JP2005195937A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 紙詰まりの除去等のユーザー保守に伴う現像装置の取り外し、取り付け処理を経た後も、トナー濃度を均一に維持して、安定した画像品質を簡易な構成で低コストに実現することができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 トナー撹拌搬送手段３５１は回転自在の支持部材３５１ａと、この支持部材３５１ａに取り付けられた弾性部材３５１ｂとで形成され、異常状態に応じて、現像剤担持体３２とトナー撹拌搬送手段３５１とを直ちに停止させる第一の停止モードと、所定の時間経過後に停止させる第二の停止モードとを備え、第二の停止モードにおいては、少なくとも弾性部材３５１ｂが現像剤収容部３３とトナー収容部３５とを連通する連通路３７を封止した際に、トナー撹拌搬送手段３５１が停止するように構成されていることを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置に係り、特に、磁性キャリアとトナーとを含んだ二成分現像剤を用いて、トナー濃度を自律的に制御しつつ、トナーの異常混入を防止する現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。

特開平０９−１９７８３３号公報 特開２００２−２７８２７２号公報

一般に、電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像装置としては、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像剤にて可視像化するものが知られている。この種の現像装置に用いられる現像方式としては、現像剤として着色剤粒子であるトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤として磁性体粒子と着色体粒子であるトナーとを混合撹拌したものを用いる二成分現像方式とに大別される。

従来、二成分現像方式の現像装置としては、画質、維持性や安定性など優れた点が多いことから、トナーを磁性キャリアに混合した現像剤を磁場によって搬送して現像する磁気ブラシ現像方法が広く用いられている。この磁気ブラシ現像方法では、トナーと磁性キャリアとの摩擦で発生した静電気力により、トナーが磁性キャリアの表面に担持されるが、このトナーは、像担持体上の静電潜像に接近すると、この静電潜像にて形成される電界によって静電潜像上へ飛翔し、静電潜像を可視像化する。また、現像剤は、現像によって消費されたトナーを補充しながら反復使用される。

このような磁気ブラシ現像方法を用いた現像装置において、安定した画像を得るためにはトナー濃度を一定に保つ必要があるが、このためにトナー濃度センサーやトナー補給部材を付加すると現像装置の大型化、高コスト化が避けられない。そこで、こうした部材を用いずに、トナー濃度を自律的に一定に保つ現像装置が提案されている。例えば、このような自律的にトナー濃度を制御する現像装置として、現像剤規制部材で進行が阻止された現像剤を収納する現像剤収納部内での現像剤の移動により、トナーを現像剤担持体上の現像剤に取り込み、トナー供給を常時一定に自己制御する現像装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、このような自律的にトナー濃度を調整する現像装置においては、現像剤収容部とトナー収容部とが連通しているため、未使用状態における例えば物流段階では、各収容部を互いにシールしておく必要が生じる。そこで、こうした未使用状態から装置を使用開始する際のシール部材の除去の簡略化を目的とした現像装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上述の特許文献に開示された現像装置については、以下のような問題点を有している。

一般に、紙詰まりの除去等のために現像器ユニットを画像形成装置から一旦取り出して紙詰まりを除去するような場合、ユーザーの取り扱いによっては取り出した現像器ユニットを傾けたり、不用意または故意に振ったりした後、画像形成装置に戻すことがしばしばある。このように現像器ユニットを取り出して傾けたり振ったりすると、現像剤収容部内の現像剤およびトナー補給口の現像剤は長手方向に片寄る。特に、上述の自律的にトナー濃度を制御する現像方式を用いた画像形成装置においては、トナー収容部と現像剤収容部とが連通しており、現像器ユニット内の現像剤が長手方向に片寄ると、片寄った側の現像剤はトナー収容部側に溢れ出し、逆に反対側の現像剤収容部やトナー補給口には空きスペースが発生する。そして、この状態で再び現像器ユニットを画像形成装置に戻して装置を駆動すると、現像器ユニットの上述の空いたスペースにトナー収容部からトナーが流入するため、現像剤担持体上に過剰にトナーが供給される。このため、過剰にトナーが供給された側では、いわゆる端部画像かぶりを起こし易く、また軸方向の画像濃度ムラも発生しやすいといった問題が生じていた。

そこで、本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、紙詰まりの除去等のユーザー保守に伴う現像装置の取り外し、取り付け処理を経た後も、トナー濃度を均一に維持して、安定した画像品質を簡易な構成で低コストに実現することができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、トナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を磁力により担持搬送し、回転自在に駆動される現像剤担持体と、該現像剤担持体に隣接して二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部に連通路を介してトナーを供給可能に収容するトナー収容部と、該トナー収容部に設けられトナーまたは現像剤を該現像剤収容部側にはき寄せるように回転自在に駆動されるトナー撹拌搬送手段とを有し、現像剤収容部のトナー濃度に応じてトナー収容部のトナーを現像剤収容部に取り込む現像装置において、前記トナー撹拌搬送手段は回転自在の支持部材と、この支持部材に取り付けられた弾性部材とで形成され、異常状態に応じて、前記現像剤担持体とトナー撹拌搬送手段とを直ちに停止させる第一の停止モードと、所定の時間経過後に停止させる第二の停止モードとを備え、第二の停止モードにおいては、少なくとも前記弾性部材が現像剤収容部とトナー収容部とを連通する連通路を封止した際に、前記トナー撹拌搬送手段が停止するように構成されていることを特徴とする。

このように構成された本発明における現像装置は、トナー撹拌搬送手段が回転自在の支持部材と、この支持部材に取り付けられた弾性部材とで形成され、異常状態に応じて、現像剤担持体とトナー撹拌搬送手段とを直ちに停止させる第一の停止モードと、所定の時間経過後に停止させる第二の停止モードとを備え、第二の停止モードにおいては、少なくとも弾性部材が現像剤収容部とトナー収容部とを連通する連通路を封止した際に、トナー撹拌搬送手段が停止するように構成されているので、トナー収容部と現像剤収容部との間の連通路にシャッター機構等を設けることなく、現像ユニットの取り外し・取り付け後のトナーの異常取り込みを防止することができる。これにより、紙詰り等のユーザーによる保守処理の過程において、現像ユニットが傾斜された後、再取り付けされた場合であっても、その後の画像形成において安定したトナー濃度を維持することができ、軸方向の画像ムラや端部カブリ等の発生を防止することが可能な現像装置を簡易な構成で、低コストに提供することができる。

また、前記トナー収容部のトナー量を検出するトナー検出手段をさらに備え、このトナー検出手段の検出結果に基づき、前記トナー撹拌搬送手段の前記弾性部材の位置が算出されてもよい。

通常、トナー検出手段近傍に位置するトナー収容部内のトナーが、トナー撹拌搬送手段先端の弾性部材により、回転方向に沿って掃き寄せられると、この部分のトナー量が減少するので、センサー出力が瞬間的に低下する。そして、この瞬間的に低下したトナー検出手段の出力を検出して、トナー撹拌搬送部材の弾性部材の位置を算出する際の基準とすることで、以降の所定の回転軌跡上における弾性部材の位置を算出することができる。これにより、第二の停止モードの際に、従来の装置構成を変更することなく、簡易に且つ確実に弾性部材により連通路を封止することができる。併せてセンサーの兼用化を実現して、装置の小型化、コストダウンに寄与する現像装置を提供することができる。なお、トナー検出手段として用いられるセンサーは、トナー残量を検知するセンサーであってもよいし、トナーの空を検知するセンサーであってもよい。

さらに、前記トナー検出手段は透磁率検知型のセンサーであり、前記トナー撹拌搬送手段の弾性部材には、高透磁性部材が取り付けられていてもよい。

この場合は、トナー撹拌搬送手段の弾性部材に、高透磁率部材が取り付けられており、トナー検出手段として透磁率検知型のセンサーを用いることにより、トナー撹拌搬送手段の回転方向における先端の弾性部材の位置をより積極的に正確に算出することができるので、第二の停止モードの際に、より正確に確実に連通路を封止するようにトナー撹拌搬送手段を停止させることができる。

さらにまた、前記トナー撹拌搬送手段の弾性部材の位置は、周回毎に算出されて補正されてもよい。

この場合は、トナー撹拌搬送手段の弾性部材の位置が、周回毎に算出されて補正されるので、起動時等の駆動回転速度が安定していない状態においても、所定の停止位置への停止をより正確に行うことができる。

さらにまた、前記トナー撹拌搬送手段は、その回転方向に複数の弾性部材を有し、前記第二の停止モードの際には、回転方向上流側において、前記連通路に最も近接している弾性部材により、該連通路が封止されてもよい。

この場合は、第二の停止モードの際に、トナー撹拌搬送手段の複数の弾性部材のうち、回転方向上流側の連通路に最も近接している弾性部材により、連通路が封止されるので、より効率的な連通路の封止を行うことができる。

また、本発明の画像形成装置は、上記現像装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、自律的にトナーを取り込み、現像剤のトナー濃度を一定に保ついわゆる自律制御方式の現像装置において、補給口シャッター機構等の現像装置ユニット側の大きな変更を必要とせずに、ユーザー保守等により現像装置ユニットを取り外した際に、ユニットを傾斜させてしまい再度取り付けた場合であっても、トナーの異常取り込みを防ぐことができ、その後の画像形成における軸方向ムラや端部かぶりの発生を防止することができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を簡易な構成で低コストに実現することができる。

以下に、本発明に係る実施の形態を図面を参照して説明する。
＜第一の実施形態＞

まず、本発明に係る現像装置を含む画像形成装置の概略構成について、図１を参照して説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。

図１に示されるように、本発明に係る画像形成装置１０は、一様帯電後に像光を照射することにより表面に静電電位の差による潜像が形成される感光体ドラム２１を備えており、この周囲に、感光体ドラム２１の表面を一様に帯電させる帯電装置２２と、感光体ドラム２１に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置２３と、感光体ドラム２１上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置２４と、感光体ドラム２１と対向し、被記録媒体２８を挟んで感光体ドラム２１との間に転写バイアス電界を生成する転写ロール２６と、トナー像の転写後に感光体ドラム２１に残留するトナーを除去するクリーニング装置２９とが設けられている。そして、感光体ドラム２１と転写ロール２６との対向部（ニップ部）の上流側から被記録媒体２８を供給するようになっており、下流側には被記録媒体２８上に転写された未定着トナー像を加熱溶融し被記録媒体２８に圧着する定着装置５０が設けられている。ここで、感光体ドラム２１は、矢印方向に回転する金属製ドラムの表面に有機感光材料、アモルファスセレン系感光材料、アモルファスシリコン系感光材料等からなる感光体層を形成したものを用いることができる。また、帯電装置２２は、ステンレススチール、アルミニウム等の導電性を有する金属のロールに高抵抗材料のコーティングを施したものであり、感光体ドラム２１に当接され、従動回転するようになっている。そして、所定の電圧が印加されることにより、該ロールと感光体ドラム２１との接触部近傍における微小間隙内で継続的な放電を生じ、感光体ドラム２１の表面をほぼ一様に帯電するものである。露光装置２３は、レーザ書込み装置やＬＥＤアレイを有し、画像信号に基づいて点滅するレーザ光を発生し、これをポリゴンミラーによって感光体ドラム２１の主走査方向にスキャンするものであり、これにより感光体ドラム２１の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、光の当たった部分の感光体ドラム２１の表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。また、現像装置２４は、ハウジング３１内に着色粒子であるトナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容し、現像剤担持体３２に二成分現像剤を担持させ、この現像剤担持体３２にバイアス電源２５からの現像バイアスを印加することで、現像剤担持体３２を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、静電潜像の画像部を帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。さらに、転写装置２６は、例えば感光体ドラム２１に接触配置される転写ロールにて構成され、バイアス電源２７によって感光体ドラム２１上のトナー像が引き付けられる方向の転写バイアスが印加されることで、感光体ドラム２１上のトナー像を被記録媒体２８に転与させるようにしたものである。また、感光体ドラム２１上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーニング装置２９によって除去される。

また、定着装置５０は、例えばヒートロール方式であり、加熱ロール５１と加圧ロール５２とを有し、この加熱ロール５１と加庄ロール５２との間に被記録媒体２８を通過させることによりトナー像を被記録媒体２８に定着するようになっている。

さらに、本発明に係る画像形成装置１０においては、紙詰りやカバーオープンを検出する不図示のセンサーが、被記録媒体２８の搬送路上やカバー部の複数個所に設けられており、紙詰りやカバーオープンが生じた場合の発生箇所を特定できるようになっている。そして、これらのセンサー出力に基づいて、紙詰りやカバーオープンなどのイレギュラーな事態を画像形成装置側で検知した場合には、紙詰り発生個所やオープンされたカバーの位置に応じて、駆動停止モードが複数設けられている。すなわち、（１）駆動停止信号を受けて直ちに装置停止を行う緊急停止モードである第一の停止モードと、（２）現像装置２４以外の画像形成装置の動作は停止させるが、現像装置２４の駆動はそれより遅れて、少なくともトナー撹拌搬送部材３５１を所定の時間経過後に停止させる第二の停止モードである。

具体的には、例えば、感光体ドラム２１の近傍で紙詰り等の異常が発生した場合には、こうした部材に損傷を与える虞が生じるので、第一の停止モードにより、全ての駆動源を直ちに停止させる。これに対して、例えば、現像装置２４から離れたフィニッシャー等で紙詰りや、カバーオープン等の異常が発生した場合には、詳細を後述するように、第二の停止モードにより、少なくともトナー撹拌搬送部材３５１の弾性部材３５１ｂが現像装置２４内のトナー補給口３７を封止するまでは、トナー撹拌搬送部材３５１を駆動して、その後のユーザー保守等に備える。

次に、本実施の形態に係る現像装置の詳細について、図２及び図３を参照して説明する。図２は本実施の形態に係る現像装置２４を示す構成図であり、図３は現像剤の流れを示す模式図である。

図２に示されるように、現像装置２４は、感光体ドラム２１に向かって開口するハウジング３１を有し、このハウジング３１の開口に面して現像剤担持体３２が配設され、ハウジング３１のうち、現像剤担持体３２に隣接した部位には二成分現像剤Ｇが収容される現像剤収容部３３と、現像剤担持体３２に隣接し、現像剤収容部３３に対して現像剤担持体３２の現像剤搬送方向下流側に設けられる現像剤退避部３４と、現像剤収容部３３を介して現像剤担持体３２に連通し、トナーＴ及び現像剤退避部３４から流出した二成分現像剤Ｇを収容するトナー収容部３５とが形成されている。なお、本実施の形態において、二成分現像剤Ｇは、トナーＴと磁性キャリアからなる現像剤であり、トナーＴは、例えば非磁性トナーを用いるが、磁性キャリアと磁気特性が異なるものであれば、磁性トナーを用いても差し支えない。

また、現像剤担持体３２は、反時計回りに回転する回転スリーブ３２１と、この回転スリーブ３２１の内部に固定的に配設された磁極ロール３２２とを備えている。この磁極ロール３２２は、感光体ドラム２１と対向する現像部において、磁極ロール３２２の現像磁極（Ｓｌ）が配設され、例えば、回転スリーブ３２１の回転方向（反時計回り）に沿った所定の角度間隔で、搬送磁極（Ｎ３）、搬送磁極（Ｓ３）、ピックアップ磁極（Ｎ１）、搬送磁極（Ｓ２）、搬送磁極（Ｎ２）とが配置されている。

また、現像剤収容部３３は二成分現像剤Ｇが収容されるスペースを有し、現像剤収容部３３内のうち現像剤担持体３２に近接した部位に現像剤撹拌部材３６が回転自在（時計回り）に配設されている。

さらに、現像剤収容部３３の底部形状は、現像剤担持体３２及び現像剤撹拌部材３６に沿った湾曲形状をしており、現像剤担持体３２、現像剤撹拌部材３６との間に所定間隔の現像剤搬送路を確保している。この現像剤撹拌部材３６は、例えば磁性あるいは非磁性のロ一ルからなるが、スパイラル状のオーガでもよく、あるいは、内部に固定磁極を備えた回転自在なスリーブ等適宜選定することができる。また、配設数についても、単一のみならず複数配設してもよい。

また、現像剤退避部３４は、現像剤収容部３３との間が隔てられる仕切り部３９を備えている。この仕切り部３９は、例えば図３に示されるように、現像剤担持体３２と同程度の幅で形成され傾斜配置されたベースプレート３９ａを有している。このベースプレート３９ａの傾斜部長さは傾斜部上を流れる現像剤が現像剤収容部３３に流れ込むような長さに設定されている。そして、ベースプレート３９ａのうち、現像剤担持体３２側に位置する先端部３９ｂは、現像剤担持体３２内の搬送磁極（Ｎ２）の直上、あるいは搬送磁極（Ｎ２）から現像剤搬送方向上流側（時計回り方向側）の位置において、現像剤担持体３２の表面と数百μｍ〜数ｍｍの位置で対向している。

一方、先端部３９ｂの反対側である他端部３９ｃは、トナー収容部３５と現像剤収容部３３とを連通させているトナー補給路３７の上側壁面を形成している。

また、仕切り部３９の先端部３９ｂと現像剤担持体３２との間及びトナー補給路３７について、現像剤退避部３４と現像剤収容部３３とを連通している循環路４０が形成されている。

この循環路４０は、例えば、現像剤収容部３３内の二成分現像剤Ｇが先端部３９ｂ側から現像剤退避部３４に流入し、この流入した二成分現像剤Ｇが他端部３９ｃ側からトナー補給路３７を介し、現像剤収容部３３に流出する経路になっている。このとき、他端部３９ｃ側から流出する二成分現像剤Ｇは全てがトナー補給路３７を介し現像剤収容部３３に流出するのではなく、過剰分はトナー収容部３５へ流出するようになっている。

ここで、現像剤退避部３４から現像剤収容部３３又はトナー収容部３５に流出する現像剤量比については、例えば仕切り部３９のベースプレート３９ａの傾斜部角度や長さを適宜選定することにより調整可能となる。

さらに、搬送磁極（Ｎ２）と現像磁極（Ｓ１）との間に、現像剤担持体３２と対向するようにせき止め部４１が配設されている。このせき止め部４１は、現像剤担持体３２と同程度の幅を有し、一端をハウジング３１により支持され、先端部を数十μｍ〜数百μｍ程度の間隙で現像剤担持体３２に近接させている。なお、本実施の形態では、せき止め部４１に多くの二成分現像剤Ｇを供給するために、前述の仕切り部３９の先端部３９ｂと現像剤担持体３２との間隙は、せき止め部４１と現像剤担持体３２との間隙よりも広く設定されている。

さらに、本実施の形態において、トナー収容部３５には、収容されるトナーＴ及び現像剤退避部３４から流出する二成分現像剤Ｇが撹拌搬送せしめられるトナー撹拌搬送部材３５１を有している。このトナー撹拌搬送部材３５１は、回転中心３５１ｏを有し、例えば時計方向に回転自在に駆動される支持部材である回転体３５１ａの両端に弾性フィルム３５１ｂを取り付けたものであり、トナー収容部３５の底壁面に沿ってトナーＴ及び現像剤退避部３４から流出する二成分現像剤Ｇを掃き出すように構成されている。弾性フィルム３５１ｂは、トナー収容部３５の内壁を弾性フィルム３５１ｂの先端だけで無く、その面で摺擦するような自由長が設定されている。

また、このトナー収容部３５を形成しているハウジング３１の底部形状は、トナー撹拌搬送部材３５１の移動回転軌跡に沿う湾曲形状を有しており、このハウジング３１の底部外壁面にはトナー収容部３５内のトナーを検出するトナー検知センサー５５が設置されている。このトナー検知センサー５５としては、トナー収容部３５内のトナーを検知してその残量を算出するトナー残量検出センサーや、トナー収容部３５内のトナーの有無を検知するトナー空検知センサーといった従来のトナー検知センサーを用いることができ、図２に示されるように、トナー収容部３５の底面を形成しているハウジング３１の湾曲した外壁面の頂部近傍に当接して設けられている。

また、現像剤収容部３３とトナー収容部３５との間の連結部には、両者を連通させると共に、トナー収容部３５から現像剤収容部３３へのトナー補給を可能とするトナー補給路３７が設けられている。

なお、本実施の形態においては、板状の支持部材３５１ａを回転体として用いているが、形状はこれに限定されるものではなく、弾性部材３５１ｂを支持して、トナー収容部３５内のトナーＴ等をトナー補給路３７に向けて掃き寄せるように形成されていればよい。また、配設数についても任意であり、共通の回転中心３５１oを有する複数の支持部材３５１ａを放射状に配設して、それらの先端の各々に弾性部材３５１ｂを設けてもよい。

次に、本実施の形態に係る現像装置２４の作動について、以下に説明する。

図２及び図３において、現像剤収容部３３における二成分現像剤Ｇは、現像剤撹拌部材３６により撹拌され、現像剤担持体３２内のピックアップ磁極（Ｎ１）によって捕獲される。この後、捕獲された二成分現像剤Ｇは、ピックアップ磁極（Ｎ１）及び搬送磁極（Ｓ２）の磁気吸引力と現像剤担持体３２表面との摩擦力により、現像剤担持体３２（回転スリーブ３２１）の回転方向に搬送される。この搬送された二成分現像剤Ｇは、せき止め部４１の近傍に到達すると、トリミング磁極として作用する搬送磁極（Ｎ２）により穂立ちを形成する。さらに、この二成分現像剤Ｇの穂立ちは、せき止め部４１にて規制されることにより、現像剤層として現像剤担持体３２上に形成され、この現像剤層は、現像領域に搬送される。そしてさらに、現像領域に搬送された二成分現像剤Ｇの現像剤層は、現像磁極（Ｓ１）の磁気吸引力により磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを形成する二成分現像剤ＧにおけるトナーＴは、感光体ドラム２１と現像剤担持体３２との間に形成される現像電界によって、感光体ドラム２１上の静電潜像を可視像化する。

そして、上述のように構成された現像装置２４において、例えば、トナー濃度が低い二成分現像剤Ｇの場合は、相対的に単位体積当たりの磁性キャリア密度が大きいので、現像剤担持体３２により、せき止め部４１まで確実に搬送され、せき止め部４１のせき止め力と搬送磁極（Ｎ２）の磁気拘束力によって、せき止め部４１近傍に滞留している滞留現像剤を押し出し、この押し出された滞留現像剤は、落下現像剤となって仕切り部３９上に落下し、現像剤退避部３４を経て、その後、現像剤収容部３３又はトナー収容部３５へ流れ込む。

このように、トナー濃度の低い二成分現像剤Ｇが現像剤退避部３４に導かれた場合、現像剤収容部３３内にはその分だけスペースが作られ、その結果、トナー収容部３５から現像剤収容部３３に至るまでのトナー補給路３７にあった二成分現像剤Ｇは、現像剤撹拌部材３６の搬送力と二成分現像剤Ｇの自重により、上記スペースに速やかに引き込まれ、トナー補給路３７付近の二成分現像剤Ｇが流動する。これにより、トナー補給路３７は、トナー収容部３５からのトナーＴ及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤Ｇを受け入れ、このトナーＴ及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤Ｇは、トナー補給路３７を経て現像剤収容部３３へと速やかに供給される。ここで、非常に高いトナー濃度の二成分現像剤Ｇとは、現像剤退避部３４からトナー収容部３５に流出した二成分現像剤が該トナー収容部３５内のトナーと撹拌混合され、磁性キャリアに対するトナー比率が非常に高い二成分現像剤のことである。

一方、トナー濃度が高い二成分現像剤Ｇの場合は、相対的に単位体積当たりの磁性キャリア密度が小さいので、トナー濃度の高い二成分現像剤Ｇの多くは、現像剤担持体３２の回転方向に対して仕切り部３９の先端よりも上流側の位置で落下してしまう。この結果、この二成分現像剤Ｇは、せき止め部４１近傍に滞留している滞留現像剤まで到達することなく、仕切り部３９の先端部３９ｂより上流側の位置で落下し、直接現像剤収容部３３へ戻る。このとき、トナー濃度が低い場合と異なり、現像剤収容部３３内にスペースが作られず、トナー補給路３７付近の二成分現像剤Ｇは流動しないので、二成分現像剤Ｇによりトナー補給路３７がふさがれている状態となり、トナー収容部３５からトナーＴ及び非常に高いトナー濃度の二成分現像剤Ｇは供給されない。

以上のように、本実施の形態に係るトナー補給メカニズムは、トナー濃度に応じた二成分現像剤Ｇの流動性変化、嵩変化に加えて磁気吸引力の変化を利用したものであり、トナー濃度が低い二成分現像剤Ｇに対してはトナー補給が行われ、トナー濃度が高い二成分現像剤Ｇに対してはトナー補給が行われない構成になっている。

このように構成した現像装置２４においては、現像剤収容部３３内に、トナー収容部３５内のトナーＴ及び非常に高い濃度の二成分現像剤Ｇをすばやく取り込むことができるので、高密度画像の連続出力に対応することができると共に、現像剤に対するストレスが軽減され、現像剤の長寿命化、低ランニングコスト化を実現することができる。

次に、本実施の形態に係る現像装置２４におけるトナー撹拌搬送手段の第二の停止モードの際の作動について、図４及び図５を参照して説明する。図４はトナー撹拌搬送部材がトナー補給口を塞ぐ様子を示す模式図であり、図５は本実施の形態におけるトナー検知センサーの出力とトナー撹拌搬送手段の駆動停止タイミングを説明する図である。

前述したように、トナー収容部３５に収容されたトナーＴ及び現像剤退避部３４から流出した二成分現像剤Ｇは、例えば時計方向に所定の速度にて回転駆動されているトナー撹拌搬送部材３５１により、撹拌搬送されている。そして、図４に示されるように、このトナー撹拌搬送部材３５１を構成している支持部材３５１ａの両端に設けられた弾性部材３５１ｂＲ又は３５１ｂＬが、トナー補給口３７にさしかかると、ちょうどトナー補給口３７が弾性フィルム３５１ｂＲ又は３５１ｂＬで覆われる状態（封止される状態）を形成することができる。

ここで、トナー撹拌搬送部材３５１が回転して、先端の弾性フィルム３５１ｂＲ又は３５１ｂＬがトナー検知センサー５５の取付け位置に到達して、この弾性フィルム３５１ｂＲ又は３５１ｂＬがトナー検知センサー５５近傍のトナーをトナー補給口３７に向かって掃き寄せると、図５に示されるように、その瞬間トナー濃度が低下し、センサー５５の出力が低下する。

そして、このトナー検出センサー５５の出力の瞬時低下を検出して、トナー撹拌搬送部材３５１の弾性部材３５１ｂＲ及び３５１ｂＬの位置を算出する際の基準とすることで、トナー撹拌搬送部材３５１の所定の回転速度に基づき、以降の所定の回転軌跡上における弾性部材３５１ｂＲ及び３５１ｂＬのそれぞれの位置及びトナー補給口３７までの到達時間を算出することができる。

そこで、第二の停止モードによる異常が発生した場合には、回転方向上流側において、トナー補給口３７に近い方の弾性部材３５１ｂを、補給口３７に到達するまでの所定の時間駆動して、この補給口３７を弾性フィルム３５１ｂで覆う状態にしてから、その駆動を停止させる。このように、複数の弾性部材３５１ｂＲ又は３５１ｂＬのうち、回転方向上流側のトナー補給口３７に最も近接している弾性部材３５１ｂにより、トナー補給口３７を封止することにより、より効率的なトナー補給口３７の封止を行うことができる。

具体的には、図５に示されるように、トナー検知センサー５５の出力の下向きピークを装置ＣＰＵで検出して、現像装置２４の駆動停止トリガー信号としてタイミングの参照を行う。そして、例えば、画像形成終了時には、装置ＣＰＵがサイクルダウン要求フラグを受けた後、現像装置２４の駆動停止トリガー信号から、トナー補給口３７に最も近接している弾性部材３５１ｂが当該トナー補給口３７に到達する所定時間経過後に、トナー撹拌搬送部材３５１の駆動をＯＦＦさせる。従って、現像装置２４の駆動停止後には、常にトナー補給口３７が弾性フィルム３５１ｂで覆われた状態となる（図４参照）。これにより、第二の停止モードの際に、従来の装置構成を変更することなく、簡易に且つ確実に弾性部材３５１ｂＲ又は３５１ｂＬにより連通路であるトナー補給口３７を封止することができる。併せてトナー検知センサー５５を弾性部材３５１ｂＲ及び３５１ｂＬの位置検出センサーと兼用させることにより、装置の小型化及びコストダウンに寄与する現像装置を提供することができる。

なお、現像装置２４の複数の回転体（現像剤担持体３２、現像剤撹拌部材３６、トナー撹拌搬送部材３５１等）が、共通の駆動源で回転駆動されている場合は、第二の停止モードにおける現像装置２４の駆動停止のタイミングと、トナー撹拌搬送部材３５１の駆動停止のタイミングとは同じになるが、例えば、それぞれが独立駆動されている場合は、少なくともトナー撹拌搬送部材３５１の駆動停止のタイミングを、その弾性部材３５１ｂがトナー補給口３７を封止するような上述の所定のタイミングで停止させればよい。

そして、通常の紙詰り時やカバーオープン時においては、第二の停止モードに設定しておくことにより、例えば、ユーザーが現像器ユニットを一旦取り出した後、不用意又は故意に現像器ユニットを傾けても、トナー撹拌搬送部材３５１の弾性フィルム３５１ｂがトナー補給口３７を塞いでいるので、現像剤収容部３３は現像剤で詰まった状態であり、トナー収容部３５からのトナー等の進入による現像剤の片寄りを防止でき、この現像器ユニットを再び画像形成装置に装着した後、画像形成動作を行なってもトナーの異常取り込みを防ぐことができる。

これにより、トナー収容部と現像剤収容部との間の連通路にシャッター機構等を設けることなく、簡易な構成で現像器ユニットの取り外し・取り付け後のトナーの異常取り込みを防止することができると共に、紙詰り等のユーザーによる保守処理の過程において、現像ユニットが傾斜された後、再取り付けされた場合であっても、その後の画像形成において安定したトナー濃度を維持することができ、軸方向の画像ムラや端部カブリ等の発生を防止することが可能な現像装置を低コストに提供することができる。

また、トナー撹拌搬送部材３５１の弾性フィルム３５１ｂの回転軌道上の位置を算出するに当たっては、弾性フィルム３５１ｂが、トナー検知センサー５５と対向する位置を通過する毎に、その位置を算出補正してもよい。

このようにトナー撹拌搬送部材３５１が周回する毎に、弾性部材３５１ｂの位置を算出補正することにより、例えば、起動時等において、トナー撹拌搬送部材３５１の回転速度が定常状態に達していない場合や、何らかの原因でその回転速度が変化した場合においても、より正確に第二の停止モードにおけるトナー撹拌搬送部材３５１の所定の位置での正確な停止が可能となる。
＜第二の実施形態＞

次に、本発明に係る現像装置の第二の実施形態について、図６〜図８を参照して説明する。図６は第二の実施形態に係る現像装置２４Ａの構成を示す構成図であり、図７は第二の実施形態におけるトナー検知センサーの出力とトナー撹拌搬送手段の駆動停止タイミングを説明する図であり、図８はセンサー出力レベルの実測例を示す図である。

なお、本実施の形態における現像装置２４Ａは、先の実施形態における現像装置２４のトナー撹拌搬送部材３５１の先端の弾性部材３５１ｂに、さらに高い透磁率を有する高透磁性部材を取り付けたものであり、同様な機能を有する部材には同様な符号を付し、簡単のためその説明は省略する。また、本実施の形態における現像装置が適用可能な画像形成装置も先の実施形態と同様であるためその説明は省略する。

図６に示されるように、トナー撹拌搬送部材３５１は、先の実施形態と同様に、不図示の駆動源により回転自在に駆動される支持部材３５１ａと、その両端に取り付けられた弾性部材３５１ｂＲ及び３５１ｂＬとを有し、例えば、弾性フィルム３５１ｂＲには、さらに、高透磁性部材である軟磁性体３５１ｃが取り付けられている。また、本実施の形態におけるトナー検知センサーとしては、センサー部近傍の透磁率変化を検出してトナーを検知するタイプのセンサーである透磁率検出型のトナー検知センサー５５が用いられている。

そして、図７に示されるように、トナー撹拌搬送部材３５１が回転して、軟磁性体３５１ｃがトナー検知センサー５５の取付け位置に到達すると、この軟磁性体３５１ｃがトナー検知センサー５５に対向した時にセンサーの出力がピークを示すように構成されている。

このようにトナー検知センサー５５の出力がピークとなる時点を基準にすることにより、弾性部材３５１ｂＲ及び３５１ｂＬのその後の所定の回転軌跡上のそれぞれの位置を算出することができる。

そして、第二の停止モードに係る異常が発生した場合には、先の実施形態と同様に、回転方向上流側において、補給口３７に近い方の弾性部材３５１ｂを、補給口３７に到達するまでの所定の時間駆動して、この補給口３７を弾性フィルム３５１ｂで覆う状態にしてから、その駆動を停止させる。

なお、トナー検知センサー５５が軟磁性体３５１ｃを検出した際のピーク値は、図８に示されるように、トナーや、現像剤を検出した場合のピーク値と明らかに異なるので、軟磁性体３５１ｃの通過を容易に識別することができる。

このようにトナー撹拌搬送部材３５１の弾性部材３５１ｂに、さらに高透磁率部材３５１ｃが取り付けられており、トナー検出センサー５５として透磁率検知型のセンサーを用いることにより、トナー撹拌搬送部材３５１の回転方向における先端の弾性部材３５１ｂの位置をより積極的に正確に算出することができるので、第二の停止モードの際に、より正確に確実にトナー補給口３７を封止するようにトナー撹拌搬送部材３５１を停止させることができる。

なお、先の実施形態と同様に、トナー撹拌搬送部材３５１の弾性フィルム３５１ｂの回転軌道上の位置を算出するに当たっては、軟磁性部材３５１ｃが、トナー検知センサー５５と対向する位置を通過する毎に、その位置を算出補正してもよい。

上述のように構成した現像装置２４，２４Ａを用いて、トナー撹拌搬送部材３５１の弾性部材３５１ｂがトナー補給口３７を塞いだ状態と塞いでいない状態において、現像装置２４，２４Ａを画像形成装置から取り出し、現像装置２４，２４Ａの長手方向を鉛直にして静止させた後、現像剤担持体３２を上方にしてその長手方向を水平（通常の使用状態と逆）にして静止させた後、逆順で元の水平状態に戻した後、画像形成を行い、その際の現像剤担持体３２上の現像剤トナー濃度の推移を比較検証した。

本実施例において用いた現像装置の具体的仕様について、図６を参照して以下に示す。

図６において、トナー収容部３５の内径はφ３８ｍｍとした。

また、トナー撹拌搬送部材３５１の支持アーム３５１ａの半径は１２．５ｍｍで、回転数は２０ｒｐｍに設定した。アーム部に貼り付けてある弾性フィルム３５１ｂはＰＥＴフィルムで形成し、厚さ７５μｍ、自由長２２ｍｍのものを用いた。回転タイミング検知用の磁性体３５１ｃとしてはＳＵＭで形成したＷ３ｍｍ×Ｌ１０ｍｍ×Ｈ２ｍｍの直方体形状の磁性体を用いた。

現像剤撹拌部材３６はφ１０ｍｍ、回転数４６０ｒｐｍとした。

現像剤担持体３２のマグロール３２２はφ１６ｍｍ、回転数４０６ｒｐｍとし、図９に示されるような着磁パターンを有するものを用いた。

トナーは磁性粉２０％含有の体積平均粒径９μｍのポリエステル系トナーを用いた。キャリアは体積平均粒径５０μｍのフェライト系キャリアを用いた。現像剤量は１００ｇとした。

トナー空検知センサー５５はＴＤＫ製ＴＳ０５０５ＡＮＺ−１１６を用いた。

以上の条件で、現像装置を取り外して、傾斜させた後、再度取り付けて画像形成を行った際の、トナー濃度の推移を図１０及び図１１に示す。ここで、図１０は弾性部材３５１ｂがトナー補給口３７を塞いでいない場合のトナー濃度の変化を示す図であり、図１１は弾性部材３５１ｂがトナー補給口３７を塞いでいる場合のトナー濃度の変化を示す図である。

図１０に示されるように、トナー補給口３７を塞いでいない場合には、再取り付け後３６ＰＶ前後まで、トナー濃度が５％程度変化することが理解される。

これに対して、図１１に示されるように、トナー補給口３７を塞いだ場合には、現像装置２４，２４Ａの再取り付け後においても、均一なトナー濃度を維持していることがわかる。

このように、現像装置内のトナーを片寄らせるような過酷な条件を現像装置に課しても、本発明に係る現像装置によれば、再取り付け後も安定してトナー濃度を維持することができ、これにより、画像形成の際に、軸方向ムラや端部カブリの発生を防ぐことができる現像装置を簡易な構成で安価に実現できることが検証できた。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明の第一の実施形態に係る現像装置の構成を示す構成図である。 本発明に係る現像装置における現像剤の流れを模式的に示す図である。 本発明の第一の実施形態に係る現像装置におけるトナー撹拌搬送部材がトナー補給口を塞ぐ様子を模式的に示す図である。 本発明の第一の実施形態に係るトナー検知センサーの出力とトナー撹拌搬送手段の駆動停止タイミングを説明する図である。 本発明の第二の実施形態に係る現像装置の構成を示す構成図である。 本発明の第二の実施形態に係るトナー検知センサーの出力とトナー撹拌搬送手段の駆動停止タイミングを説明する図である。 トナー検知センサーの出力レベルの実測例を示す図である。 実施例で使用したマグロールの着磁パターンを示す図である。 トナー補給口を塞がない場合の現像装置取り外し前後のトナー濃度の変化を示す図である。 トナー補給口を塞いだ場合の現像装置取り外し前後のトナー濃度の変化を示す図である。

符号の説明

１０：画像形成装置、２１：感光体ドラム、２２：帯電装置、２３：露光装置、２４，２４Ａ：現像装置、２５：バイアス電源、２６：転写ロール、２７：バイアス電源、２８：被記録媒体、２９：クリーニング装置、３１：ハウジング、３２：現像剤担持体、３３：現像剤収容部、３４：現像剤退避部、３５：トナー収容部、３６：現像剤撹拌部材、３７：トナー補給口、３９：仕切り部、３９ａ：ベースプレート、３９ｂ：先端部、３９ｃ：他端部、４０：循環路、４１：せき止め部、５０：定着装置、５１：加熱ロール、５２：加圧ロール、５２：加庄ロール、３２１：回転スリーブ、３２２：マグロール、３５１：トナー撹拌搬送部材、３５１ａ：支持部材、３５１ｂ：弾性部材、３５１ｃ：磁性体、３５１ｏ：回転中心、Ｇ：二成分現像剤、Ｔ：トナー

Claims (6)

1. トナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を磁力により担持搬送し、回転自在に駆動される現像剤担持体と、該現像剤担持体に隣接して二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部に連通路を介してトナーを供給可能に収容するトナー収容部と、該トナー収容部に設けられトナーまたは現像剤を該現像剤収容部側にはき寄せるように回転自在に駆動されるトナー撹拌搬送手段とを有し、現像剤収容部のトナー濃度に応じてトナー収容部のトナーを現像剤収容部に取り込む現像装置において、
   前記トナー撹拌搬送手段は回転自在の支持部材と、この支持部材に取り付けられた弾性部材とで形成され、
   異常状態に応じて、前記現像剤担持体とトナー撹拌搬送手段とを直ちに停止させる第一の停止モードと、所定の時間経過後に停止させる第二の停止モードとを備え、
   第二の停止モードにおいては、少なくとも前記弾性部材が現像剤収容部とトナー収容部とを連通する連通路を封止した際に、前記トナー撹拌搬送手段が停止するように構成されていることを特徴とする現像装置。
2. 前記トナー収容部のトナー量を検出するトナー検出手段をさらに備え、このトナー検出手段の検出結果に基づき、前記トナー撹拌搬送手段の前記弾性部材の位置が算出されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記トナー検出手段は透磁率検知型のセンサーであり、前記トナー撹拌搬送手段の弾性部材には、高透磁性部材が取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記トナー撹拌搬送手段の弾性部材の位置は、周回毎に算出されて補正されることを特徴とする請求項２又は３に記載の現像装置。
5. 前記トナー撹拌搬送手段は、その回転方向に複数の弾性部材を有し、前記第二の停止モードの際には、回転方向上流側において、前記連通路に最も近接している弾性部材により、該連通路が封止されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の現像装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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