JP4557782B2

JP4557782B2 - 現像装置

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Publication number: JP4557782B2
Application number: JP2005123726A
Authority: JP
Inventors: 二三十溝口; 圭二加藤; 渉吉田; 淳志井上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: JP2006301348A

Description

本発明は、現像槽内に残っている現像剤の残量を検出する機能を有する現像装置に関する。

現像装置は、現像槽に貯留している現像剤が尽きた段階で、新しい現像装置と交換する必要がある。そのため、現像装置には、現像槽に貯留している現像剤の残量を検出するための現像剤検知機構が設けられている。

このような現像剤検知機構に関する技術として、図１０に示す現像剤検知機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この現像剤検知機構は、現像槽（以下「トナー槽」という。）２００の内部に堆積されている現像剤（以下「トナー」という。）を図示しない現像ローラに送るコの字型のトナー攪拌部材２０１を備えており、さらに、その一端に、この部材を支持する回転軸２０２、及び外力により回転軸２０２を回転させるギア２０３を備えている。

また、トナー攪拌部材２０１の他端には、フォトセンサ２０４の間を通過するスリット板２０５が設けられている。このスリット板２０５は、複数のスリットを有する円盤である。また、フォトセンサ２０４には発光部及び光検知部が対向配置されており、スリット板２０５がこれらの間を通過するように設定されている。従って、フォトセンサ２０４の光検知部は、スリット板２０５のスリットがフォトセンサ２０４を通過する際に、ＯＮとなる（発光部からの光を受ける）ようになっている。

そして、このトナー槽２００では、コの字型のトナー攪拌部材２０１が回転することによって内部のトナーを攪拌し、その一部を現像ローラに送るようになっている。また、この攪拌の際、トナー攪拌部材２０１のトナー（トナー溜まり）にトナー攪拌部材２０１が侵入するときには、トナーによる抵抗を受けるため、その回転速度が一瞬遅くなる。従って、トナー攪拌部材２０１とともに回転しているスリット板２０５が、フォトセンサ２０４を通過する速度も遅くなる。このため、フォトセンサ２０４における光検出の周期（スリットの通過周期に相当）が長くなる。

一方、トナー攪拌部材２０１がトナーから脱出するときには、トナーの抵抗が急になくなるため、回転速度が一瞬早くなる。従って、スリット板２０５がフォトセンサ２０４を通過する速度も同様に早くなり、フォトセンサ２０４の光検出周期が短くなる。

また、トナー攪拌部材２０１によるトナーへの侵入から脱出までの時間は、収容しているトナー量（トナー残量）が多いほど長くなる。従って、このトナー槽２００では、フォトセンサ２０４における光検出周期の変化をモニターすることで、トナー残量を推測することが可能となっている。
特開２００４−１２８９３号公報

ところで、記録紙への印刷画像は、一般的に記録紙の端部分よりも中央部に画素が集中している場合が多い。そのため、トナー槽２００内のトナーは、その中央部分が多く消費され、両端部の消費が少ないため、トナー槽２００内のトナーは全体としてトナーレベルにレベル差が生じ、印刷時に濃度ムラが発生するといった問題があった。

しかしながら、上記従来の現像剤検知機構では、トナー撹拌部材２０１によってトナー槽２００内のトナーを単に撹拌しているだけであり、トナーを横方向に搬送する能力は有していない。つまり、トナー槽２００内の幅方向全体のトナーレベルを均一にする能力は有していない。そのため、トナー槽２００の中央部と両端部とでトナーレベルに極端な差が生じてしまった場合には、トナー残量の検知誤差が生じる可能性があり、検知精度が十分に確保できない場合があるといった問題があった。

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、トナーを撹拌搬送する攪拌搬送部材の重量バランスを偏心させることで、上記従来技術のトナー撹拌部材としての機能を持たせ、トナーを搬送する能力と撹拌する能力とを兼ね備えた検知精度の高い現像剤検知機構を有する現像装置を提供することにある。

本発明の現像装置は、回転中心に対して偏心して重量配分なされた現像剤を攪拌搬送する撹拌搬送部材と、前記撹拌搬送部材を回転駆動するための離接可能な駆動伝達部材と、前記撹拌搬送部材の回転状態を検出する回転検出器とを備え、前記撹拌搬送部材として、前記攪拌搬送部材の回転軸となる第１螺旋状部材と、前記第１螺旋状部材に対して平行であって離間して設けられた第２螺旋状部材とを備え、前記攪拌搬送部材の重心が前記第１及び第２螺旋状部材の間にあって、前記第１及び第２螺旋状部材が互いに逆方向に巻いているものを用い、前記回転検出器により検出される回転状態により現像剤の残量を検出している。

上記構成の現像装置によれば、撹拌搬送部材は回転中心に対して偏心して重量配分されている。具体的には、撹拌搬送部材は、攪拌搬送部材の回転中心に沿って支持された互いに逆方向に巻く少なくとも２本の螺旋状部材を有しており、片方の螺旋状部材が回転中心よりも上側に位置するときに、重量配分の偏心により該片方の螺旋状部材にモーメントが作用して、撹拌搬送部材が回転する様になっている。

また、駆動伝達部材は、外力により撹拌搬送部材の回転軸に回転力を与える離接可能なクラッチ構造となっている。つまり、撹拌搬送部材の片方の螺旋状部材が最下部の位置から最上部の位置まで一方向に１８０度回転するときは、外力を伝達する側の伝達機構部が、外力を受け取る回転軸側に設けられた被伝達機構部を一方向に押し上げるように係合して回転力が伝達される。一方、片方の螺旋状部材が最上部から一方向側にさらに少し回転すると、この片方の螺旋状部材による偏心荷重によって撹拌搬送部材はその回転速度を上げて回転する。つまり、片方の螺旋状部材が最上部に達してから最下部まで一方向に回転するときには、外力より受ける回転速度より、この片方の螺旋状部材による偏心荷重によって撹拌搬送部材が回転する回転速度の方が速くなり、外力を伝達する側の伝達機構部と、回転軸側に設けられた被伝達機構部との係合が解除されることになる。

このような回転速度の差、つまり、片方の螺旋状部材が最下部から最上部まで一方向に１８０度回転するときの撹拌搬送部材の回転速度と、最上部から最下部まで一方向に１８０度回転するときの撹拌搬送部材の回転速度との差は、現像槽に現像剤がほとんど残っていないときに生じるものであり、現像槽に現像剤が十分残っている場合には生じない。すなわち、現像槽に現像剤が十分残っており、撹拌搬送部材が現像剤に埋没している状態では、片方の螺旋状部材は現像剤による負荷を受けることになる。そのため、片方の螺旋状部材が最上部から一方向側にさらに少し回転することによって、片方の螺旋状部材による偏心荷重が撹拌搬送部材に加わったとしても、この偏心荷重を打ち消すだけの負荷が現像剤から該片方の螺旋状部に加えられることになる。その結果、片方の螺旋状部材が最上部から最下部まで一方向に１８０度回転する間も、外力を伝達する側の伝達機構部が、回転軸側に設けられた被伝達機構部を一方向に押し下げるように係合して回転力が伝達されることになる。つまり、現像槽に現像剤が十分残っている場合には、片方の螺旋状部材による荷重に関係なく、撹拌搬送部材は常に一定の回転速度で回転することになる。

以上の説明からも分かるように、撹拌搬送部材は、現像槽内の現像剤の残量によって、１回転するときの回転速度パターンが異なることになる。従って、この回転速度パターンを回転検出器によって検出することで、現像剤の残量を検出することが可能となる。この場合、回転検出器が設けられているのは撹拌搬送部材であり、撹拌搬送部材は現像槽内の現像剤を例えば両端部から中央部に向かって搬送する能力を有しているため、現像槽内の現像剤は粉圧が均一化され、かつ常に平坦に均されることになる。そのため、良好な画質を維持できるとともに、従来技術のような検出誤差も発生せず、現像剤の残量を精度良く検出することが可能となる。

また、撹拌搬送部材として、該攪拌搬送部材の回転中心に沿って支持された互いに逆方向に巻く少なくとも２本の螺旋状部材を用いている。この撹拌搬送部材を回転させると、その回転中心周りに各螺旋状部材が回転し、一方の螺旋状部材により現像剤が回転中心に沿う一方向に搬送されると共に、他方の螺旋状部材により現像剤が回転中心に沿う逆方向に搬送される。つまり、現像剤が回転中心に沿う一方向と逆方向に同時に搬送される。これにより、現像槽内の現像剤のレベル面が平坦に均されることになり、より良好な画質を維持できるとともに、現像剤の残量をより精度良く検出することができる。

本発明の現像装置によれば、回転中心に対して偏心して重量配分なされた現像剤を攪拌搬送する撹拌搬送部材と、撹拌搬送部材を回転駆動するための離接可能な駆動伝達部材と、撹拌搬送部材の回転状態を検出する回転検出器とを備えた構成としたので、現像槽内の現像剤は粉圧が均一化され、かつ常に平坦面に均されることになるため、良好な画質を維持できるとともに、現像剤の残量を精度良く検出することができる。また、撹拌搬送部材として、該攪拌搬送部材の回転中心に沿って支持された互いに逆方向に巻く少なくとも２本の螺旋状部材を用いているので、現像槽内の現像剤は粉圧がさらに均一化され、かつさらに平坦面に均されることになるため、より良好な画質を維持できるとともに、現像剤の残量をより精度良く検出することができる。

以下、本発明の実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置について、図面を参照して説明する。

−画像形成装置全体の説明−
図１は、本実施形態に係るカラー画像形成装置としてのデジタルカラー複写機（以降、単に複写機と称する）１００の構成を示す概略断面図である。

この複写機１００は、外部から伝達された画像データに応じて、所定のシート（記録用紙）に対して多色及び単色の画像を形成するものであり、露光ユニット１、現像装置２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナユニット４、転写搬送ベルトユニット８、定着ユニット１２、用紙搬送路Ｓ、給紙トレイ１０及び排紙トレイ１５，３３等により構成されている。

なお、本複写機１００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、露光ユニット１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）、現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、帯電器５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、クリーナユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，３ｄ）は各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれａがブラックに、ｂがシアンに、ｃがマゼンタに、ｄがイエローに設定され４つの画像ステーションが構成されている。

感光体ドラム３は、本複写機１００のほぼ中心部に配置（装着）されている。

帯電器５は、感光体ドラム３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、接触型であるローラ型やブラシ型の帯電器のほか、図１に示すようにチャージャー型の帯電器が用いられる。

露光ユニット１は、発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドや、レーザ照射部及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いる。そして、帯電された感光体ドラム３を、入力される画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有するものである。

現像装置２は、それぞれの感光体ドラム上に形成された静電潜像を（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）のトナーにより顕像化するものである。クリーナユニット４は、現像・画像転写後における感光体ドラム上の表面に残留したトナーを、除去・回収するものである。

感光体ドラム３の下方に配置されている転写搬送ベルトユニット８は、転写ベルト７、転写ベルト駆動ローラ７１、転写ベルトテンションローラ７３、転写ベルト従動ローラ７２，７４、転写ローラ６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）、及び転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。

転写ベルト駆動ローラ７１、転写ベルトテンションローラ７３、転写ローラ６、転写ベルト従動ローラ７２，７４等は、転写ベルト７を張架し、転写ベルト７を矢印Ｂ方向に回転駆動させるものである。

転写ローラ６は、転写ベルトユニット８の図示しないハウジングの転写ローラ取付部に回転可能に支持されており、感光体ドラム３のトナー像を、転写ベルト７上に吸着されて搬送されるシート（記録用紙）に転写するための転写バイアスを与えるものである。

転写ベルト７は、それぞれの感光体ドラム３に接触するように設けられている。そして、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像をシート（記録用紙）に順次重ねて転写することによって、カラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。この転写ベルトは、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

感光体ドラム３からシート（記録用紙）へのトナー像の転写は、転写ベルト７の裏側に接触している転写ローラ６によって行われる。転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。転写ローラは、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、記録紙（シート）に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では転写電極として転写ローラ６を使用しているが、それ以外にブラシなども用いられる。

また、感光体ドラム３との接触により転写ベルト７に付着したトナーは、記録紙の裏面を汚す原因となるために、転写ベルトクリーニングユニット９によって除去・回収されるように設定されている。転写ベルトクリーニングユニット９には、転写ベルト７に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する転写ベルト７は、裏側から転写ベルト従動ローラ７４で支持されている。

給紙トレイ１０は、画像形成に使用するシート（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、本複写機１００の画像形成部の下側に設けられている。また、本複写機１００の上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのトレイであり、本複写機の側部に設けられている排紙トレイ３３は、画像形成済みのシートをフェイスアップで載置するためのトレイである。

また、本複写機１００には、給紙トレイ１０のシートを転写搬送ユニット８や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に送るための、Ｓの字形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。さらに、給紙トレイ１０から排紙トレイ１５及び排紙トレイ３３までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１６、レジストローラ１４、定着部１２、搬送方向切換えガイド３４、シートを搬送する搬送ローラ３６等が配されている。

搬送ローラ３６は、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数個設けられている。ピックアップローラ１６は、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０から、シートを１枚ずつ用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。

搬送方向切換えガイド３４は、側面カバー３５に回転可能に設けられており、実線で示す状態から破線で示す状態にすることにより、搬送路Ｓの途中からシートを分離し、排紙トレイ３３にシートを排出できるようになっている。実線で示す状態の場合には、シートは定着ユニット１２と側面カバー３５、搬送切換えガイド３４の間に形成される搬送部Ｓ´（用紙搬送路Ｓの一部）を通り上部の排紙トレイ１５に排出される。

また、レジストローラ１４は、用紙搬送路Ｓを搬送されているシートを一旦保持するものである。そして、感光体ドラム３上のトナー像をシートに良好に多重転写できるように、感光体ドラム３の回転にあわせて、シートをタイミングよく搬送する機能を有している。

すなわち、レジストローラ１４は、図示しないレジスト前検知スイッチの出力した検知信号に基づいて、各感光体ドラム３上のトナー像の先端をシートにおける画像形成範囲の先端に合わせるように、シートを搬送するように設定されている。

定着ユニット１２は、ヒートローラ３１、加圧ローラ３２等を備えており、ヒートローラ３１及び加圧ローラ３２は、シートを挟んで回転するようになっている。

また、ヒートローラ３１は、図示しない温度検出器からの信号に基づき、制御部によって所定の定着温度となるように制御されており、加圧ローラ３３とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、シートに対して熱定着させる機能を有している。

なお、多色トナー像の定着後のシートは、搬送ローラ３６によって用紙搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態で（多色トナー像を下側に向けて）、排紙トレイ１５上に排出されるようになっている。

−本発明に係わる現像装置の説明−
図２は、本発明に係わる現像装置２を拡大して示す概略断面図である。

この現像装置２は、現像槽２０の内部に、感光体ドラム３と対峙する形で現像ローラ２１が水平に配置（紙面に対して垂直に配置）されており、この現像ローラ２１に接触する形でトナー供給ローラ２２が水平に配置されている。また、現像ローラ２１には、ローラに付着したトナーの層圧を規制するための層圧規制ブレード２３が設けられている。そして、このように配置されたトナー供給ローラ２３の上部近傍、及び層圧規制ブレード２３の近傍に、トナーを攪拌搬送する攪拌搬送部材２４が水平に配置された構成となっている。本実施形態では、この攪拌搬送部材２４が回転中心に対して偏心して重量配分されている。

図３は、上記構成の現像装置の現像剤検知機構部の説明図である。

攪拌搬送部材２４は、この攪拌搬送部材２４の回転軸となる第１螺旋状部材２４ａと、この第１螺旋状部材２４ａに対して平行な第２螺旋状部材２４ｂとを備えており、第２螺旋状部材２４ｂが回転軸から離間しているため、攪拌搬送部材２４の重心が回転軸から偏心した位置、つまり第１及び第２螺旋状部材２４ａ,２４ｂの間にある。このため、第２螺旋状部材２４ｂが回転中心よりも上側に位置するときには、重心位置の偏心により第２螺旋状部材２４ｂにモーメントが作用して、撹拌搬送部材２４が下側に回転する
また、第１及び第２螺旋状部材２４ａが互いに逆方向に巻いている。このため、攪拌搬送部材２４の回転軸である第１螺旋状部材２４ａが一方向に回転し、第２螺旋状部材２４ｂが第１螺旋状部材２４ａ周りに同一方向に回転すると、第１螺旋状部材２４ａの回転により現像槽２０内のトナーが矢印Ａの方向に搬送されつつ攪拌され、また第２螺旋状部材２４ｂの回転により現像槽２０内のトナーが矢印Ａとは逆方向に搬送されつつ攪拌される。これにより、現像槽２０内のトナーのレベル面が平坦に均されることになり、より良好な画質を維持できるとともに、トナーの残量をより精度良く検出することができる。

攪拌搬送部材２４の回転軸となる第１螺旋状部材２４ａの一端部（図３では右端部）には、駆動伝達部材２７が設けられている。この駆動伝達部材２７は、外力により回転軸の第１螺旋状部材２４ａに回転力を与える離接可能なクラッチ構造となっており、第１螺旋状部材２４ａ側に取り付けられた円盤状の被回転板２５と、図示しない外力を伝達する側の円盤状の伝達回転板２６とからなる。被回転板２５には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、伝達回転板２６の対向面側の周縁部の１箇所に係合ピン２５ａが設けられている。一方、伝達回転板２６には、図４（ｃ），（ｄ）に示すように、被回転板２５の対向面側に、回転中心を通るように対角線状に突出形成された係合片２６ａが設けられている。

図５は、上記構成の駆動伝達部材２７によって攪拌搬送部材２４が回転する様子を示している。ただし、この例では、係合ピン２５ａと第２螺旋状部材２４ｂとが、被回転板２５の回転中心を介して対角線状に対峙する位置に設けられている場合について説明する。

第２螺旋状部材２４ｂが、図５（ａ）に示す最下部の位置から、図５（ｂ）の位置を経て、図５（ｃ）に示す最上部の位置まで一方向（時計方向）に１８０度回転するときは、外力を伝達する伝達回転板２６の係合片２６ａが被回転板２５の係合ピン２５ａを一方向（時計方向）に押し下げるように常に係合して回転する。

この後、現像層２０内にトナーが無い場合には、図５（ｄ）に示すように、第２螺旋状部材２４ｂが最上部から一方向（時計方向）側にさらに少し回転すると、第２螺旋状部材２４ｂによる偏心荷重によって攪拌搬送部材２４はその回転速度を上げて回転する。つまり、第２螺旋状部材２４ｂが最上部に達してから最下部まで一方向（時計方向）に回転するときには、外力より受ける回転速度より、第２螺旋状部材２４ｂによる偏心荷重によって攪拌搬送部材２４が回転する回転速度の方が速くなり、その結果図５（ｄ），（ｅ）に示すように、係合ピン２５ａが係合片２６ａから離れた状態（すなわち、係合が解除された状態）で自由回転することになる。つまり、現像層２０内にトナーが無い場合（残り少ない場合）には、攪拌搬送部材２４は１回転する間に、回転速度の速い期間と遅い期間とが生じることになる。

一方、現像層２０内にトナーが有る場合（すなわち、攪拌搬送部材２４がトナーに埋没している場合）には、第２螺旋状部材２４ｂが最上部から一方向（時計方向）側にさらに少し回転することによって、第２螺旋状部材２４ｂによる偏心荷重が攪拌搬送部材２４に加わったとしても、この偏心荷重を打ち消すだけの負荷がトナーから第２螺旋状部材２４ｂに加えられることになる。その結果、図５（ｄ′），（ｅ′）に示すように、第２螺旋状部材２４ｂが最上部から最下部まで一方向（時計方向）に１８０度回転する間も、係合片２６ａが係合ピン２５ａを一方向（時計方向）に押し上げるように係合関係を保って回転することになる。つまり、現像槽２０にトナーが十分残っている場合には、第２螺旋状部材２４ｂによる荷重に関係なく、攪拌搬送部材２４は外力の回転力により常に一定の回転速度で回転することになる。

以上の説明からも分かるように、攪拌搬送部材２４は、現像槽２０内のトナーの残量によって、１回転するときの回転速度パターンが異なることになる。従って、この回転速度パターンを検出することで、トナーの残量を検出することが可能となる。

そのため、図３に示すように、攪拌搬送部材２４と駆動伝達部材２７との間に、攪拌搬送部材２４の回転を検出するための回転検出器２８が設けられている。この回転検出器２８は、断面凹部形状に形成されたケース本体内に、凹溝部２８ａを介して発光素子と受光素子を対向配置した透過型のフォトカプラである。この回転検出器２８は、凹溝部２８ａを第１螺旋状部材２４ａの回転軸の軸心に向けて開口するように配置されている。一方、この凹溝部２８ａの開口に対向する第１螺旋状部材２４ａの回転軸には、図４（ｂ）に破線で示すように、扇形状に形成された検知板２８ｂが設けられており、この検知板２８ｂが、回転検出器２８の凹溝部２８ａ内を通過することで、攪拌搬送部材２４の回転を検出するようになっている。

上記したように、攪拌搬送部材２４の回転速度パターンは、現像槽２０内にトナーが有る場合と無い場合とで異なることになる。

図６は、上記構成の回転検出器２８によって攪拌搬送部材２４の回転を検出したときの検出波形を示しており、同図（ａ）がトナー有りの場合、同図（ｂ）がトナー無しの場合である。ただし、この信号波形は、検知板２８ｂが回転検出器２８の凹溝部２８ａを通過しているとき、つまり回転検出器２８がオフ状態のときを「Ｈ」レベルの信号として示している。図６に示すように、トナー有りのときと、トナー無しのときでは、「Ｈ」レベルの期間が異なっている（ｔ１１＞ｔ１２）。従って、この「Ｈ」レベルの期間の違いにより、現像槽２０内にトナーが有るか無いかを検出することができる。つまり、トナーが十分あって攪拌搬送部材２４がトナーに埋没している状態では、図６（ａ）に示す信号が検出され、トナーの残量が少なくなり、攪拌搬送部材２４がトナーの上面より上に露出している状態では、図６（ｂ）に示す信号が検出されることになる。この回転検出器２８では、検知板２８ｂが扇形状をしているため、攪拌搬送部材２４の１回転で１パルスの信号が検出されるだけであり、基本的にトナー残量が有るか無いかの検出のみである。ただし、「Ｈ」レベルの期間の変化を計測することにより、トナーの残量レベルがどのレベルであるのかを検出することも可能であるが、精度としては低いものにならざるを得ない。

図７は、検知板２８ｃの他の実施例を示している。この例では、検知板２８ｃを円盤状とし、その全周に均等間隔で放射状のスリット部を複数形成したものである。検知板２８ｃをこのような形状とすることにより、回転検知器３８では、攪拌搬送部材２４の１回転につき複数パルスを検出することが可能となる。

図８は、このときの検出パルスの信号波形の様子を示しており、同図（ａ）がトナー有りの場合、同図（ｂ）がトナー無しの場合である。ただし、この信号波形は、検知板２８ｃが回転検出器２８の凹溝部２８ａを通過しているとき、つまり回転検出器２８がオフ状態のときを「Ｈ」レベルの信号として示している。

トナー有りのとき、上記したように攪拌搬送部材２４はその１回転を一定速度で回転する。その結果、図８（ａ）に示すように、トナー有りのときには、検出パルスは一定の間隔で検出されることになる。

これに対し、トナー無しのとき、上記したように撹拌ローラ２４はその１回転のうち最初の半回転（１８０度）は一定速度で回転し、次の半回転（１８０度）は、第２螺旋状部材２４ｂの偏心荷重により回転速度が速くなる。その結果、図８（ｂ）に示すように、次の半回転では、最初の半回転に比べ、検出パルスのパルス幅及びパルス間隔が短くなっている。そして、この例では、次の半回転の中程で、検出パルスが途切れている。これは、現像槽２０内のトナーの上面が、攪拌搬送部材２４の第１螺旋状部材２４ａの回転軸のちょうど軸心当たりのレベルであるときの検出パルス波形である。つまり、図５（ｄ）に示すように、第２螺旋状部材２４ｂが最上部から一方向（時計方向）側にさらに少し回転すると、第２螺旋状部材２４ｂによる偏心荷重によって攪拌搬送部材２４はその回転速度を上げて回転する。その結果、図８（ｂ）の期間ｔ２１で示すように、検出パスルのパルス幅及びパルス間隔が短くなっている。そして、第２螺旋状部材２４ｂが最上部から一方向（時計方向）にほぼ９０度回転すると、第２螺旋状部材２４ｂがトナーの上面に到達し、トナーによって第２螺旋状部材２４ｂが受け止められる形となって搬送撹拌ローラ２４が回転を停止する。そのため、駆動伝達部材２７の伝達回転板２６の係合片２６ａが被回転板２５の係合ピン２５ａに追い付くまでの間（図８（ｂ）に示す期間ｔ２２）は、搬送撹拌ローラ２４の回転が停止し、その間は検出パルスも出力されない。ただし、この期間ｔ２２は、検知板２８ｃの停止位置により、検出パルスが「Ｈ」レベルとなる場合もある。そして、伝達回転板２６が９０度回転して係合片２６ａが係合ピン２５ａに追い付くと、再び係合ピン２５ａが係合片２６ａによって押される形となり、次の期間ｔ２３の間、回転検出器２８からは、最初の半回転のときと同じパルス幅及びパルス間隔の検出パスルが出力されることになる。

このように、トナー無しのとき（正確には、トナー残量が少なくなって、攪拌搬送部材２４がトナー埋没状態から露出し始めたとき）には、次の半回転の検出パルスの波形（パターン）が、最初の半回転の検出パスルの波形（パターン）と異なるパターンとなる。また、そのパターンも、トナーの上面が攪拌搬送部材２４に対してどの高さ位置にあるかによって、上記３つの期間ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３の割合が異なることになる。そのため、これらの期間の割合を判別することによって、トナー残量をより詳細に検出することが可能となる。

例えば、上記の期間ｔ２１とｔ２２との合計期間が、期間ｔ２３の期間とほぼ等しい場合には、現像槽２０内のトナーの上面が、攪拌搬送部材２４の回転軸である第１攪拌部材２４ａのちょうど軸心当たりの高さレベルであることが分かる。また、期間ｔ２１とｔ２２との合計期間が、期間ｔ２３に比べて非常に短い場合には、現像槽２０内のトナーの上面が、水平方向に配置されている攪拌搬送部材２４の上部が若干露出する程度の高さレベルであることが分かる。さらに、期間ｔ２１とｔ２２との合計期間が、期間ｔ２３に比べて非常に長い場合には、現像槽２０内のトナーの上面が、水平方向に配置されている攪拌搬送部材２４の下部近傍まで完全に露出する程度の高さレベルであることが分かる。

本実施形態では、回転検出器２８によって検知する検知板２８ｂ，２８ｃを攪拌搬送部材２４ａの第１螺旋状部材２４ａの回転軸に取り付けている。また、攪拌搬送部材２４の第１及び第２螺旋状部材２４ａ、２４ｂは、現像槽２０内のトナーを互いに逆方向に搬送しつつ攪拌する能力を有しているため、現像槽２０内のトナーは粉圧が均一化され、かつ常に平坦に均されることになる。そのため、良好な画質を維持できるとともに、従来技術のような検出誤差も発生せず、トナー残量を精度良く検出することが可能となる。また、本実施形態では、このような攪拌搬送部材２４をトナー供給ローラ２２の上部近傍に配置している。この部分に配置することで、トナー供給ローラ近傍、さらには層圧規制ブレード２３近傍のトナー粉圧を均一化でき、より安定した動作が可能となる。

＜現像剤検知機構部の他の構成例の説明＞
図９は、本発明に係わる現像装置２の現像剤検知機構部の他の構成例を示す説明図である。

この現像剤検知機構部は、図３の攪拌搬送部材２４の代わりに、攪拌搬送部材２４Ａを用いている。この攪拌搬送部材２４Ａでは、回転軸に対して第１及び第２螺旋状部材２４ａ,２４ｂを軸対象に設けている。この場合は、仮に第１及び第２螺旋状部材２４ａ,２４ｂが同一重量ならば、攪拌搬送部材２４Ａの重心が回転軸に一致して偏心することはない。このため、第２螺旋状部材２４ｂの端部にカウンターウェイト４１を設けて、攪拌搬送部材２４Ａの重心を回転軸から偏心した位置に設定している。これにより、現像槽２０内のトナーの残量に応じて、攪拌搬送部材２４Ａが１回転するときの回転速度パターンが異なり、この回転速度パターンを検出することで、トナーの残量を検出することが可能となる。

この様な攪拌搬送部材２４Ａが回転しても、第１及び第２螺旋状部材２４ａ、２４ｂが現像槽２０内のトナーを互いに逆方向に搬送しつつ攪拌するため、現像槽２０内のトナーは粉圧が均一化され、かつ常に平坦に均されることになる。

尚、第２螺旋状部材２４ｂ側にカウンターウェイト４１を設ける代わりに、第１螺旋状部材２４ａを合成樹脂等により形成して軽量化すると共に、第２螺旋状部材２４ｂを金属等により形成して重量化して、第１及び第２螺旋状部材２４ａ,２４ｂの重量差を設定し、攪拌搬送部材２４Ａの重心を回転軸から偏心した位置に設定しても良い。

更に、攪拌搬送部材として、３つ以上の螺旋状部材を回転軸に沿って設けたものを適用しても良い。

本発明の現像装置を搭載したカラー画像形成装置としてのデジタルカラー複写機の構成を示す概略断面図である。本発明の現像装置を拡大して示す概略断面図である。本発明の現像装置の現像剤検知機構部の一例を示す説明図である。伝達機構部の構造を示す説明図であり、（ａ）は伝達回転板の正面図、（ｂ）は伝達回転板の側面図、（ｃ）は被回転板の正面図、（ｄ）は被回転板の側面図である。駆動伝達部材によって攪拌搬送部材が回転する様子を順を追って示す説明図である。回転検出器によって攪拌搬送部材の回転を検出したときの検出波形を示しており、（ａ）がトナー有りの場合、（ｂ）がトナー無しの場合である。検知板の他の実施例を示す説明図である。回転検出器によって攪拌搬送部材の回転を検出したときの検出波形を示しており、（ａ）がトナー有りの場合、（ｂ）がトナー無しの場合である。本発明の現像装置の現像剤検知機構部の他の構成例を示す説明図である。従来の現像装置の現像剤検知機構部の一例を示す説明図である。

符号の説明

２現像装置
３感光体ドラム
２０現像槽
２１現像ローラ
２２トナー供給ローラ
２３層圧抑制ブレード
２４攪拌搬送部材
２４ａ第１螺旋状部材
２４ｂ第２螺旋状部材
２５被回転板
２５ａ係合ピン
２６伝達回転板
２６ａ係合片
２７駆動伝達部材
２８回転検出器
２８ａ凹溝部
２８ｂ，２８ｃ検知板

Claims

回転中心に対して偏心して重量配分なされた現像剤を攪拌搬送する撹拌搬送部材と、
前記撹拌搬送部材を回転駆動するための離接可能な駆動伝達部材と、
前記撹拌搬送部材の回転状態を検出する回転検出器とを備え、
前記撹拌搬送部材として、前記攪拌搬送部材の回転軸となる第１螺旋状部材と、前記第１螺旋状部材に対して平行であって離間して設けられた第２螺旋状部材とを備え、前記攪拌搬送部材の重心が前記第１及び第２螺旋状部材の間にあって、前記第１及び第２螺旋状部材が互いに逆方向に巻いているものを用い、
前記回転検出器により検出される回転状態により現像剤の残量を検出することを特徴とする現像装置。