JP2005201922A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー残量検出手段の誤検出を防止する現像装置を提供する。
【解決手段】 現像装置は、現像器４と現像器にトナーを補給するトナー補給部６とを備える。現像器は、一成分現像剤であるトナーを担持し、対向配置された像担持体にトナーを供給して像担持体上の静電潜像を現像する現像ローラ８と、トナー補給部と現像ローラとの間に位置するトナー搬送路１６内に配置され、トナーを撹拌搬送するスクリュ２４とを備える。スクリュは、回転によりトナーを盛り上げる部分２４ｃを有する。トナー残量検出手段は、トナー搬送方向に関してトナー盛り上げ部分２４ｃの両側に発光部３２および受光部３４を備え、発光部から受光部に向けて出射された光がトナー盛り上げ部分で盛り上げられたトナーにより遮光されるか否かを検出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリやこれらの複合機などの画像形成装置に用いられる現像装置に関する。本発明は特に、像担持体に一成分現像剤を供給して像担持体上の静電潜像を現像する現像装置に関する。

従来、像担持体上に静電潜像を形成し、現像装置により現像剤を供給することで静電潜像を現像し、現像した画像を用紙に転写する画像形成装置において、一成分現像剤であるトナーを用いた現像装置が種々提案されている。

このような従来の現像装置の一つとして、特許文献１には、現像器と現像器にトナーを補給するトナー補給部とを備えたものが開示されている。現像器には、像担持体に対向配置された現像ローラと、現像ローラに圧接したブレードと、現像ローラの軸方向に沿って現像ローラに隣接した第１のトナー搬送路と、現像ローラの軸方向両端部で第１のトナー搬送路と連通した第２のトナー搬送路と、第１および第２のトナー搬送路内にそれぞれ設けた第１および第２の撹拌搬送部材とが収容され、第２のトナー搬送路がトナー補給部に接続されている。画像形成時、トナーは、第２の撹拌搬送部材により第２のトナー搬送路を搬送され、次いで第１の撹拌搬送部材により第１のトナー搬送路を、第２のトナー搬送路での搬送方向と逆方向に搬送されながら、現像ローラの表面に供給される。その後、トナーは、ブレードにより摩擦帯電されるとともに薄層化された後、現像ローラに接触または近接した像担持体の表面に形成された静電潜像に移動して、静電潜像を顕像化する。

かかる現像装置において、現像器内のトナー残量に応じてトナー補給部からトナーを供給するために、現像器内のトナー残量を検出する必要がある。例えば特許文献２に記載のトナー残量検出手段は、トナー通路を挟んで設けた発光部と受光部を備え、発光部から出射した光がトナーにより遮光される場合にはトナーが現像器内に十分に存在すると判定し、発光部からの光がトナーにより遮られずに受光部に到達する場合に現像器内のトナーが不足していると判定する。

発光部の光出射窓および受光部の光入射窓がトナーで汚染されるとトナー残量検出手段が誤検出する可能性があるため、特許文献２には、トナー撹拌搬送部材（アジテータ）に一対の清掃部材を配設し、トナー撹拌搬送部材とともに回転する清掃部材により発光部の光出射窓および受光部の光入射窓に付いたトナーを拭き取る方法が記載されている。
特開平８−３００８４号公報 特開平１０−２０６４０号公報

しかしながら、上記方法では、現像器内にトナーが十分に存在していても、清掃部材により光出射窓および／または光入射窓のトナーを拭き取る際にトナー通路上のトナーを掻き分けて、その結果、トナー残量検出手段受光部が発光部からの光を受け、トナーが不足していると誤検出する可能性がある。この場合、トナー補給部から新たなトナーが供給されることになる。現像器内のトナー量が十分ある状態で新たにトナーが補給されると、新たなトナーが十分に撹拌されなかったり既に現像器内にある古いトナーとの混合が十分に行われない状態で、トナーが現像ローラに供給されて、かぶりや濃度むらなどの画像ノイズが発生する恐れがある。

そこで、本発明は、トナー残量検出手段の誤検出を防止する現像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、本発明に係る現像装置は、
現像器と現像器にトナーを補給するトナー補給部とを備えた現像装置において、
現像器は、一成分現像剤であるトナーを担持し、対向配置された像担持体にトナーを供給して像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体と、トナー補給部と現像剤担持体との間に位置するトナー搬送路内に配置され、回転によりトナーを撹拌しつつ所定の方向に搬送するトナー撹拌搬送部材であって、上記所定の方向に関して該部材の一部において回転によりトナーを盛り上げる部分を有するものと、上記所定の方向に関してトナー撹拌搬送部材のトナー盛り上げ部分の両側にそれぞれ配設された発光部および受光部を備え、発光部から受光部に向けて出射された光がトナー盛り上げ部分で盛り上げられたトナーにより遮光されるか否かを検出する手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、トナー搬送方向に関してトナー撹拌搬送部材のトナー盛り上げ部分を挟む位置に発光部と受光部を設け、発光部からの光を受光部が受けるか否かによりトナーの残量を検出しているので、光出射窓や光入射窓を清掃する部材によりトナー盛り上がりが掻き分けられることはなく、したがってトナー残量検出手段の誤検出を防止できる。

以下、添付図面を参照して本発明に係る現像装置の実施形態を説明する。なお、本願明細書では、方向を表す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、およびこれらの用語を含む別の用語）を適宜用いるが、特に明示しない限り説明に用いる図面中の方向を示すだけのものであって、これらの用語によって本発明が限定的に解釈されるべきでない。

図１，２は、本発明に係る現像装置の一実施形態を示す。全体を符号２で表す現像装置は、現像器４と、現像器４の図１上方に配置され現像器４にトナーを適宜供給するためのトナー補給部６とを備える。

現像器４のハウジング５図１左壁には開口部が形成され、開口部には、画像形成装置に組み込んだ状態で図示しない像担持体に接触または近接し、図示しないモータにより軸周りに図１時計回り方向に回転駆動される現像ローラ８が配置されている。現像ローラ８の右側には該ローラ４に押圧されて供給ローラ１０が現像ローラ８と平行に配置されている。供給ローラ１０は、図示しないモータにより軸周りに図１時計回り方向に回転駆動されるようになっている。現像ローラ８の回転方向に関し、供給ローラ１０との対向領域の下流側には、トナー規制部材としてブレード１２が現像ローラ８に圧接されている。ブレード１２は、現像ローラ８上のトナーＴの帯電量および付着量を規制するためのものである。

現像器４のハウジング５は、供給ローラ１０が配置された位置の図１右上にトナー搬送路１４と、該搬送路１４の図１左上（鉛直斜め上方）にトナー搬送路１６とを形成する。図２に示すように、トナー搬送路１４，１６は、現像ローラ８および供給ローラ１０に長手方向に沿って伸び、搬送路１４，１６の間には、ローラ８，１０の軸方向両端部に対応する位置１８，２０で連通するよう仕切壁５ａが設けてある。

トナー搬送路１４，１６にはそれぞれ、回転することでトナーＴを撹拌しつつ搬送するトナー撹拌搬送部材としてスクリュ２２，２４が設けてある。スクリュ２２は、シャフトに一定のピッチで螺旋状の羽根が固定されたスパイラルスクリュで、回転によりトナーを連通部２０から連通部１８に向けて図２左方向に搬送する。同様に、スクリュ２４は、シャフトに螺旋状の羽根が固定されたスパイラルスクリュで回転によりトナーを連通部１８から連通部２０に向けてスクリュ２２の搬送方向と反対方向である図２右方向に搬送する。但し、羽根のピッチは一定でなく中央部２４ｃでのピッチが他の部分に比べて小さくなっている。その結果、スクリュ２４が回転すると、中央部２４ｃでのトナーの高さが他の部分に比べて大きくなる（すなわち、中央部２４ｃでトナーが盛り上がる。）。本実施形態では、現像器４内に十分にトナーがある状態では、スクリュ２４の中央部２４ｃで盛り上がったトナーがその鉛直上方に位置するハウジング壁５ｂに到達するように、スクリュ２４の中央部２４ｃのピッチやトナー搬送量などが設定されている。

トナー搬送路１６およびスクリュ２４は、トナー搬送方向に関して連通部１８の上流側まで延在している。トナー搬送路１６の終端鉛直上方には、トナー補給部６との連通を行うトナー補給口２６が形成されている。

トナー補給部６は、非磁性一成分現像剤であるトナーＴを収容する収容部２８と、収容部２８からトナー補給口２６まで伸びたトナー搬送路３０と、トナー収容部２８内からトナー搬送路３０に沿ってトナー補給口２６鉛直上方まで伸びたスクリュ３２とを備える。スクリュ３２は、必要に応じて回転することで、収容部２８内あるいは既にトナー搬送路３０に存在するトナーＴをトナー補給口２６を介して重力落下させトナー搬送路１６に供給する。

トナー搬送路１６には、現像器４内のトナー残量を検出するための手段が設けてある。トナー残量検出手段として、トナー搬送方向に関してスクリュ２４のピッチの小さい中央部２４ｃを挟んで両側に発光部３２および受光部３４が対向配置されている。図の例では、発光部３２および受光部３４は、それぞれ連通部２０の直ぐ上流側および連通部１８の直ぐ下流側において、スクリュ２４の鉛直上方のハウジング壁５ｂに取り付けてある。発光部３２は、例えば赤外線ＬＥＤなどの発光素子と、発光素子からの光を出射するための光出射窓を有する発光素子収容部とを備える。受光部３４は、例えばフォトダイオードなどの受光素子と、発光部３２からの光を入射するための光入射窓を有する受光素子収容部とを備える。

スクリュ２４のシャフトには、発光部３２の光出射窓および受光部３４の光入射窓をそれぞれスクリュ２４の回転により摺擦して清掃するための清掃部材３６，３８が取り付けてある。清掃部材３６，３８は例えばポリエチレンシートである。

かかる現像装置２において、画像形成時、トナー補給部６からトナー補給口２６を介して供給されたトナーＴは、スクリュ２４によりトナー搬送路１６を図２右側に向けて撹拌搬送された後、連通部２０でトナー搬送路１４に重力落下する。トナーＴは、トナー搬送路１４をさらにスクリュ２２により図２左側に向けて撹拌搬送されながら、供給ローラ１０に供給される。トナーＴは続いて、供給ローラ１０から現像ローラ８に供給された後、現像ローラ８の回転に伴ってブレード１２によって帯電され薄層化された後、像担持体との対向領域に搬送され、像担持体上の静電潜像の現像に供される。現像に用いられなかったトナーＴは、現像ローラ８の回転に伴って現像器４内に戻り、供給ローラ１０により現像ローラ８から掻き取られ回収され、さらに供給ローラ１０からトナー搬送路１４に戻される。トナーＴは、スクリュ２２により連通部１８を介してトナー搬送路１６に汲み上げられ、その後、再びトナー搬送路１６を撹拌搬送され、トナー搬送路１４に送り込まれる。

現像器４内にトナーが十分存在すると、図３に示すように、スクリュ２４の中央部２４ｃでトナーＴが盛り上がってハウジング壁５ｂに到達し、その結果、発光部３２からの光が遮光されて受光部３４に到達しないため、画像形成装置の制御部（図示せず）は受光部３４からの検出信号を受けない。現像に供されて現像器４内のトナーが少なくなり、その結果、スクリュ２４の中央部２４ｃでのトナーが盛り上がりが少なくなると、発光部３２からの光が受光部３４に到達する。制御部は、受光部３４から検出信号を受け、トナー補給部６のスクリュ３２を回転してトナー補給口２６から現像器４にトナーを供給する。

このように、本実施形態では、スクリュ２４の中央部２４ｃをトナーを盛り上げるような形状にし、スクリュ中央部を挟む位置に発光部３２と受光部３４を設けることでトナーの残量を検出しているので、光出射窓および／または光入射窓を清掃する部材３６，３８によりトナー盛り上がりを掻き分けることはなく、したがってトナー残量検出手段の誤検出を防止できる。その結果、現像器４内に十分トナーが存在するにもかかわらずトナー補給部６からトナーが補給されることはなく、画像形成装置は、本実施形態に係る現像装置２から供給されたトナーを用いて、安定して良好な画像を形成できる。

以上の説明は、本発明の一実施形態にかかるもので、本発明はこれに限らず種々改変可能である。例えば、上記実施形態では、トナー残量検出手段による検出は、現像動作と同時に行っているが、現像動作を終了して現像器４の駆動（現像ローラ８、供給ローラ１０、スクリュ２２，２４の回転）を一旦停止してから所定の時間経過後にスクリュ２２，２４の駆動を再開するとともにトナー残留検出手段を駆動することにより行ってもよい。現像動作中は、スクリュ２４を回転し続けると、トナーの比重が小さいためスクリュ中央部２４ｃ以外でもトナーが若干盛り上がる傾向があるため、この状態でトナー残量検出を行うと中央部以外のトナー盛り上がりによる誤検出を行う可能性がある。そこで、現像動作終了後、現像器４の駆動を停止して、トナーが自重で仕切壁５ａに沈み込むのを待ってからスクリュ２２，２４の駆動を行うと、中央部２４ｃでのトナーの盛り上がりのみが顕著に表れることになり、その結果、トナー残量検出の精度を高めることができる。

また、上記実施形態では、トナー撹拌搬送部材であるスクリュ２２，２４を鉛直（重力）方向に関して上下に配置し、連通部１８ではトナーの汲み上げ、連通部２０ではトナーの自重落下を利用して、トナーをトナー搬送路１４，１６を介して循環させたが、トナー撹拌部材同士の位置は、本発明を限定するものではなく、例えば水平方向に沿って配置してもよい。また、トナーは撹拌搬送部材は、３つ以上設けてもよい。

さらに、トナー残量検出手段の発光部と受光部はトナー搬送方向に関してトナー撹拌搬送部材のトナー盛り上げ部分（上記実施形態では中央部２４ｃ）両側に設ければよく、光出射窓および光入射窓を現像器ハウジングに取り付けて、発光素子および受光素子を現像器外（画像形成装置本体側）に設けてもよい。さらに、現像器４内部に設ける場合であっても、上記実施形態のように現像器４のハウジング壁５ｂに取り付ける必要はなく、ハウジング壁５ｂから離れていてもよい。但し、発光部からの光がハウジング壁５ｂで反射して受光部に到達することがないように、例えば発光部の発光素子としてレーザダイオードを選択する必要がある。

加えて、現像剤として磁性一成分現像剤を用いてもよい。この場合、像担持体に対向する現像剤担持体は、回転可能な現像スリーブ内に周方向に複数の磁石が配置されたマグネットロールを配してなる。供給ローラを設ける場合、該ローラは現像スリーブに押圧する代わりに近接して配置される。

本発明に係る現像装置の一実施形態を示す断面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って見た場合の現像装置の構成図。 現像器内にトナーが十分に存在する状態を示す図２に類似した図。 現像器内のトナーが十分存在しない状態を示す図２に類似した図。

符号の説明

２ 現像装置
４ 現像器
６ トナー補給部
８ 現像ローラ（現像剤担持体）
１０ 供給ローラ
１４，１６ トナー搬送路
１８，２０ 連通部
２２，２４ スクリュ（トナー撹拌搬送部材）
２４ｃ トナー盛り上げ部分
２６ トナー補給口
３２ 発光部
３４ 受光部
３６，３８ 清掃部材

Claims (5)

1. 現像器と現像器にトナーを補給するトナー補給部とを備えた現像装置において、
   現像器は、
   一成分現像剤であるトナーを担持し、対向配置された像担持体にトナーを供給して像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体と、
   トナー補給部と現像剤担持体との間に位置するトナー搬送路内に配置され、回転によりトナーを撹拌しつつ所定の方向に搬送するトナー撹拌搬送部材であって、上記所定の方向に関して該部材の一部において回転によりトナーを盛り上げる部分を有するものと、
   上記所定の方向に関してトナー撹拌搬送部材のトナー盛り上げ部分の両側にそれぞれ配設された発光部および受光部を備え、発光部から受光部に向けて出射された光がトナー盛り上げ部分で盛り上げられたトナーにより遮光されるか否かを検出する手段と、
   を備えることを特徴とする現像装置。
2. トナー撹拌搬送部材には、該部材の回転により発光部の光出射窓および受光部の光入射窓をそれぞれ摺擦する一対の清掃部材が取り付けてあることを特徴とする請求項１の現像装置。
3. 上記検出手段が発光部からの光がトナーにより遮光されずに受光部に到達したことを検出した場合に、トナー補給部からトナーが現像器に補給されることを特徴とする請求項１または２の現像装置。
4. 現像装置による像担持体の現像動作終了後所定時間経過後に、トナー撹拌搬送部材および検出手段を駆動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の現像装置。
5. トナー撹拌搬送部材は、螺旋状の羽根をシャフトに固定したスクリュで、トナー盛り上げ部分において、羽根のピッチが他の部分のピッチより小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の現像装置。
   
   

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