の効果が得られる。

【００８０】又、上記動作を他色現像動作中に平行して
行うことによって、コピースピードを落とすことなく片
寄りを補正することができる。

【００８１】その他、機構が複雑になるが、現像装置１
を傾けたり、振動を与えること等でも片寄りを補正する
ことができる。現像装置１全体でなく、現像室３のみを
傾けたり、振動を与えたりしてもよい。

【００８２】尚、本実施例においては、電極３１、３２
を、現像剤面Ｔ’の低下に対して最も感度のある現像室
３の下流端Ａにのみ取り付け、下流端Ａの現像剤面Ｔ’
のみを検知しているが、更に、上流端やその他適当な位
置に電極３１、３２を取り付け、そこでの測定結果と下
流端での測定結果を比較する形で、現像剤Ｔ量の片寄り
を検知しても良い。これにより、コストは高くなるが、
より精度の高い検知が可能となり、検知手段の誤動作を
防ぐことができる。

【００８３】このとき、上記説明の現像剤面検知手段
は、現像剤片寄り検知手段として機能し、現像剤面検知
部材、及び現像剤面補正手段は、現像室３における現像
スリーブ８軸方向の現像剤Ｔ量の不均一を検知して、同
様にその現像剤Ｔ量の不均一を補正する。

【００８４】実施例２次に本発明の実施例２を図４（ａ）に基づいて説明す
る。尚、図４（ａ）は本実施例に係る現像装置１ａの断
面図である。

【００８５】本実施例においては、現像剤面検知手段と
して、光検知方式を用いている。それ以外の構成は実施
例１と同様のものである。

【００８６】光検出方式は現像装置１ａ内を通る光路を
設け、この光路を遮る現像剤の有無を検知する方式であ
り、現像装置１ａには現像剤面検知部材として、発光素
子３３と受光素子３４、発光素子３３から照射される光
を透過させるため、及び受光素子３４で受ける検知情報
である光を透過させるための検知部としての透明窓３
５、３６が設置されている。

【００８７】これらの発光素子３３、受光素子３４は、
図２に示した搬送スクリュー５の現像剤搬送下流領域Ａ
において、所定の現像剤面Ｔ’を挟むように位置させ
て、発光素子３３、受光素子３４による検知情報が取り
出される検知部となる透明窓３５、３６もそれに対応さ
せて設け、現像剤面Ｔ’の検知は、発光素子３３から発
光した発光量に対して受光素子３４が受光する受光量に
対応した出力の変化によって、現像室３内の光の透過量
から、現像室３内の現像剤Ｔ残量の減少を検知する。所
定の現像剤面とは、領域Ａにおいて、現像スリーブ８に
十分な現像剤を供給できる現像剤Ｔ量が存在するときの
現像剤面Ｔ’である。

【００８８】即ち、現像剤量が十分な場合は、透明窓３
５と受光素子３４との間は現像剤で塞がれ、発光素子３
３の光は受光素子３４まで届かない。一方、現像剤面
Ｔ’が所定面より低くなってきた場合には、透明窓３５
と受光素子３４間が現像剤で塞がれなくなり、発光素子
３３の光は受光素子３４で検知される。

【００８９】尚、本実施例においても、現像室３や攪拌
室４に収容されている現像剤Ｔの総量は、ほぼ一定量に
維持されており、図２における現像室３の搬送スクリュ
ー５の現像剤搬送方向下流の部分Ａにおいて、現像剤Ｔ
量が所定の閾値より少ないと判断されたときは、現像室
３内の現像剤Ｔの総量が極端に減少したのではなく、現
像室３内において現像剤Ｔの片寄りが生じていると判断
する。

【００９０】そして、受光素子３４によって光が検出さ
れた場合には、本体内に設けられた時不図示の制御回路
を通じて、実施例１と同様の現像剤面補正手段が働き、
現像スリーブ８への現像剤の供給を均一に行わせる。

【００９１】本実施例の光検出方式は、装置が簡便であ
り、コストも安く、検知精度も比較的良好であるが、検
知部である透明窓３６表面に現像剤が付着すると十分に
光が透過することができず検知精度が悪くなるため、現
像室３内に透明窓３６表面の現像剤を除去せしめる払拭
部材３６’を有している。一般にこの払拭部材３６’
は、可撓性のシート部材にて構成されており、現像室３
内の現像剤を撹拌及び搬送するための搬送部材である搬
送スクリュー５に付随して、回転運動により透明窓３６
表面に摺擦し、透明窓３６表面に付着した現像剤を除去
している。これにより安定且つ精度の高い現像剤残量検
知を行うことができる。

【００９２】尚、光検知方式については、図４（ｂ）に
示すように現像室３内に反射板３７を設置したり、発光
素子３３や受光素子３４を透明窓３５、３６を通さず直
接設置する等、発光素子３３が発して受光素子３４が受
光する光の透過量又は反射量を検知するなら、どのよう
な構成を採用しても良い。

【００９３】このようにして得られた画像形成装置で
も、現像室３内の現像剤Ｔの片寄りを軽減し、現像スリ
ーブ８への現像剤の供給が軸方向に均一に行わせること
ができ、濃度ムラ等の画像不良の発生を防ぐことのでき
る画像形成装置を提供することが可能となる。

【００９４】尚、本実施例においては、各光検知部材
を、現像剤面Ｔ’の低下に対して最も感度のある現像室
３の下流端Ａにのみ取り付け、下流端Ａの現像剤面Ｔ’
のみを検知しているが、更に、上流端やその他適当な位
置に各光検知部材を取り付け、そこでの測定結果と下流
端での測定結果を比較する形で、現像剤Ｔ量の片寄りを
検知しても良い。これにより、コストは高くなるが、よ
り精度の高い検知が可能となり、誤動作を防ぐことがで
きる。

【００９５】このとき、上記説明の現像剤面検知手段は
現像剤片寄り検知手段として機能し、現像剤面検知部
材、及び現像剤面補正手段は、現像室３における現像ス
リーブ８軸方向の現像剤量の不均一を検知して、同様に
その現像剤量の不均一を補正する。

【００９６】実施例３次に本発明の実施例３を、図５に基づいて説明する。
尚、図５は本実施例に係る現像装置１ｂの断面図であ
る。

【００９７】本実施例の現像装置１ｂの構成は、現像剤
面検知手段として磁気検知方式を用いている以外は、実
施例１とほぼ同様の構成である。本実施例では、現像剤
面検知手段として磁気検知方式を用い、現像装置１ｂ内
に現像剤面検知部材として、磁気検知素子である磁気セ
ンサー３８を設け、検知情報を取り出すための検知部で
あるセンサー部の現像剤の有無による透磁率の変化を検
出することにより、現像剤の片寄りを検知する。

【００９８】つまり、磁気センサー３８によって透磁率
の変化が検知された場合には、本体内に設けられた時不
図示の制御回路を通じて、実施例１と同様の現像剤面補
正手段が働き、現像スリーブ８への現像剤の供給を均一
に行わせる。

【００９９】従って、磁気センサー３８は、図２の現像
室３の現像剤搬送方向下流領域Ａにおいて、現像剤が現
像スリーブ８に十分に供給される現像剤Ｔ量の時の現像
剤面Ｔ’の高さに設置される。つまり、磁気センサー３
８は現像室３内に十分な現像剤Ｔがある場合には埋まる
位置に設けている。

【０１００】より詳細に説明すれば、磁気センサー３８
は検出しようとする磁性体の磁束密度の違いに対応する
ため、磁気センサー３８の検知部にどの程度の磁性体が
あるかを検出できるが、本実施例においては、現像剤Ｔ
中のキャリアが磁性体であるため、現像剤面Ｔ’を量と
して検知することが可能である。よって、磁気センサー
３８を現像剤面検知部材として用いる場合は、現像剤Ｔ
中に十分な量の磁性体が含まれることが必要である。

【０１０１】尚、本実施例においても、現像室３や攪拌
室４に収容されている現像剤Ｔの総量は、ほぼ一定量に
維持されており、図２における現像室３の搬送スクリュ
ー５の現像剤搬送方向下流の部分Ａにおいて、現像剤Ｔ
量が少ないと判断されたときは、現像室３内の現像剤Ｔ
の総量が極端に減少したのではなく、現像室３内におい
て現像剤Ｔの片寄りが生じていると判断する。

【０１０２】磁気検知方式は、光検知方式のように発光
部と受光部が２ヶ所のスペースが必要である方式、又
は、静電容量方式や実施例４にて後に説明する圧力検知
方式のように現像剤面検知部材を必ず容器内に設けなけ
ればいけない方式に対して、非接触で検知可能なためス
ペース上の制約を受けにくいという利点がある。しか
し、磁気検知方式はその他の方式に比べ、検出精度が低
く誤検知が生じやすいという問題がある。

【０１０３】そのため、本実施例においては、サンプリ
ング回数を増やし、複数の検出値に基づき現像剤面を検
知するようにしている。本実施例では単純に複数の検出
値の平均値によって現像剤面を検知しているが、より複
雑な計算をおこなって検知してもよい。このように、複
数の検出値に基づき現像剤面を割り出す方式は、磁気検
知方式に限らず、実施例１の静電容量方式、実施例２の
光検知方式、及び実施例４の圧力検知方式においても、
誤検知を避ける有効な手段である。

【０１０４】又、本実施例においては、前実施例２の光
量検出方式と同様、検出情報の検知部である磁気センサ
ー３８面に現像剤が吸着していると、現像剤面が低下し
ていても現像剤があると誤検知する可能性があるので、
現像室３内の現像剤を撹拌及び搬送するための撹拌部材
である搬送スクリュー５に対向して磁気センサー３８を
設けることにより、磁気センサー表面に付着したの現像
剤を掻き取るようにしている。これにより安定且つ精度
の高い現像剤残量検知を行うことができる。又、実施例
２の図４（ａ）に示した現像装置１ａと同様に、搬送ス
クリュー５に払拭部材３６’を設けることにより磁気セ
ンサー３８面への現像剤の付着を回避することも可能で
ある。

【０１０５】このようにして得られた画像形成装置にお
いても、現像室３内の現像剤の片寄りを軽減し、現像ス
リーブ８への現像剤の供給が軸方向に均一に行わせるこ
とができ、濃度ムラ等の画像不良の発生を防ぐことので
きる画像形成装置を提供することが可能となる。

【０１０６】尚、本実施例においては、磁気センサー３
８を、現像剤面の低下に対して最も感度のある現像室３
の下流端Ａにのみ取り付け、下流端Ａの現像剤面のみを
検知しているが、更に、上流端やその他適当な位置に磁
気センサー３８を取り付け、そこでの測定結果と下流端
での測定結果を比較する形で、現像剤量の片寄りを検知
しても良い。これにより、コストは高くなるが、より精
度の高い検知が可能となり、誤動作を防ぐことができ
る。

【０１０７】このとき、上記説明の現像剤面検知手段は
現像剤片寄り検知手段として機能し、現像剤面検知部
材、及び現像剤面補正手段は、現像室３における現像ス
リーブ８軸方向の現像剤量の不均一を検知して、同様に
その現像剤量の不均一を補正する。

【０１０８】実施例４次に本発明の実施例４を図６に基づいて説明する。尚、
図６は本実施例に係る現像装置１ｃの断面図である。

【０１０９】本実施例においては、現像剤面検知手段と
して圧力検知方式を用いている。それ以外の構成は実施
例１と同様のものである。

【０１１０】圧力検知方式は現像室３内に、現像剤面検
知部材として、特に、図２に示される搬送スクリュー５
の現像剤搬送下流領域Ａに圧力検知素子である感圧素子
を設け、この感圧素子が受ける物理的圧力（現像剤の加
重等）や振動の変化を検出する方式であり、例えば、現
像室３底部に感圧素子としてピエゾ圧電素子３９を設置
し、その加重量が設定した閾値以下になるかを検出すれ
ばよい。

【０１１１】もちろんこの感圧素子３９は、設置する場
所を工夫して現像剤片寄り部材として用いて、現像剤の
軸方向の不均一を検知する現像剤片寄り検知手段に応用
することができる。

【０１１２】又、図７に示したように、同様に領域Ａに
現像室３内に定められた周波数の特定波形の振動を発す
る振動素子４０と感圧素子４１を設け、現像剤中を伝播
してくる振動の強度を、圧力振動の変化として感圧素子
４１が検出することにより現像剤面や片寄りを検知して
もよい。

【０１１３】こうして、感圧素子４０によって閾値以上
の加重量が検出された場合には、本体内に設けられた時
不図示の制御回路を通じて、実施例１と同様の現像剤面
補正手段が働き、現像スリーブ８への現像剤の供給を均
一に行わせる。

【０１１４】ここで、実施例１〜４においては、トナー
と磁性キャリアとを含む二成分現像剤にて本発明を実施
したが、本発明は一成分現像剤を用いた現像装置を有す
る画像形成装置にても適用できる。ただし、実施例３の
ように磁気検知方式を用いる場合は、磁性一成分現像剤
に限定される。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置は、現像剤を収容した現像装置が、現像剤を担持し
てこれを像担持体と対向した現像部に搬送する回転可能
な現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する現
像室と、現像室の下方に配設され、現像部を通過してき
た後の現像剤を回収する攪拌室と、現像室と攪拌室間で
現像剤を循環する搬送手段と、を有し、更に、現像装置
に設けられた現像剤面検知部材より現像室内の現像剤面
の位置を検知する現像剤面検知手段と、現像剤面検知手
段による検知結果に基づいて現像剤面の位置を補正する
補正手段と、を有するので、現像装置内の現像剤を攪
拌、搬送する搬送手段が上下に配置された場合に、現像
装置内の現像剤の片寄りを軽減し、現像スリーブへの現
像剤の供給が軸方向に均一に行われ、濃度ムラ等の画像
不良の発生を防ぐことができ、又、現像剤面検知手段
を、設置する場所を工夫して現像剤片寄り検知手段とし
て用いることにより、現像室の現像剤量の現像剤搬送方
向における不均一を補正するので、より精度の高い現像
剤量の片寄りの検知が可能となり、検知手段の誤動作を
防ぐことができるといった効果がある。

【０１１６】尚、カラー画像形成装置においては、現像
剤面或いは現像剤の片寄りの検知及び補正を、他色現像
動作中に平行して行うことによって、コピースピードを
落とすことなく片寄りを補正することができる。

【０１１７】尚、現像剤面検知手段または前記片寄り検
知手段としては、現像装置内の複数の電極間の静電容量
変化を検出する方式、光の透過量または反射量を検出す
る方式、透磁率の変化を検出する方式、及び、物理的圧
力や圧力振動の変化を検出する方式を採用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置の一例を含む画像形成部
を示す概略構成図である。

【図２】本発明に係る現像装置に備えられる現像容器を
示す断面図である。

【図３】本発明に係る現像剤面検知手段による検知結果
の一例を示すグラフである。

【図４】本発明に係る現像装置の他の例を示す概略構成
図である。

【図５】本発明に係る現像装置の他の例を示す概略構成
図である。

【図６】本発明に係る現像装置の他の例を示す概略構成
図である。

【図７】本発明に係る現像装置の他の例を示す概略構成
図である。

【図８】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構
成図である。

【図９】従来の現像装置の一例を示す概略構成図であ
る。

【図１０】従来の現像装置の他の例を示す概略構成図で
ある。

【図１１】従来の現像装置の他の例に備えられる現像容
器を示す断面図である。

【図１２】従来の現像装置の他の例に備えられる現像容
器内の現像剤の流れを示す説明図である。

【符号の説明】

１現像装置２現像容器３現像室４攪拌室５、６搬送スクリュー（搬送手段）７隔壁８現像スリーブ（現像剤担持
体）１０感光ドラム（像担持体）１１、１２連通部２０トナー補給槽３１アンテナ電極（電極部材）３２補助電極（電極部材）３３発光素子３４受光素子３５、３６透明窓（検知部）３６’ 払拭部材３７反射板３８磁気センサ（磁気検知素子）３９ピエゾ圧電素子（圧力検知素
子）４０振動素子４１感圧素子（圧力検知素子）４２電磁石Ｔ現像剤Ｔ’ 現像剤面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者酒見裕二東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者有元孝太東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者五十嵐けい子東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H077 AA12 AB02 AB14 AC02 AC16 AD06 AD13 AD18 AD36 BA02 BA08 DA15 DA42 DA58 DA59 DA63 DA64 DA75 DA78 DA80 DA93 EA01 FA19 GA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に静電潜像が形成される像担持体
と、該像担持体上の前記静電潜像を現像する現像剤を収
容した現像装置と、を備えた画像形成装置において、前記現像装置は、現像剤を担持してこれを前記像担持体
と対向した現像部に搬送する回転可能な現像剤担持体
と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と、該現
像室の下方に配設され、前記現像部を通過した後の現像
剤を前記現像剤担持体から回収する攪拌室と、前記現像
室と前記攪拌室間で現像剤を循環する搬送手段と、を有
し、更に、前記現像装置に設けられた現像剤面検知部材より
前記現像室内の現像剤面の位置を検知する現像剤面検知
手段と、該現像剤面検知手段による検知結果に基づいて
現像剤面の位置を補正する現像剤面補正手段と、を有す
ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】現像剤として、トナーと磁性キャリアを
含む二成分現像剤が使用されることを特徴とする請求項
１の画像形成装置。
【請求項３】前記現像剤面検知部材は、前記現像室の
現像剤搬送方向下流側に設置されていることを特徴とす
る請求項１又は２の画像形成装置。
【請求項４】前記現像剤面検知手段は、前記現像剤面
検知部材として、前記現像装置に設けられた複数の電極
部材を有し、該複数の電極部材間の静電容量より前記現
像剤面の位置を検知することを特徴とする請求項１、２
又は３の画像形成装置。
【請求項５】前記複数の電極部材のうち少なくともひ
とつに、交流バイアスを印加することを特徴とする請求
項４の画像形成装置。
【請求項６】画像形成プロセスにおいて、前記像担持
体の表面に前記静電潜像が形成される前に前記像担持体
に印加される一次帯電のためのグリッドバイアスを、前
記複数の電極部材のうち少なくともひとつに印加するこ
とを特徴とする請求項４の画像形成装置。
【請求項７】前記複数の電極部材のうち少なくともひ
とつに、現像動作の際に前記現像剤担持体に印加される
現像バイアスを印加することを特徴とする請求項４の画
像形成装置。
【請求項８】前記現像剤面検知手段は、前記複数の電
極のうちいずれかひとつが前記現像剤担持体であり、現
像バイアスが印加されることによって、現像剤面の位置
の検知が行われることを特徴とする請求項７の画像形成
装置。
【請求項９】前記現像剤面検知手段は、前記現像剤面
検知部材として、前記現像装置に発光素子及び受光素子
を備え、該発光素子が発して該受光素子が受光する光の
透過量又は反射量を検知することにより、前記現像剤面
の位置を検知することを特徴とする請求項１、２又は３
の画像形成装置。
【請求項１０】現像剤には磁性体が含まれ、又、前記
現像剤面検知手段は、前記現像剤面検知部材として、前
記現像装置に磁気検知素子を備え、透磁率の変化を検知
することにより、前記現像剤面の位置を検知することを
特徴とする請求項１、２又は３の画像形成装置。
【請求項１１】前記現像剤面検知部材が検知する検知
情報が取り出される検知部に付着した現像剤を除去する
払拭部材を有することを特徴とする請求項９又は１０の
画像形成装置。
【請求項１２】前記払拭部材は前記現像室内の前記搬
送部材であるか、又は、該搬送部材に付随するものであ
り、前記搬送部材の回転運動により前記検知部に付着し
た現像剤を除去することを特徴とする請求項１１の画像
形成装置。
【請求項１３】前記現像剤面検知手段は、前記現像剤
面検知部材として、前記現像装置に圧力検知素子を備
え、物理的圧力または圧力振動の変化を検知することに
より、前記現像剤面の位置を検知することを特徴とする
請求項１、２又は３の画像形成装置。
【請求項１４】前記現像剤面検知手段は、前記現像剤
面検知部材により前記現像剤面の位置を所定周期で複数
回検出し、該複数の検出値に基づき前記現像剤面の位置
を検知することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか
の項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】前記現像剤面検知手段は、前記現像剤
面検知部材による前記複数の検出値の平均値に基づき、
前記現像剤面の位置を検知することを特徴とする請求項
１４の画像形成装置。