JP2010217501A - 現像装置、およびこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排出口が下方になるように傾斜した場合に、現像剤の排出量を抑制すると共に、現像剤の補給量を制御して現像装置の破損を防止する現像装置、およびこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤が収容される現像剤収容容器４１と、現像剤収容容器４１内の現像剤を担持して感光体ドラムにトナーを付着させる現像ローラと、現像剤を撹拌しながら現像剤収容容器４１内を循環させる撹拌スクリューと、撹拌スクリューにより循環される現像剤を現像ローラに供給する供給スクリュー５７と、現像剤収容容器４１内に現像剤を補給する補給口と、循環している現像剤を排出する排出口５９と、を有する現像装置において、現像装置の傾斜を検知する傾斜検知手段６７と、排出口５９を開閉する開閉手段６１と、傾斜検知手段６７の検知結果に基づき、開閉手段６１が排出口５９を閉じるように制御する制御手段５２と、を備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、プリンタ、複合機などに使用される現像装置、およびこれを用いた画像形成装置に関する。

従来、トナーと一緒にキャリアを補給し、現像装置内で劣化したキャリアを排出することで、現像装置内のキャリアの劣化レベルを一定の範囲内に抑えるというトリクル現像方式が提案されている。

トリクル現像装置は、水平に設置された場合に現像剤の排出が一定量になるように最適化されている。しかし、現像装置が常に水平に設置されるとは限らない。例えば、現像装置が、現像剤の排出口を下方に位置するように傾斜した状態で設置された場合には、現像剤の排出量が多くなり、現像装置内の現像剤量が減少する。これにより、未劣化のキャリアを捨ててしまったり、現像剤の局所的な搬送ムラが発生するという問題があった。

このため、例えば特許文献１には、現像剤収容容器の側壁に現像剤排出口から現像剤が流入可能な突出部を設け、この突出部の内部に現像剤排出規制部材と排出スクリューを設けて、現像剤排出開口と現像剤排出規制部材の開口とが一致したときに、現像剤排出開口から流入する現像剤を外部に排出する現像装置が記載されている。

しかし、特許文献１に記載の現像装置では、現像剤排出規制部材によって現像剤の排出が規制されているので、現像装置が傾斜した状態で設置されても、現像剤の排出量を抑制することができるが、現像剤の排出量に対して補給量が多い場合には、現像剤収容容器内の現像剤量が増加する。これにより、現像剤を撹拌、搬送する撹拌スクリューの負荷が大きくなり、現像装置の破損に繋がるという問題があった。

特開２００６−２９３２１４号公報

本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、排出口が下方になるように傾斜した場合に、現像剤の排出量を抑制すると共に、現像剤の補給量を制御して現像装置の破損を防止する現像装置、およびこれを用いた画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、
現像剤が収容される現像剤収容容器と、該現像剤収容容器内の現像剤を担持して感光体ドラムにトナーを付着させる現像ローラと、前記現像剤を撹拌しながら前記現像剤収容容器内を循環させる撹拌スクリューと、該撹拌スクリューにより循環される前記現像剤を前記現像ローラに供給する供給スクリューと、前記現像剤収容容器内に現像剤を補給する補給口と、循環している現像剤を排出する排出口と、を有する現像装置において、
前記現像装置の傾斜を検知する傾斜検知手段と、
前記排出口を開閉する開閉手段と、
前記傾斜検知手段の検知結果に基づき、前記開閉手段が前記排出口を閉じるように制御する制御手段と、
を備えたものである。

現像装置の傾斜を検知すると排出口を閉じるので、多量の現像剤が排出口から排出されることを防止する。これにより、未劣化のキャリアを排出したり、現像剤量の減少による現像剤の局所的な搬送ムラが発生するのを防止することができる。

前記制御手段は、前記傾斜検知手段の検知結果に基づき、前記補給口を介して前記現像剤収容容器に現像剤を補給する補給手段の駆動を制御し、前記現像剤収容容器に補給する現像剤量を抑制することが好ましい。

これにより、現像装置が傾斜した状態でも、一定期間は画像形成を行うことができる。

前記制御手段は、前記補給手段の回転数を低減することが好ましい。

前記制御手段は、前記補給手段の回転を停止することが好ましい。

前記現像剤のトナーのみを補給するトナー補給手段と、キャリアのみを補給するキャリア補給手段とを有し、前記制御手段は、前記トナー補給手段の回転を停止し、前記キャリア補給手段のみを駆動することが好ましい。

前記制御手段は、前記傾斜検知手段の検知結果に基づき、前記傾斜を報知する表示手段を備えたことが好ましい。

これにより、ユーザが現像装置の傾斜を認識し、修正することができる。

前記現像装置は、前記傾斜検知手段により前記現像装置の傾斜を検知した後、現像動作を続け、
前記制御手段は所定の閾値を超えているか否かを判定し、所定の閾値を超えている場合に再度、前記傾斜検知手段が前記現像装置の傾きを検知し、傾いている場合には前記現像装置を停止することが好ましい

現像装置を停止することで、現像装置に発生する種々の不具合を防止することができる。

前記所定の閾値は、現像枚数により判定することが好ましい。

前記所定の閾値は、駆動トルクにより判定することが好ましい。

前記所定の閾値は、前記現像剤のトナー濃度により判定することが好ましい。

本発明によれば、現像装置の傾きを検知すると排出口を閉じると共に現像剤の補給方法を変更するので、排出口が下方になるように傾斜した場合に、現像剤の排出を止め、現像剤の補給量を制御して、現像装置の破損など不具合を防止することができる。

本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の概略図である。 本発明の実施形態による現像装置の断面図である 図２の現像装置の部分拡大上面断面図である。 図２の現像装置と現像剤カートリッジとのブロック図である。 図２の現像装置の現像剤の補給および排出を制御するフローチャートである。 変形例による現像装置とトナーカートリッジおよびキャリアカートリッジとのブロック図である。

次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１に、トナーとキャリアを含む２成分現像剤を用いた電子写真方式のうち、特にトナーのみでなく現像剤を補給するようにしたトリクル方式の画像形成装置１１を示す。この画像形成装置１１は、画像形成ユニット１２と、転写ユニット１３と、露光ユニット１４と、給紙ユニット１５と、クリーニングユニット１６とを備える。

画像形成ユニット１２は、転写ユニット１３の中間転写ベルト１８に沿って４カ所に配置され、それぞれクリーニングユニット１６側からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像形成を行うことにより、中間転写ベルト１８の表面にカラー画像を形成する。各画像形成ユニット１２は、イエローの画像形成ユニット１２で代表的に示すように、感光体ドラム２０の周囲に帯電装置２１と現像装置２２と清掃装置２３とを備える。

帯電装置２１は、感光体ドラム２０の表面に所定の表面電位を形成するものである。この表面電位は、露光ユニット１４によって露光されることにより静電潜像となる。

現像装置２２は、感光体ドラム２０にトナーを供給して静電潜像を現像するものである。現像装置２２の上方には、現像装置２２に現像剤を補給する現像剤カートリッジ２６が着脱可能に設置されている。

清掃装置２３は感光体ドラム２０への転写後、この表面に残留するトナーを回収して清掃するものである。

転写ユニット１３は一対の支持ローラ２７、２８に中間転写ベルト１８を架け渡し、駆動手段（図示せず）により支持ローラ２７を駆動させ、中間転写ベルト１８を矢印Ａ方向に駆動するものである。また、転写ユニット１３は、ブラックの感光体ドラム２０で代表的に示すように、感光体ドラム２０と対向して１次転写部を構成する１次転写ローラ３１と、支持ローラ２７と対向して２次転写部を構成する２次転写ローラ３３とを有する。

露光ユニット１４は、感光体ドラム２０に対してレーザ光を照射し、図示しないスキャナで読み取った画像データに対応する静電潜像を形成する。

給紙ユニット１５は、給紙カセット３５に収容した記録媒体３６を順次、搬送ローラ３７を介して２次転写部へと搬送する。２次転写部に搬送された記録媒体３６には中間転写ベルト１８上に形成されたトナー像が転写され、定着ユニット３８で転写されたトナー像が定着された後、排出トレイ３９へと搬出される。

クリーニングユニット１６は中間転写ベルト１８に接離可能で、接近することにより中間転写ベルト１８に残留するトナーを回収してクリーニングする。

図２に、本発明の現像装置２２の詳細を示す。現像装置２２は、現像剤収容容器４１にマイナスの電荷を有するトナーと磁性体であるキャリアとを混合した現像剤Ｐを収容している。現像剤収容容器４１には、感光体ドラム２０に向かって開口する開口部４２が形成されている。また、その内部は仕切壁４３によって長手方向に沿って第１収容部４４と第２収容部４５とに２分割されている。

図３に示すように、第１収容部４４には、一端に補給口４７が形成され、現像剤Ｐを補給口４７の反対側の端部まで、混合撹拌しながら搬送を行う撹拌スクリュー５４が収容されている。

第２収容部４５には、開口部４２から部分的に露出し、感光体ドラム２０に対向する現像ローラ５５と、現像ローラ５５に隣接して現像ローラ５５に現像剤Ｐを供給する供給スクリュー５６とが収容されている。供給スクリュー５６の補給口４７側端部の近傍には、供給スクリュー５６の羽根５６ａと逆巻きの羽根５７ａを備えた逆巻きスクリュー５７と搬送スクリュー６０とが設けられている。逆巻きスクリュー５７と搬送スクリュー６０の間には円板６４が取り付けられている。第２収容部４５の搬送スクリュー６０のある部分には、現像剤収容容器４１内の現像剤Ｐを排出する排出口５９が設けられている。

仕切壁４３の両端側には第１および第２連通口５８ａ、５８ｂが設けられ、第１収容部４４と第２収容部４５とが連通している。これにより、収容された現像剤が、撹拌スクリュー５４および供給スクリュー５６により、第１収容部４４と第２収容部４５との間を撹拌されながら循環移動する第１循環経路が形成されている。

排出口５９と現像剤収容容器４１の側壁４１ａとの間の仕切壁４３には、第３連通口５８ｃが形成されている。この第３連通口５８ｃにより、第１収容部４４と第２収容部４５とが連通している。これにより、排出口５９で排出されなかった現像剤が、搬送スクリュー６０および撹拌スクリュー５４により、第１収容部４４と第２収容部４５との間を撹拌されながら循環移動する第２循環経路が形成されている。

図４に示すように、排出口５９には、排出口５９を開閉する開閉手段であるシャッタ６１が設けられている。このシャッタ６１は、シャッタ駆動ピニオン６２ａと噛合するラック６２ｂを有し、シャッタ駆動ピニオン６２ａは、制御手段５２と接続されたシャッタ駆動モータ６３により駆動される。

第１収容部４４に形成された補給口４７は、補給管４８を介して現像剤カートリッジ２６と連通している。現像剤カートリッジ２６は、軸周りに回転する補給手段である送りスクリュー４９を備えており、この送りスクリュー４９の回転により、現像剤Ｐが、現像剤カートリッジ２６から補給管４８を介して現像剤収容容器４１に補給されるものである。送りスクリュー４９は、スクリュー駆動モータ５１に駆動されており、スクリュー駆動モータ５１は制御手段５２に接続されている。

そして、現像剤収容容器４１の外側には、制御手段５２に接続された傾斜検知手段６７が取り付けられている。この傾斜検知手段６７としては、例えば、水準器などを採用し得る。ただし、傾斜検知手段６７は、現像剤収容容器４１の傾斜を検知する限り配置場所は特に限定されず、例えば、給紙カセット３５の上側に配設してもよい。

更に、制御手段５２は、現像装置２２が傾斜していることを表示する表示手段である表示パネル６８と接続されている。表示パネル６８は、画像形成装置１１に取り付けられた操作パネル（図示せず）内に設けられた公知の表示パネルである。

次に本発明に係る現像装置２２の現像動作について説明する。
現像剤カートリッジ２６から現像剤収容容器４１の第１収容部４４に現像剤Ｐが補給されると、撹拌スクリュー５４の搬送作用によって矢印Ｄ方向に搬送され、第２挿通口５８ｂを介して第２収容部４５に移動する。その後、現像剤は、一部は供給スクリュー５６の搬送作用によって矢印Ｅ方向に搬送され、大部分は現像ローラ５５に供給されて感光体ドラム２０上の静電潜像の現像に供される。

現像に供されなかった現像剤は、供給スクリュー５６によってその端部まで搬送され、逆巻きスクリュー５７によって搬送を阻止され、第１挿通口５８ａを介して第１収容部４４に送られる（第１循環経路）。このとき、一部の現像剤Ｐが、逆巻きスクリュー５７および円板６４を乗り越えて、搬送スクリュー６０により矢印Ｆ方向に搬送されて排出口５９から排出される。これにより、劣化したキャリアが排出される。そして、排出されない現像剤は、搬送スクリュー６０によってさらに搬送され、第３連通口５８ｃを挿通して、第１収容部４４に送られる（第２循環経路）。

図５のフローチャートに示すように、ステップＳ１でユーザが、画像形成装置１１の通常使用を開始すると、ステップＳ２に進む。ステップＳ２で、傾斜検知手段６７が現像装置２２に傾きがあるか否かを検知する。傾きがない場合には、ステップＳ１の通常使用に戻り、傾きがある場合には、ステップＳ３に進み、制御手段５２がシャッタ６１を駆動し、排出口５９を閉じる。また、同時にステップＳ４で、制御手段５２は現像剤Ｐの補給方法を変更する。具体的には、現像剤カートリッジ２６内の送りスクリュー４９の回転速度を遅くすることで、現像剤Ｐの補給量を減少する。更にステップＳ５で、制御手段５２が現像装置２２の傾きを、表示パネル６８を介して、ユーザに報知する。次に、ステップＳ６に進み、現像装置２２が現像動作を続け、一定枚数を印字しステップＳ７に進む。ステップＳ７では、制御手段５２が所定の閾値を超えたか否かを判定する。閾値には、撹拌スクリュー５４、または供給スクリュー５６の駆動トルクを使用し、例えば、１５Ｎ・ｃｍである。駆動トルクが所定の閾値を超えていないと判断した場合には、ステップＳ６に戻り現像動作を続け、所定の閾値を超えたと判断した場合には、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、傾斜検知手段６７が再度、現像装置２２に傾きがあるか否かを検知する。傾きがある場合にはステップＳ９に進み、制御手段５２が現像動作を不可にし、印字を停止する。一方、傾きがない場合には、ステップＳ１０に進み、制御手段５２が排出口５９を開放し、補給方法を元に戻す、すなわち、送りスクリュー４９の回転速度を早くすると共に、表示パネル６８の報知を解除する。

以上のように、傾斜検知手段６７が現像装置２２の傾斜を検知すると、制御手段５２がシャッタ６１により排出口５９を閉じるので、多量の現像剤Ｐが排出口５９から排出されることを防止する。これにより、未劣化のキャリアを排出したり、現像剤量の減少による現像剤Ｐの局所的な搬送ムラが発生するのを防止することができる。

現像剤収容容器４１の端部近傍の仕切壁４３に、現像剤Ｐが通過する第３連通口５８ｃを形成したので、排出口５９から排出されなかった現像剤Ｐが、第３連通口５８ｃを介して現像剤収容容器４１内を循環することができる。

制御手段５２は、傾斜検知手段６７の検知結果に基づき、送りスクリュー４９の駆動を制御し、現像剤収容容器４１に補給する現像剤量を抑制するので、現像装置２２が傾斜した状態でも、一定期間は現像動作か可能で、画像形成を行うことができる。

現像装置２２の傾斜を検出した場合、制御手段５２が送りスクリュー４９の回転数を低減するので、現像剤Ｐの補給を減少し、現像剤量が増加し過ぎることによる撹拌スクリュー５４または供給スクリュー５６の駆動トルクが増大して、前記スクリュー５４、５６が破損するのを防止することができる。

制御手段５２は、傾斜を報知する表示パネル６８を備えたので、ユーザが現像装置２２の傾斜を認識し、修正することができる。

現像装置２２の傾斜を検知した後、現像動作を続け、制御手段５２が所定の閾値を超えているか否かを判定し、所定の閾値を超えている場合に再度、傾斜検知手段６７が現像装置２２の傾きを検知し、傾いている場合には現像装置２２を停止する。従って、現像剤収容容器４１内の現像剤量が増加して駆動トルクが増大することによる、撹拌スクリュー５４や供給スクリュー５６の破損を防止することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。前記実施形態では、ステップＳ４の補給方法変更として、送りスクリュー４９の回転速度を遅くしたが、送りスクリュー４９の回転を止めることで、現像剤Ｐの補給を停止しても同様の効果が得られる。現像剤Ｐの補給を停止した場合には、ステップＳ７の閾値としてトナー濃度を使用し、例えば４％とする。これにより、トナー濃度の低下により、必要な画像濃度が得られなくなると印字を停止することができる。

また、前記実施形態では、トナーとキャリアが混合されている現像剤カートリッジ２６を用いたが、図６に代表的に示すように、トナーのみを補給するトナー補給手段であるトナーカートリッジ７０と、キャリアのみを補給するキャリア補給手段であるキャリアカートリッジ７１を用いてもよい。

この場合には、トナーカートリッジ７０およびキャリアカートリッジ７１の送りスクリュー４９を回転することで、現像剤収容容器４１に現像剤Ｐを補給する。一方で、ステップＳ４の補給方法変更として、キャリアカートリッジ７１の送りスクリュー４９の回転を停止し、トナーのみを補給するという方法に変更する。そして、ステップＳ７の閾値として現像枚数を使用し、例えば５００００枚とする。トナーのみを補給することで、排出口５９を閉じても印字を継続することができる。また、閾値を超え、かつ、現像装置２２が傾斜している場合には印字を停止することで、キャリアが劣化することによる地肌かぶりやトナー飛散を防止することができる。

１１ 画像形成装置
２０ 感光体ドラム
２２ 現像装置
４１ 現像剤収容容器
４３ 仕切壁
４７ 補給口
４９ 送りスクリュー（補給手段）
５２ 制御手段
５４ 撹拌スクリュー
５５ 現像ローラ
５６ 供給スクリュー
５８ｃ 第３連通口
６１ シャッタ（開閉手段）
６７ 傾斜検知手段
６８ 表示パネル（表示手段）
７０ トナーカートリッジ（トナー補給手段）
７１ キャリアカートリッジ（キャリア補給手段）

Claims (11)

1. 現像剤が収容される現像剤収容容器と、該現像剤収容容器内の現像剤を担持して感光体ドラムにトナーを付着させる現像ローラと、前記現像剤を撹拌しながら前記現像剤収容容器内を循環させる撹拌スクリューと、該撹拌スクリューにより循環される前記現像剤を前記現像ローラに供給する供給スクリューと、前記現像剤収容容器内に現像剤を補給する補給口と、循環している現像剤を排出する排出口と、を有する現像装置において、
   前記現像装置の傾斜を検知する傾斜検知手段と、
   前記排出口を開閉する開閉手段と、
   前記傾斜検知手段の検知結果に基づき、前記開閉手段が前記排出口を閉じるように制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする現像装置。
2. 前記制御手段は、前記傾斜検知手段の検知結果に基づき、前記補給口を介して前記現像剤収容容器に現像剤を補給する補給手段の駆動を制御し、前記現像剤収容容器に補給する現像剤量を抑制することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記制御手段は、前記補給手段の回転数を低減することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記制御手段は、前記補給手段の回転を停止することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
5. 前記現像剤のトナーのみを補給するトナー補給手段と、キャリアのみを補給するキャリア補給手段とを有し、前記制御手段は、前記トナーの補給手段の回転を停止し、前記キャリアの補給手段のみを駆動することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
6. 前記制御手段は、前記傾斜検知手段の検知結果に基づき、前記傾斜を報知する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の現像装置。
7. 前記現像装置は、前記傾斜検知手段により前記現像装置の傾斜を検知した後、現像動作を続け、
   前記制御手段は所定の閾値を超えているか否かを判定し、所定の閾値を超えている場合に再度、前記傾斜検知手段が前記現像装置の傾きを検知し、傾いている場合には、前記現像装置を停止することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の現像装置。
8. 前記所定の閾値は、現像枚数により判定することを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
9. 前記所定の閾値は、駆動トルクにより判定することを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
10. 前記所定の閾値は、前記現像剤のトナー濃度により判定することを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
11. 請求項１から１０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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