JP4546369B2 - 現像装置およびそれを備える画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に搭載される現像装置およびそれを備える画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いる画像形成においては、電子写真感光体を帯電器で一様な電位に帯電させた後、電子写真感光体の表面を画像情報に応じた光で露光して静電潜像を形成し、その静電潜像に対して現像装置から現像剤を供給して現像し、可視像化された画像を電子写真感光体から記録媒体へ転写し、記録媒体に転写された画像を定着処理して画像記録を行う。

電子写真方式の画像形成では、静電潜像を現像剤で現像して可視像を形成するので、画像形成動作の間を通じて現像装置の現像部内に可視像形成に必要充分な量の現像剤が存在することが求められる。現像部内の現像剤量が静電潜像を現像するために充分ではない場合、形成される可視像に濃度不足が発生し、画質不良となる。

したがって、通常、現像装置の現像部には現像剤量検知手段が設けられ、現像剤量検知手段によって現像部内に収容される現像剤量を検知し、現像剤の量が不足した場合、現像剤ホッパまたは現像剤カートリッジと呼ばれる現像剤補給部から現像部へ現像剤を補給し、現像剤補給部にも現像剤がなくなった場合、現像剤補給部を交換するように構成される。

現像剤量検知手段は、特定の検知面に検知対象物である現像剤が存在する場合にのみ検知出力、すなわち現像剤量の検知結果を出力する、たとえば磁気ブリッジセンサが多用されており、このような現像剤量検知手段では、現像剤量が減少し、減少しつつある現像剤が検知面を横切る際、その出力値が急激に変動し、現像剤量が画像形成不能な程度にまで減少したことを出力する。したがって、操作者は、現像剤補給部の現像剤が空になり、現像部における現像剤量が画像形成不能な程度にまで減少したことを、突然知ることになり、現像剤量の減少を知らずに画像形成装置へ入力指示して形成している画像、特に画像濃度が高い画像の場合、現像剤不足で画質不良を発生するという問題があり、またこのような画質不良の発生を防止しようとすると、画像形成途中で現像剤補給部交換等のために画像形成作業を中断しなければならないという問題がある。

このような問題を解決する先行技術として、従来固定位置に装着されて用いられていた現像剤量の検知手段を移動可能に設け、検知手段が所定量の現像剤を検知しなくなった際、検知手段の検知位置を現像剤容器内の現像剤が減少する方向に所定距離移動させるとともに、移動後の検知位置で検知手段が所定量の現像剤を検知しなくなると、検知位置の移動距離を以前の移動距離に比し小さくしてさらに現像剤が減少する方向に移動することが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示される技術によれば、現像部における現像剤量の減少程度を段階的に知ることができるので、現像剤補給部の交換予備品を準備し、適当な段階で交換できるとする。

しかしながら、特許文献１の技術には、以下のような問題がある。現像剤量検知手段を、現像剤量の減少に合わせて微細動させなければならないので、その移動機構が複雑になり、コストアップを招くとともに生産時における組立効率が低下する。

また、所定の検知位置における検知出力が、現像剤の検知面横断時に急激に低下することに変わりがなく、検知の１段階目ごとに現像剤補給部を交換するのでは、現像剤の残量が多いにも関らず交換するので交換作業が煩瑣に耐えず、形成する画像の濃度および記録媒体の量と、各検知段階における現像剤量との対応が明確でない場合、どの段階で現像剤補給部を交換することによって現像剤切れを起こすことなく画像形成を完遂できるのか、交換時期判定の困難さが残るという問題がある。

磁気ブリッジセンサのような現像剤量検知手段では、上記のような問題があることから、従来、磁気ブリッジセンサとは全く異なる手法で、現像装置の現像部における現像剤量を検知することも行われている。たとえば、現像装置の現像部に収容される現像剤を、回転駆動することによって撹拌する撹拌部材の回転速度を検出することによって、現像剤量を検知し管理することが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

図８は、現像装置の撹拌部材１に設けられる従来の現像剤量検知手段２の構成を簡略化して示す正面図である。図８の現像装置では、現像槽３内の現像剤を撹拌して不図示の現像ローラへ供給する撹拌部材１に現像剤量検知手段２が設けられる。

撹拌部材１は、正面から見た形状がクランク状に形成される。撹拌部材１の一方のクランク軸相当部には、撹拌軸４が装着され、撹拌軸４は、現像槽３に回転自在に支持されるとともに現像槽３を挿通し、現像槽３の外方側における撹拌軸４の端部にはギア列５が装着される。このギア列５には、不図示の駆動源が接続され、駆動源の駆動力がギア列５を通じて撹拌軸４に伝達されて撹拌部材１が回転する。

撹拌部材１の他方側のクランク軸相当部は、現像槽３に回転自在に支持されるとともに現像槽３を挿通し、現像槽３の外方側における端部にスリット板６が装着される。スリット板６は、円板形状を有し、半径方向に延びて形成される複数のスリットを有する。このスリット板６は撹拌部材１の回転に伴って回転し、回転するスリット板６の外周部を跨ぐようにしてフォトセンサ７が設けられる。フォトセンサ７は、スリット板６を介して対向する位置に発光部８と受光部９とを備え、スリット板６に形成されるスリットが、受発光部８，９の対向位置を通過するごとに、受光部９が発光部８からの光を受けてｏｎ出力する。

撹拌部材１は、回転することによって現像槽３内に収容される現像剤１０を撹拌し、その一部を現像ローラへ供給する。撹拌部材１は、現像槽３内に収容される現像剤１０へ侵入するとき、また現像剤１０中を回転移動するとき、現像剤の抵抗を受けるので、現像剤１０が存在しない空間を回転移動する場合に比べて、回転速度が遅くなる。逆に、撹拌部材１は、現像剤１０が存在しない空間へ現像剤中から脱出するとき、また現像剤１０が存在しない空間を回転移動するとき、現像剤１０の抵抗が失われるので、現像剤１０中を回転移動するときに比べて、回転速度が速くなる。

撹拌部材１に装着されて撹拌部材１とともに回転するスリット板６の回転速度も、撹拌部材１の回転速度と同じ挙動をとることになる。このため、フォトセンサ７による光検出の周期（スリットがフォトセンサを通過する周期）も、撹拌部材１が現像剤１０中を回転移動しているときは遅く、現像剤１０が存在しない空間を回転移動しているときは早い。また、撹拌部材１が現像剤１０中を回転移動するのに要する時間は、現像槽３に収容されている現像剤の量が多いほど長い。

したがって、特許文献２における現像剤量検知手段２は、スリット板６とフォトセンサ７とによって構成され、この現像剤量検知手段２によれば、フォトセンサ７による光検出周期の変化をモニターすることによって、現像槽３中に収容される現像剤の量を、連続的に検知することができる。

しかしながら、撹拌部材の回転速度による現像剤量の検知にも以下のような問題がある。図９は、撹拌部材の回転速度により現像剤量の検知を行う従来の現像装置２０の典型的な構成例を示す断面図である。現像装置２０は、電子写真方式で画像形成する画像形成装置に搭載されるものである。

現像装置２０は、画像形成装置に備わる電子写真感光体１９の表面に形成される静電潜像を現像する現像部２１と、現像部２１へ現像剤を補給する現像剤補給部２２とを含む。

現像部２１は、現像槽２３と、現像ローラ２４と、層厚規制部材２５と、供給ローラ２６と、撹拌搬送部材２７とを含む。現像槽２３は、たとえば樹脂などからなる容器状部材であり、その内部空間に現像剤を収容する。

現像ローラ２４は、現像槽２３に電子写真感光体１９を臨んで形成される開口部２８を通して電子写真感光体１９に対向し、かつ電子写真感光体１９の軸線とその軸線が平行になるようにして現像槽２３に回転自在に支持される。層厚規制部材２５は、たとえば金属または樹脂などの弾性を有する薄板部材であり、一端部が現像槽２３に装着され、他方の遊端部付近が現像ローラ２４に当接するように設けられる。層厚規制部材２５は、供給ローラ２６から現像ローラ２４に供給される現像剤で現像ローラ２４の表面上に形成される現像剤層の厚さが所望の値になるように調整する。

供給ローラ２６は、現像ローラ２４に隣接するようにして現像槽２３に回転自在に支持され、回転によって現像槽２３の内部空間に収容される現像剤を搬送して現像ローラ２４へと供給する。撹拌搬送部材２７は、供給ローラ２６のほぼ上方に設けられ、回転自在に現像槽２３に支持される。撹拌搬送部材２７は、回転によって現像槽２３内に収容される現像剤を撹拌するとともに、供給ローラ２６へと搬送する。この撹拌部材２７の軸部材の一端部に、不図示ではあるけれども、スリット板とフォトセンサとを含む現像剤量検知手段が設けられ、撹拌搬送部材２７の回転速度を表すフォトセンサによる光検出周期の変化をモニターすることによって、現像槽２３内の現像剤の残量を検知する。

現像槽２３の上部に現像槽２３に連接して現像剤補給部２２が設けられる。現像剤補給部２２は、現像剤補給容器２９と、現像剤補給容器２９に回転自在に支持される現像剤補給ローラ３０とを含む。現像剤補給容器２９は、たとえば樹脂などからなる容器状部材であり、その内部空間に現像剤を収容する。現像剤補給容器２９には、現像槽２３との連接部において、現像部２１の撹拌搬送部材２７の上方にあたる位置に、現像剤補給容器２９と現像槽２３とを連通する貫通孔である現像剤補給口３１が形成される。

現像剤補給ローラ３０は、現像剤補給口３１の口縁に周接するようにして設けられ、回転に際して、ローラ外周が現像剤補給口３１の口縁に対して摺動し、その摺動抵抗によってローラに付着している現像剤を、現像剤補給口３１から現像槽２３の中へと補給する。

現像剤補給部２２から現像部２１への現像剤補給は、画像形成のために稼動している間は、常に現像剤補給ローラ３０を回転させて現像剤補給するタイプと、撹拌搬送部材２７に設けられる現像剤量検知手段による現像剤減少の検知出力を受けて現像剤補給ローラ３０を回転させ、現像剤量検知手段による所定量の現像剤量検知出力を受けて現像剤補給ローラ３０の回転を停止させるタイプとがある。

しかしながら、いずれのタイプの補給方法であっても、現像装置の使用環境条件によっては、現像剤補給口３１を通じて現像槽２３へ補給される現像剤が、凝集して現像剤補給口３１の下方で滞留し、撹拌搬送部材２７に向けて落下しない現象が発生する。このように現像剤が凝集して円滑に移動しない状態をブロッキングと呼ぶ。

ブロッキングが発生すると、撹拌搬送部材２７に対して上方から現像剤が供給されなくなるので、現像槽２３に既収容の現像剤の量が減少すると、負荷軽減のため撹拌搬送部材２７の回転速度が速くなり、現像槽２３内の撹拌搬送部材２７上方に多くの現像剤が存在するにも関らず、現像剤不足との検知結果を生じるという問題がある。

特開２０００−５６５５３号公報 特開平１１−８４８５０号公報

本発明の目的は、現像剤のブロッキングが生じた場合にも迅速にブロッキングを解消して現像槽内の現像剤量を正確に把握することができ、現像に際して現像剤不足を生じることのない現像装置およびそれを備える画像形成装置を提供することである。

本発明は、電子写真方式で画像形成する画像形成装置に搭載される現像装置において、
現像剤を収容する現像槽と、
現像槽に回転自在に支持されて、画像形成装置に設けられる電子写真感光体の表面に形成される静電潜像に現像剤を供給して現像する現像ローラと、
現像槽に回転自在に支持されて、現像ローラに現像剤を供給する撹拌搬送部材と、
現像剤を収容し、現像槽に対して現像剤を補給する現像剤補給容器と、
現像剤補給容器に回転自在に支持され、回転することによって現像剤を現像槽へ補給する現像剤補給ローラと、
現像剤補給ローラ、撹拌搬送部材および現像ローラを回転させる駆動手段と、
駆動手段の状態を、駆動源によって回転駆動される現像剤補給ローラの回転力を伝達することで撹拌搬送部材および現像ローラを回転させる第一状態、または、駆動源によって回転駆動される現像剤補給ローラの回転力を伝達せず現像剤補給ローラのみを回転させる第二状態に切換える切換手段と、
現像槽内に収容される現像剤の量を検知する現像剤量検知手段と、
現像剤量検知手段の検知出力に応答して切換手段を制御し、
現像槽内のトナー量が減少した場合には前記駆動手段の状態を前記第二状態に切換え、
前記第二状態に切換えた後、一定の時間経過後または前記現像剤補給ローラの一定回数回転後に前記駆動手段の状態を前記第一状態に切換えるように、切換え動作を制御する制御手段とを含むことを特徴とする現像装置である。

また本発明は、現像剤量検知手段は、
撹拌搬送部材が回転する回転速度を検知することによって、現像槽内に収容される現像剤の量を検知することを特徴とする。

また本発明は、切換手段は、
現像剤補給ローラの回転軸部材に設けられる補給ローラギアと、撹拌搬送部材の回転軸部材に設けられる撹拌搬送部材ギアまたは現像ローラの回転軸部材に設けられる現像ローラギアとに噛合可能、かつ噛合状態からの離脱可能に設けられるアイドルギアと、
回転動作することによってアイドルギアをその回転軸線方向に往復移動させるように設けられる偏心カムであって、アイドルギアを、補給ローラギアと撹拌搬送部材ギアまたは現像ローラギアとを噛合させ、また噛合状態から離脱させる偏心カムとを含むことを特徴とする。

また本発明は、前記いずれか１つに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、現像装置において、制御手段は、現像槽内に収容される現像剤の量を検知する現像剤量検知手段の検知出力に応答して切換手段を制御し、現像槽内のトナー量が減少した場合には前記駆動手段の状態を前記第二状態に切換え、前記第二状態に切換えた後、一定の時間経過後または前記現像剤補給ローラの一定回数回転後に前記駆動手段の状態を前記第一状態に切換えるように、切換え動作を制御することができる。このことによって、現像槽内のたとえば撹拌搬送部材の上方に現像剤のブロッキングが生じた場合にも、現像剤補給ローラのみを回転駆動させて現像剤補給容器から現像槽へ強制的に現像剤を送込み、送込んだ現像剤の供給圧力によってブロッキングを解消することができる。このように現像槽内に生じたブロッキングを迅速に解消することができるので、常に現像槽内の現像剤量を正確に把握することが可能であり、現像に際して現像剤不足を生じることのない現像装置を実現できる。

また本発明によれば、現像剤量検知手段は、撹拌搬送部材が駆動する回転速度を検知することによって現像槽内に収容される現像剤の残量を検知するので、連続的に現像剤量を監視することができる。このことによって、現像槽内で発生するたとえばブロッキング等の異常を迅速に検知することが可能になる。

また本発明によれば、切換手段は、偏心カムを回転駆動させることによって、アイドルギアを、補給ローラギアと撹拌搬送部材ギアまたは現像ローラギアとに噛合させる状態と、噛合状態から離脱させる状態とに切換えるので、簡単な構成で、確実に切換え可能である。このことによって、現像剤補給ローラ、撹拌搬送部材および現像ローラをすべて同時に回転させる動作と、現像剤補給ローラのみを回転させて現像剤を現像剤補給部から現像部へ強制的に送込んでブロッキングを解消する動作とを、容易に切換えることが可能になる。

また本発明によれば、前記いずれかの現像装置を備えるので、画像濃度不足などの画質不良を生じることなく画像形成が可能な画像形成装置が実現される。

図１は、本発明の実施の第１形態である現像装置４０の構成を簡略化して示す断面図である。現像装置４０は、電子写真方式で画像形成する画像形成装置に搭載され、電子写真感光体の表面に形成される静電潜像を現像して可視像を形成する。現像装置４０は、本発明の特徴とする部分を除いて、前述の図９に示す現像装置２０に類似するので、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。

本発明の現像装置においては、現像剤として非磁性１成分現像剤が用いられ、非磁性１成分現像剤は、１成分であるトナーによって構成されるので、以後、現像剤を単にトナーと呼ぶことがある。

現像装置４０は、トナーを収容する現像槽２３と、現像槽２３に回転自在に支持されて、画像形成装置に設けられる電子写真感光体１９の表面に形成される静電潜像にトナーを供給して現像する現像ローラ２４と、現像槽２３に回転自在に支持されて、現像ローラ２４にトナーを供給する撹拌搬送部材４２と、トナーを収容し、現像槽２３に対してトナーを補給する現像剤補給容器２９であるトナー補給容器２９と、トナー補給容器２９に回転自在に支持され、回転することによってトナーを現像槽２３へ補給する現像剤補給ローラ３０であるトナー補給ローラ３０と、現像ローラ２４、撹拌搬送部材４２およびトナー補給ローラ３０を回転させる駆動手段と、駆動手段が、現像ローラ２４、撹拌搬送部材４２およびトナー補給ローラ３０を回転させる状態と、トナー補給ローラ３０のみを回転させる状態とを切換える切換手段と、現像槽２３内に収容されるトナーの量を検知する現像剤量検知手段であるトナー量検知手段と、トナー量検知手段の検知出力に応答し、切換手段が、現像ローラ２４、撹拌搬送部材４２およびトナー補給ローラ３０を回転させる状態と、トナー補給ローラ３０のみを回転させる状態とを切換えるように動作制御する制御手段とを含む。駆動手段、切換手段、現像剤量検知手段および制御手段については、図１では不図示であり、後述する図において説明する。

現像装置４０は、特に現像部４１の構成に特徴を有する。図２は、現像部４１に備わる撹拌搬送部材４２の構成を簡略化して示す正面図である。撹拌搬送部材４２は、現像ローラ２４の回転軸線とその回転軸線が平行になるようにして現像槽２３に回転自在に支持され、回転軸線まわりに回転することによって、現像槽２３内の現像剤を撹拌搬送して供給ローラ２６および供給ローラ２６を介して現像ローラ２４へと供給する。この撹拌搬送部材４２の回転軸線方向の一端部側にトナー量検知手段４３が設けられる。

撹拌搬送部材４２は、回転軸部材５１と、回転軸部材５１の周囲に螺旋状に設けられる搬送羽根部材５２と、搬送羽根部材５２の周端部に回転軸部材５１に対して並行に配置される棒状の偏心杆５３とを含む。偏心杆５３は、搬送羽根部材５２の周端部の複数箇所に固定される。本実施形態では、搬送羽根部材５２は、回転軸線方向において２分割され、分割された２つの搬送羽根部材５２の螺旋方向は、互いに逆方向である。したがって、矢符５４で示す回転軸部材５１の回転方向に応じて、２つに分割された搬送羽根部材５２は、現像槽２３内のトナーを、矢符５５，５６で示すように、回転軸部材５１の両端部側から中央部付近へ向って搬送することができる。

撹拌搬送部材４２の回転軸部材５１の一端部には、回転軸部材５１に対して駆動力を伝達する駆動伝達部材５７が設けられる。駆動伝達部材５７は、回転軸部材５１に対して回転力を伝達する離接可能なクラッチ構造を有し、回転軸部材５１に固着される円盤状の被回転板５８と、回転力を伝達する側の円盤状の伝達回転板５９とを含んで構成される。

図３は、駆動伝達部材５７の分解図である。被回転板５８には、伝達回転板５９を臨む面の周縁部付近の１箇所に係合ピン６０が設けられる。一方、伝達回転板５９には、被回転板５８を臨む面に、回転中心を通って直径方向に延び被回転板５８を臨む面から突出して係合片６１が形成される。伝達回転板５９の係合片６１が形成される面と反対側の面には、その回転中心に駆動側回転軸部材６２が固着される。この駆動側回転軸部材６２に後述する撹拌搬送ギアが装着される。

伝達回転板５９が外力によって回転駆動されるとき、係合片６１が、共に回転し、被回転板５８に設けられる係合ピン６０と係合して、係合ピン６０を矢符５４方向へ押しやるので、被回転板５８に回転力が伝達される。このことによって、撹拌搬送部材４２が、矢符５４方向に回転することができる。

さらに図２および図３を参照してトナー量検知手段４３について説明する。トナー量検知手段４３は、フォトセンサ６５と、検知板６６とを含んで構成される。フォトセンサ６５は、回転軸部材５１を臨んで設けられ、回転軸部材５１の回転軸心に向って開口するように凹溝部６７が形成される。フォトセンサ６５の凹溝部６７の両側壁部には、対向するようにして発光部と受光部とが備えらる。一方、回転軸部材５１には、回転軸部材５１の回転に伴ってフォトセンサ６５に形成される凹溝部６７を通過することができる位置に、検知板６６が装着される。検知板６６は、平面から見た形状が扇形に形成され、扇形平面が回転軸部材５１の回転軸線に対して垂直になるようにして回転軸部材５１に装着される。撹拌搬送部材４２の回転軸部材５１の回転に伴って、検知板６６が回転してフォトセンサ６５の凹溝部６７を通過するとき、フォトセンサ６５の発光部と受光部とを結ぶ光が遮断されてｏｆｆになり、検知板６６が凹溝部６７を通過しないとき、フォトセンサ６５の発光部と受光部とを結ぶ光が遮断されないのでｏｎになる。したがって、フォトセンサ６５の光検知の周期をとることによって撹拌搬送部材４２の回転速度を検知することができる。このトナー量検知手段４３による検知出力は、後述する制御手段に与えられる。

以下、撹拌搬送手段４２の回転速度について説明する。
撹拌搬送手段４２の偏心杆５３が、鉛直方向の最下部の位置から鉛直方向の最上部へ向って１８０度回転するとき、外力を伝達する伝達回転板５９の係合片６１が、被回転板５８の係合ピン６０と常に係合して回転する。

現像槽２３内にトナーが無い場合またはトナーが少ない場合、偏心杆５３が最上部からさらに少し回転すると、偏心杆５３の偏心荷重に重力が作用し、係合ピン６０が係合片６１から離反し、撹拌搬送部材４２は伝達回転板５９の回転速度よりも速い回転速度で自由回転する。すなわち、現像槽２３内にトナーが無い場合またはトナーが少ない場合、撹拌搬送部材４２は、伝達回転板５９の回転速度に従って定速で回転する期間と、その定速の回転速度よりも速い速度で回転する期間とを有するようになる。

一方、現像槽２３内にトナーが多く収容され、撹拌搬送部材４２がほとんどトナーに埋没した状態で回転する場合、偏心杆５３が、鉛直方向の最下部の位置から鉛直方向の最上部へ向って１８０度回転するとき、外力を伝達する伝達回転板５９の係合片６１が、被回転板５８の係合ピン６０と常に係合して回転し、さらに、偏心杆５３が最上部から最下部に向って１８０度回転するときにおいても、偏心杆５３の偏心荷重を打消すだけの負荷がトナーによって偏心杆５３に加えられるので、係合片６１が被回転板５８の係合ピン６０と常に係合して回転する。すなわち、現像槽２３内にトナーが多い場合、撹拌搬送部材４２は、伝達回転板５９の回転速度に従って常に定速で回転する。

偏心杆５３が最上部から最下部へ向って回転する際、被回転板５８の係合ピン６０と伝達回転板５９の係合片６１とが係合し、撹拌搬送部材４２が定速で回転する期間は、偏心杆５３が現像槽２３に収容されるトナーの中を通過することによって出現する期間であり、この期間は現像槽２３内に収容されるトナーの量にほぼ比例する。したがって、撹拌搬送部材４２の回転速度を、トナー量検知手段４３のフォトセンサ６５のｏｎ／ｏｆｆ検知周期から定速回転期間を検知することによって、現像槽２３内に収容されるトナーの量を連続的に検知することができる。

図４は、駆動手段４４および切換手段４５の構成を簡略化して示す図である。駆動手段４４は、現像ローラ２４、撹拌搬送部材４２、トナー補給ローラ３０に備わる各回転軸部材の一端部側にそれぞれ装着される現像ローラギア７１、撹拌搬送ギア７２、補給ローラギア７３と、本実施形態では撹拌搬送ギア７２と補給ローラギア７３とに噛合し、また噛合から離脱することができるアイドルギア７４と、補給ローラギア７３を回転駆動させる駆動源７５とを含んで構成される。

トナー補給ローラ３０の回転軸部材３０ａは、その一端部が、トナー補給容器２９の壁面を挿通し、トナー補給容器２９に装着されてその外方に設けられる第１支持プレート７６に回転自在に軸支される。補給ローラギア７３は、トナー補給容器２９と第１支持プレート７６との間に配されるようにしてトナー補給ローラ３０の回転軸部材３０ａに装着される。第１支持プレート７６の外側には、駆動源７５である電動機が設けられ、電動機の出力軸がギア列を介してトナー補給ローラ３０の回転軸部材３０ａに接続される。したがって、トナー補給ローラ３０およびトナー補給ローラ３０の回転軸部材３０ａに装着される補給ローラギア７３は、駆動源７５の回転駆動力が伝達されて回転することができる。

現像ローラ２４の回転軸部材２４ａと撹拌搬送部材４２に接続される駆動伝達部材５７の駆動側回転軸部材６２とは、その一端部が、現像槽２３に装着されてその外方に設けられる第２支持プレート７７に回転自在に軸支される。現像ローラギア７１および撹拌搬送ギア７２は、現像槽２３と第２支持プレート７７との間に配されるようにして現像ローラ２４の回転軸部材２４ａおよび駆動伝達部材５７の駆動側回転軸部材６２にそれぞれ装着される。現像ローラ２３および撹拌搬送部材４２には、これらを直接駆動させる駆動源が設けられない。本実施形態では、現像ローラギア７１と撹拌搬送ギア７２とは、噛合するように設けられる。

なお、図４では図示しないけれども、供給ローラ２６も現像ローラ２４と同様にして、その回転軸部材に供給ローラギアが固着され、その供給ローラギアがギア列などを介して現像ローラギア７１に噛合するように構成されてもよい。また供給ローラ２６のみが、別の駆動源に接続されて単独で直接駆動されるように構成されてもよい。

アイドルギア７４は、第２支持プレート７７に回転自在に支持される支持棒部材７８に装着される。支持棒部材７８は、第２支持プレート７７を挿通し、かつ挿通方向に移動自在に設けられる。支持棒部材７８の第２支持プレート７７に関して外方側の端部には、支持棒部材７８の直径よりも大きい外径を有する円板状部材である移動止部材７９が設けられる。支持棒部材７８の移動止部材７９が設けられる側と第２支持プレート７７に関して反対側に、支持棒部材７８を内挿させるようにしてコイルばね部材８０が設けられる。アイドルギア７４は、第２支持プレート７７との間で、コイルばね部材８０を挟み圧縮変形させるようにして、支持棒部材７８に装着される。したがって、コイルばね部材８０の弾性力は、アイドルギアに向って付勢される。

また、アイドルギア７４は、補給ローラギア７３および撹拌搬送ギア７２との両方に対して同時に噛合することができるように配置設定される。したがって、アイドルギア７４が補給ローラギア７３および撹拌搬送ギア７２との両方に対して噛合しているとき、駆動源７５を回転駆動させて補給ローラギア７３を回転させると、撹拌搬送ギア７２および現像ローラギア７１もアイドルギア７４を介して回転、すなわちトナー補給ローラ３０と撹拌搬送部材４２と現像ローラ２４とが同時に回転する。

次に切換手段４５について説明する。
アイドルギア７４が装着される支持棒部材７８の移動止部材７９が設けられる側と反対側の端部には、カム当り板８１が設けられる。このカム当り板８１に当接しながら回転駆動できるようにして偏心カム８２が設けられる。偏心カム８２には、偏心カム８２を回転駆動させるたとえば電動機などからなるカム駆動源８３が接続される。

図４（ｂ）に示すように、偏心カム８２が回転してその偏心突出部８２ａがカム当り板８１に当接する位置にあるとき、偏心カム８２は、カム当り板８１を介し、コイルばね部材８０の弾性力に抗して支持棒部材７８を偏心カム８２から遠ざかる方向へ移動させるので、支持棒部材７８に装着されるアイドルギア７４は、補給ローラギア７３および撹拌搬送ギア７２と噛合することができる。アイドルギア７４が、補給ローラギア７３および撹拌搬送ギア７２と噛合するとき、トナー補給ローラ３０の回転力が伝達され、現像ローラ２４、撹拌搬送部材４２およびトナー補給ローラ３０を回転させる状態となる。

一方、偏心カム８２が、上記の状態から１８０度回転し、図４（ｃ）に示すように、偏心カム８２の非偏心部８２ｂがカム当り板８１に当接する位置にあるとき、アイドルギア７４に付勢されるコイルばね部材８０の弾性力によって、支持棒部材７８を偏心カム８２に近づく方向へ移動させるので、支持棒部材７８に装着されるアイドルギア７４は、補給ローラギア７３および撹拌搬送ギア７２との噛合から離脱する。アイドルギア７４が、補給ローラギア７３および撹拌搬送ギア７２との噛合から離脱するとき、駆動源７５によって回転駆動されるトナー補給ローラ３０の回転力が現像ローラ２４および撹拌搬送部材４２に伝達されず、トナー補給ローラ３０のみを回転させる状態となる。なお、移動止部材７９は、コイルばね部材８０の弾性力によって、支持棒部材７８が第２支持プレート７７から抜けないようにしている。

したがって、カム駆動源８３、偏心カム８２、アイドルギア７４、カム当り板８１、支持棒部材７８、移動止部材７９およびコイルばね部材８０は、現像ローラ２４、撹拌搬送部材４２およびトナー補給ローラ３０を回転させる状態と、トナー補給ローラ３０のみを回転させる状態とを切換える切換手段４５を構成する。

図５は、切換手段４５の切換動作を制御する電気的構成を示すブロック図である。前述のようにトナー量検知手段４３による現像槽２３中のトナー量の検知結果は制御手段４６に与えられ、制御手段４６は、トナー量検知手段４３の検知出力に応答し、切換手段４５の動作を制御する。

制御手段４６は、たとえば中央処理装置（ＣＰＵ）を備えるマイクロコンピュータなどによって実現される処理回路である。制御手段４６には、記憶部であるメモリ８５が設けられる。メモリ８５は、特にその態様が限定されるものではなく、公知のリードオンリィメモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）またはハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などを使用することができる。

メモリ８５には、制御手段４６が現像装置４０の全体を動作させるためのプログラム、
切換手段４５を動作開始させるためのトナー量の臨界値データ、切換手段４５の偏心カム８２を１８０度ずつ正確に回転（角変位）させるためのカム駆動源８３の駆動量データなどが、予めストアされる。

ここで、切換手段４５を動作開始させるためのトナー量の臨界値データとは、現像槽２３に収容されるトナーが、空ではないけれども、現像動作特にトナー濃度の高い画像の現像動作継続には適当でない程度まで減少した量であり、現像装置の機種ごとに予め稼動試験をしてフォトセンサ６５によるｏｎ／ｏｆｆ検知周期と現像槽２３に収容されるトナー残量との関係から定めることができる。このようなトナー量の臨界値に達した状態をニアエンドと呼ぶことがある。

現像装置４０において、現像動作中に、トナー量検知手段４３によってトナー量が検知されると、その検知出力が制御手段４６に与えられる。制御手段４６は、検知結果をメモリ８５から読出したニアエンドのトナー量と比較し、検知結果がニアエンドに達しているとき、切換手段４５のカム駆動源８３に対して動作指令を出力する。その動作指令は、メモリ８５から読出したカム駆動源８３の駆動量データに基づいて、非偏心部８２ｂがカム当り板８１に当接する位置に来るように、すなわちアイドルギア７４が、補給ローラギア７３および撹拌搬送ギア７２との噛合から離脱するように、偏心カム８２を回転（角変位）駆動させるものである。

切換手段４５によるこの切換動作によって、現像ローラ２４、撹拌搬送部材４２およびトナー補給ローラ３０が共に回転される状態から、トナー補給ローラ３０のみが回転される状態に切換わる。このことによって、現像動作は停止され、現像動作が停止された状態でトナー補給ローラ３０のみが回転してトナー補給容器２９から現像槽２３へトナーが補給される。

したがって、純然たるニアエンド検知時には、トナー補給容器２９から現像槽２３へトナーが補給されてトナー量が回復し、ニアエンドが検知されたけれども実際は現像槽２３中でブロッキングが生じている場合でも、トナー補給容器２９から現像槽２３へトナーが強制的に補給され、補給されたトナーの圧力の作用でブロッキングが解消されるので、現像槽２３中に収容されるトナー量を正しい値に迅速に回復させることができる。

本実施形態では、トナー補給ローラ３０のみが回転して、トナー補給容器２９から現像槽２３へトナーを補給している間、撹拌搬送部材４２が回転停止しているので、トナー量検知手段４３によって、現像槽２３中に収容されるトナー量が、現像動作可能な程度に回復したことを検知することができない。

これをカバーするために、たとえば現像装置４０にタイマーなどを備えるようにし、トナー補給ローラ３０のみの回転動作が開始後、タイマーでの計時を開始し、計時時間がメモリ８５にストアされている予め定める時間（トナーの補給に充分な時間）に達したとき、制御手段４６が切換手段４５に動作指令を出力し、偏心カム８２をその偏心突出部８２ａがカム当り板８１に当接する位置まで回転（角変位）させ、アイドルギア７４が補給ローラギア７３および撹拌搬送ギア７２と噛合するようにして、現像動作可能なように復帰させる構成であってもよい。または、トナー補給ローラ３０の回転回数を検出し、トナー補給ローラ３０のみを回転させる状態におけるトナー補給ローラ３０の回転回数が、メモリ８５にストアされている予め定める回数（トナーの補給に充分な回数）に達したとき、アイドルギア７４が補給ローラギア７３および撹拌搬送ギア７２と噛合するように、制御手段４６が切換手段４５に動作指令を出力する構成であってもよい。

図６は、本発明の実施の第２形態である現像装置に備わる駆動手段４４および切換手段９１の構成を示す図である。本実施の形態の現像装置は、切換手段９１に備わる偏心カム９２を除いて、実施の第１形態の現像装置４０と同じに構成されるので、全体構成図を省くとともに、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。

本実施形態の現像装置において注目すべきは、切換手段９１に備わる偏心カム９２が、偏心突出部９２ａにおける先端部が平坦部分９２ａ１を有する形状に形成されることである。偏心カム９２が平坦部分９２ａ１を有するように形成されることによって、偏心カム９２の平坦部分９２ａ１でカム当り板８１を押圧してアイドルギア７４を補給ローラギア７３および撹拌搬送ギア７２と噛合させるとき、カム当り板８１を安定的に押圧して支持棒部材７８すなわちアイドルギア７４が、偏心カム９２に対して近接離反する方向に振れることを防止できるので、一層安定した現像動作を実現することができる。

図７は、本発明の現像装置を備える本発明のもう一つの実施形態である画像形成装置１００の構成を簡略化して示す図である。図７に示す画像形成装置１００は、たとえば本発明の実施の第１形態の現像装置４０を備える電子写真方式のフルカラープリンタである。

画像形成装置１００は、たとえばパーソナルコンピュータなどの外部装置で創出されて伝達される画像情報に応じて、記録紙などの記録媒体上にフルカラーまたはモノクロの画像を形成するものであり、露光ユニット１０１、現像装置４０、電子写真感光体１９、帯電器１０２、クリーニングユニット１０３、転写搬送ベルトユニット１０４、定着ユニット１０５、用紙搬送路Ｓ，Ｓ１、給紙トレイ１０６、第１および第２排紙トレイ１０７，１０８を含んで構成される。

この画像形成装置１００は、フルカラープリンタであり、画像情報が、ブラック（ｂ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、イエロー（ｙ）の各色を用いるカラー画像に応じたものである。したがって、露光ユニット１０１、現像装置４０、電子写真感光体１９、帯電器１０２、クリーニングユニット１０３および転写搬送ベルトユニット１０４に備えられる転写ローラ１１３は、各色に対応してそれぞれ４つ設けられる。ここでは、各色に応じて４つずつ設けられる各部は、各色を表すアルファベットを参照符号の末尾に付して区別し、総称する場合は数学のみで表す。

帯電器１０２、露光ユニット１０１、現像装置４０、転写ローラ１１３、クリーニングユニット１０３は、電子写真感光体１９まわりに、この順序で配置される。帯電器１０２は、電子写真感光体１９の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、チャージャー型、ローラ型またはブラシ型などのいずれが用いられてもよい。

露光ユニット１０１としては、たとえばレーザ照射部および反射ミラーを備えるレーザスキャニングユニットが用いられる。露光ユニット１０１は、一様な電位に帯電された電子写真感光体１９の表面を画像情報に応じて露光し、その表面に静電潜像を形成する。現像装置４０は、電子写真感光体１９の表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像し、可視像であるトナー像を形成する。クリーニングユニット１０３は、電子写真感光体１９の表面から記録媒体上へ転写しきれずに残留するトナーを、電子写真感光体１９の表面から除去し回収する。

転写搬送ベルトユニット１０４は、電子写真感光体１９の下方に配置され、転写ベルト１０９、転写ベルト駆動ローラ１１０、転写ベルトテンションローラ１１１、転写ベルト従動ローラ１１２、転写ローラ１１３（ｂ，ｃ，ｍ，ｙ）および転写ベルトクリーニングユニット１１４を含む。転写ベルト駆動ローラ１１０、転写ベルトテンションローラ１１１、転写ベルト従動ローラ１１２は、転写ベルト１０９を張架し、転写ベルト駆動ローラ１１０の回転駆動によって、転写ベルト１０９を矢符１１５方向へ回転駆動させる。

矢符１１５方向へ回転駆動される転写ベルト１０９は、各電子写真感光体１９に接触するように設けられ、転写ベルト１０９によって搬送される記録媒体が、転写ベルト１０９と電子写真感光体１９との間を通過する際、電子写真感光体１９の表面に形成されたトナー像が記録媒体上へ転写される。フルカラー画像の場合、各電子写真感光体１９で形成される各色のトナー画像が、記録媒体上に順次重ねて転写されることによって、フルカラーに形成される。転写ローラ１１３は、転写ベルト１０９を介して電子写真感光体１９に対向するように配置される。転写ローラ１１３には、トナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加され、この転写バイアスによって電子写真感光体１９表面のトナー像が記録媒体へ転写される。

転写ベルトクリーニングユニット１１４は、転写ベルト１０９の外周に接触するように設けられる。電子写真感光体１９との接触によって転写ベルト１０９に付着したトナーは、記録媒体の裏面を汚染する原因となるので、転写ベルトクリーニングユニット１１４が、転写ベルト１０９表面のトナーを除去し回収する。

定着ユニット１０５は、転写ベルト１０９よりも記録媒体の搬送方向下流側に設けられ、加熱ローラ１１６および加圧ローラ１１７と、加熱ローラ１１６の加熱源、加熱ローラ１１６の温度を検知するセンサおよび加熱ローラ１１６が所定の温度になるように加熱源の動作を制御する制御部などを含む。加熱ローラ１１６と加圧ローラ１１７とは、互いに押圧状態で記録媒体を挟圧搬送することができるように設けられる。定着ユニット１０５は、記録媒体が加熱ローラ１１６と加圧ローラ１１７とで形成されるニップ部を通過する際、トナー像を加熱および加圧して記録媒体に定着させ、堅牢な記録画像とする。

トナー像が記録される記録媒体たとえば記録紙は、給紙トレイ１０６に貯留される。本実施形態の画像形成装置１００では、給紙トレイ１０６は、装置下部に設けられる。給紙トレイ１０６に貯留される記録紙は、ピックアップローラ１１８によって１枚ずつ給紙トレイ１０６から取出され、用紙搬送路Ｓへ送出される。用紙搬送路Ｓへ送出された記録紙は、電子写真感光体１９、現像装置４０等を含んで構成される画像形成部の搬送方向手前に設けられるレジストローラ１１９で一旦保持される。レジストローラ１１９は、不図示のレジスト前検知センサの検知出力に応じて、電子写真感光体１９表面に形成されるトナー像の先端が記録紙の画像形成範囲の先端に整合するように、タイミングを同期させて記録紙を画像形成部へと搬送する。

画像形成部で記録紙上にトナー像が形成され、定着ユニット１０５でトナー像が定着された記録紙は、定着ユニット１０５の出側に設けられる搬送方向切換ガイド１２０によって、排紙経路が切換えられ、第１排紙トレイ１０７または第２排紙トレイ１０８のいずれかに排紙される。第１排紙トレイ１０７へ排紙される場合、もう一つの用紙搬送路Ｓ１を通って排紙される。なお、用紙搬送路Ｓ，Ｓ１には、搬送ローラ１２１が設けられ、経路上の記録紙を所定の方向へ搬送する。

以下画像形成装置１００における画像形成動作について簡単に説明する。給紙トレイ１０６からピックアップローラ１１８でピックアップされた記録紙が用紙搬送路Ｓへ送出され、レジストローラ１１９で保持される。この間、画像形成部では、電子写真感光体１９の表面を帯電器１０２で一様な電位に帯電させ、露光ユニット１０１で画像情報に応じて露光して静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置４０によって現像されてトナー像が形成される。電子写真感光体１９の表面に形成されるトナー像の先端と、記録紙の画像形成範囲の先端とが整合するように、タイミングを同期させてレジストローラ１１９が記録紙を転写ベルト１０９へと送り込む。

転写ベルト１０９で搬送される過程において、記録紙上には、各電子写真感光体１９から各色のトナー像が順次積層転写されてフルカラー画像が形成される。トナー像が転写された記録紙は、定着ユニット１０５へ搬送され、定着ユニット１０５で定着処理されて堅牢な記録画像となり、第１または第２排紙トレイ１０７，１０８のいずれかに排紙され、一連の画像形成動作が終了する。

画像形成装置１００には、現像装置４０が備えられる。したがって、現像装置４０でニアエンドが検出された場合、現像ローラ２４および撹拌搬送部材４２の回転が停止されることによって現像動作が停止され、トナー補給ローラ３０のみが回転してトナー補給容器２９から現像槽２３へとトナーが補給される。このことによって、現像槽２３へ現像に充分な量のトナーが補給され、また現像槽２３内でブロッキングが生じている場合でも補給されるトナーの供給圧力によってブロッキングを解消し、充分な量のトナーを現像に使用可能な状態とすることができる。

このような画像形成装置１００によれば、トナー量が不足の状態で静電潜像の現像を行うことが防止され、常に現像に充分な量のトナーを確保した状態で静電潜像の現像を行うことができるので、特にトナー濃度不足を発生することなく画質の良好な画像を継続して形成することが可能になる。

本発明の実施の第１形態である現像装置４０の構成を簡略化して示す断面図である。 現像部４１に備わる撹拌搬送部材４２の構成を簡略化して示す正面図である。 駆動伝達部材５７の分解図である。 駆動手段４４および切換手段４５の構成を簡略化して示す図である。 切換手段４５の切換動作を制御する電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第２形態である現像装置に備わる駆動手段４４および切換手段９１の構成を簡略化して示す図である。 本発明の現像装置を備える本発明のもう一つの実施形態である画像形成装置１００の構成を簡略化して示す図である。 現像装置の撹拌部材１に設けられる従来の現像剤量検知手段２の構成を簡略化して示す正面図である。 撹拌部材の回転速度により現像剤量の検知を行う従来の現像装置１１の典型的な構成例を示す断面図である。

符号の説明

２０，４０ 現像装置
２１，４１ 現像部
２２ トナー補給部
２３ 現像槽
２４ 現像ローラ
２５ 層厚規制部材
２６ 供給ローラ
２７，４２ 撹拌搬送部材
２９ トナー補給容器
３０ トナー補給ローラ
３１ トナー補給口
４３ トナー量検知手段
４４ 駆動手段
４５ 切換手段
４６ 制御手段
１００ 画像形成装置

Claims (4)

1. 電子写真方式で画像形成する画像形成装置に搭載される現像装置において、
   現像剤を収容する現像槽と、
   現像槽に回転自在に支持されて、画像形成装置に設けられる電子写真感光体の表面に形成される静電潜像に現像剤を供給して現像する現像ローラと、
   現像槽に回転自在に支持されて、現像ローラに現像剤を供給する撹拌搬送部材と、
   現像剤を収容し、現像槽に対して現像剤を補給する現像剤補給容器と、
   現像剤補給容器に回転自在に支持され、回転することによって現像剤を現像槽へ補給する現像剤補給ローラと、
   現像剤補給ローラ、撹拌搬送部材および現像ローラを回転させる駆動手段と、
   駆動手段の状態を、駆動源によって回転駆動される現像剤補給ローラの回転力を伝達することで撹拌搬送部材および現像ローラを回転させる第一状態、または、駆動源によって回転駆動される現像剤補給ローラの回転力を伝達せず現像剤補給ローラのみを回転させる第二状態に切換える切換手段と、
   現像槽内に収容される現像剤の量を検知する現像剤量検知手段と、
   現像剤量検知手段の検知出力に応答して切換手段を制御し、
   現像槽内のトナー量が減少した場合には前記駆動手段の状態を前記第二状態に切換え、
   前記第二状態に切換えた後、一定の時間経過後または前記現像剤補給ローラの一定回数回転後に前記駆動手段の状態を前記第一状態に切換えるように、切換え動作を制御する制御手段とを含むことを特徴とする現像装置。
2. 現像剤量検知手段は、
   撹拌搬送部材が回転する回転速度を検知することによって、現像槽内に収容される現像剤の量を検知することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 切換手段は、
   現像剤補給ローラの回転軸部材に設けられる補給ローラギアと、撹拌搬送部材の回転軸部材に設けられる撹拌搬送部材ギアまたは現像ローラの回転軸部材に設けられる現像ローラギアとに噛合可能、かつ噛合状態からの離脱可能に設けられるアイドルギアと、
   回転動作することによってアイドルギアをその回転軸線方向に往復移動させるように設けられる偏心カムであって、アイドルギアを、補給ローラギアと撹拌搬送部材ギアまたは現像ローラギアとを噛合させ、また噛合状態から離脱させる偏心カムとを含むことを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
4. 前記請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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