JP4637227B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真方式を利用して静電潜像を可視画像化する画像形成装置に関する。
従来から、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置は、感光体ドラム(トナー像担持体)の表面に静電潜像を形成し、現像装置によって感光体ドラムに対してトナーを供給して前記静電潜像を現像し、現像によって感光体ドラムに形成されたトナー像を用紙等のシートに転写して、定着装置によってシートにトナー像を定着させるようになっている。
近年、フルカラー化や高画質化に対応した画像形成装置では、トナーの帯電安定性に優れる二成分現像剤がよく使用されている。
この二成分現像剤は、トナーとキャリアとからなり、それらを現像装置内で撹拌することによりトナーとキャリアとが摩擦し、この摩擦によって適正に帯電したトナーが得られる。
現像装置において、帯電したトナーは、例えば、現像ローラの表面に供給されて、静電的吸引力によって感光体ドラムに形成された静電潜像に移動する。これにより、感光体ドラム上に静電潜像に基づいたトナー像が形成される。
さらに、最近では、画像形成装置の高速化及び小型化が要求されており、二成分現像剤の帯電を迅速且つ充分に行い、二成分現像剤の搬送も迅速に行う必要が生じている。
そこで、画像形成装置において、補給されたトナーを二成分現像剤中に即時に分散させて適切な帯電量を付与するために、循環方式の現像装置が採用されている。循環方式の現像装置は、二成分現像剤が循環搬送される経路である二成分現像剤搬送路と、二成分現像剤搬送路にて二成分現像剤を撹拌しながら搬送する二成分現像剤搬送部材とを備えている。
例えば、特許文献1には、現像剤に過大な力を作用させずに、補給トナ−を現像剤中に即時に分散させて適切な帯電量を付与することが可能であり、且つ現像剤収容部における現像剤のトナー濃度を均一化する能力の高い現像装置が記載されている。すなわち、トナ−とキャリアとを混合した二成分現像剤を収容する現像剤収容部に、現像剤が循環移送される現像剤搬送路が設けられており、現像剤搬送路内には送りねじ状の翼体を有する現像剤搬送部材が設けられ、また、翼体間にメッシュ状のスクリーン部材が取付けられている。現像剤搬送部材が回転することによって、現像剤が搬送されるとともに、メッシュ状のスクリーン部材を複数回通過し、現像剤の攪拌が行なわれるとともに、トナーとキャリアとの摩擦によって適切な帯電が行なわれる。
特開平10−63081号公報(1998年3月6日公開)
しかしながら、上述のような循環方式の現像装置においては、現像装置を小型化できるメリットがある一方で、現像ローラの軸方向一端(フロント側またはリア側のいずれか一部)でトナーが大量に消費される画像を多数枚連続して印字すると、二成分現像剤のトナー濃度ムラが生じ、画像濃度ムラやカブリが発生する問題があった。このような問題を解決するためには、現像装置に対して、現像ローラの軸方向両端に近い位置にそれぞれトナー補給口を設けて、トナーが大量に消費された側のトナー補給口にトナーを供給する方法が考えられる。但し、トナー補給口の数を多くすると、小型化が難しくなる課題がある。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、1個のトナー補給口が形成されている現像装置において、現像ローラの軸方向一端でトナーが大量に消費される場合であっても、二成分現像剤のトナー濃度ムラに起因する画像濃度ムラやカブリのない画像形成装置を提供することにある。
本発明に係る画像形成装置は、上記課題を解決するために、像担持体と、現像ローラと、当該現像ローラの軸方向に沿った仕切部材により仕切られた2つの空間である、上記トナーを含む二成分現像剤を収容する第1空間および第2空間を有する現像容器と、上記第1空間および上記第2空間に設置され、上記二成分現像剤を攪拌搬送する搬送部材とを備え、上記現像ローラが上記第2空間に収容された二成分現像剤のトナーを上記像担持体に供給する現像装置と、上記現像装置にトナーを供給するトナー補給装置とを備える画像形成装置において、上記第1空間と上記第2空間とは、上記軸方向の一端において第1連通路により連通しているとともに、上記軸方向の他端において第2連通路により連通しており、上記仕切部材には、上記第1連通路と上記第2連通路との間において、上記第1空間と上記第2空間とを連通する第3連通路が形成されており、上記搬送部材は、第1空間において第3連通路から第1連通路に達し、さらに第2空間において第1連通路から第3連通路に達する第1循環経路と、第1空間において第3連通路から第2連通路に達し、さらに第2空間において第2連通路から第3連通路に達する第2循環経路との二つの経路で二成分現像剤を搬送し、上記現像容器は、上記第1空間の上面の、上記軸方向における上記第3連通路に対応する位置に、上記トナー補給装置から供給されるトナーを受け入れるための1つのトナー補給口が形成されているとともに、上記第2空間の上記第3連通路よりも第1連通路側において第1トナー濃度検知センサが設けられ、上記第2空間の上記第3連通路よりも第2連通路側において第2トナー濃度検知センサが設けられており、上記第1トナー濃度検知センサおよび上記第2トナー濃度検知センサにより検出されたトナー濃度に応じて、トナー補給装置から供給されるトナーを、上記第1循環経路および第2循環経路のいずれに導くかを切り替えるトナー補給切替部を備えることを特徴とする。
上記の構成によれば、現像装置内において、二成分現像剤は、現像ローラの軸方向に沿った第3連通路から第1連通路側では第1循環経路で循環搬送され、現像ローラの軸方向に沿った第3連通路から第2連通路側では第2循環経路で循環搬送されることになる。そのため、第3連通路よりも第1連通路側に対応する位置でトナーが大量に消費されるような画像を印刷する場合、第1循環経路で搬送されている二成分現像剤のトナーが消費されることになる。逆に、第3連通路よりも第2連通路側に対応する位置でトナーが大量に消費されるような画像を印刷する場合、第2循環経路で搬送されている二成分現像剤のトナーが消費されることになる。
そして、上記の構成によれば、トナー補給切替部により、第1循環経路に設けられた第1トナー濃度検知センサおよび第2循環経路に設けられた第2トナー濃度検知センサにより検出されたトナー濃度に応じて、トナー補給装置からのトナーを、上記第1循環経路および第2循環経路のいずれに選択的に供給することができる。そのため、例えば、第1循環経路のトナーが大量に消費され、第1トナー濃度検知センサによって検出されたトナー濃度が低い場合、トナー補給装置からのトナーを第1循環経路に供給することができる。このように、現像ローラの両端のいずれか一方側でトナーが大量に消費される画像であっても、トナー補給機構を極端に複雑化することなく、二成分現像剤のトナー濃度ムラを抑えることができる。さらに、二つの循環経路が形成されているので、補給されたトナーが短い距離で現像ローラ側に供給できるので、トナー濃度制御のタイムラグを短くできる。
また、本発明に係る画像形成装置において、上記トナー補給装置は、上記現像容器に形成されたトナー補給口よりも上方に位置しており、上記トナー補給切替部は、上記トナー補給口の中央に設置され、上記第1空間における二成分現像剤の搬送方向に垂直な回転軸を中心に回転可能であり、当該回転軸に平行な案内板と、上端が第2連通路側に位置し、下端が第1連通路側に位置する第1傾斜位置、および、上端が第1連通路側に位置し、下端が第2連通路側に位置する第2傾斜位置の何れかに上記案内板を傾斜させる案内板変位部材とを備えることが好ましい。
上記の構成によれば、トナー補給口よりも上方に位置するトナー補給装置からトナーが重力に従って落下することにより、当該トナー補給口にトナーが供給されることとなる。そして、案内板は、その板に平行な方向に回転軸を有し、当該回転軸が現像ローラの軸方向に垂直である。そのため、案内板は、回転したとき、現像ローラの軸方向に傾斜した位置をとることができる。また、案内板変位部材は、案内板を第1傾斜位置または第2傾斜位置に切り替えることができる。ここで、第1傾斜位置は、案内板の上端が第2連通路側に位置し、下端が第1連通路側に位置するので、上方から落ちてきたトナーは、案内板の傾斜面に到達し、その傾斜面に沿って、回転軸よりも第1連通路側に導かれることとなる。回転軸は、第3連通路に対応する第1空間の上面に形成されたトナー補給口の中央に位置している。よって、回転軸よりも第1連通路側は、第1循環経路に含まれる。よって、第1傾斜位置に切り替えることで、トナーを第1循環経路に導くことができる。逆に、第2傾斜位置に切り替えることで、トナーを第2循環経路に導くことができる。これにより、トナー補給装置から供給されるトナーの第1循環経路または第2循環経路への切り替えを容易に実現することができる。
また、本発明に係る画像形成装置において、上記トナー補給切替部は、上記第1トナー濃度検知センサおよび上記第2トナー濃度検知センサから所定時間間隔で交互にトナー濃度測定値を受け、第1トナー濃度検知センサから受けたトナー濃度測定値が所定閾値よりも小さい場合に、トナー補給装置から供給されるトナーを上記第1循環経路に導き、第2トナー濃度検知センサから受けたトナー濃度測定値が所定閾値よりも小さい場合に、トナー補給装置から供給されるトナーを上記第2循環経路に導くことが好ましい。
上記の構成によれば、第1トナー濃度検知センサの検出結果に応じたトナーの供給先の切り替え処理と、第2トナー濃度検知センサの検出結果に応じたトナーの供給先の切り替え処理とを、所定時間間隔で交互に行うことができる。これにより、2つのトナー濃度検知センサの結果に応じたトナーの供給先の切り替え処理を簡単に実現することができる。
また、本発明に係る画像形成装置は、上記案内板が磁性体で形成された磁性部材を含み、上記案内板変位部材が当該磁性部材に対して磁力を発生可能な電磁石であることが好ましい。
案内板を回転させる方法としては、当該案内板の回転軸にモータなどの可動部品を取り付ける方法が考えられる。この場合、可動部品は通常現像容器の外部に設置される。そのため、可動部品と案内板の回転軸とを接続するための接続部品が現像容器の壁を貫通する必要がある。接続部品は回転軸とともに回転するため、現像容器の壁には当該接続部品を受けるための軸受が形成される必要がある。このような軸受には、トナーが凝集しやすいという問題がある。
しかしながら、上記の構成によれば、電磁石に電流を流すことで発生される引力を利用して、案内板の傾斜向きを変位させることができる。すなわち、案内板を非接触に変位させることができる。そのため、上記のような案内板と接触する接続部品や可動部品が不要であり、部品点数を小さくすることができる。これにより、トナーの凝集が発生する箇所をできるだけ少なくすることができる。
また、本発明に係る画像形成装置は、上記磁性部材が永久磁石であることが好ましい。
上記構成によれば、電磁石に流れる電流の向きを変更するだけで永久磁石に対する引力と斥力とを切り替えることができ、一つの電磁石で案内板の向きを変更することができる。
また、本発明に係る画像形成装置において、上記搬送部材は、上記第1空間に配置された第1搬送部材と上記第2空間に配置された第2搬送部材とを含み、上記第1搬送部材および第2搬送部材は、上記第3連通路よりも第1連通路側における巻回方向と上記第3連通路よりも第2連通路側における巻回方向とが反対方向である搬送羽根を有するスクリューオーガであることが好ましい。
上記構成によれば、スクリューオーガが反対方向に巻回された二つの搬送羽根を有するので、一つのスクリューオーガにより二成分現像剤を反対方向に搬送することができる。また、スクリューオーガであれば、回転速度を速くしても、二成分現像剤を比較的少ないストレスで搬送できるため、二成分現像剤の磨耗や劣化が起こりにくい。
また、本発明に係る画像形成装置において、上記トナー補給装置は、トナー排出口が形成されているトナー収容容器と、トナー収容容器内に配置され、且つトナーをトナー排出口までに搬送させるトナー排出部材とを備え、上記トナー排出部材が、スクリューオーガであることが好ましい。
上記構成によれば、トナー排出部材としてスクリューオーガを採用することにより、多くのトナーを短時間で供給できることから、トナー濃度低下を防止できる。
また、本発明に係る画像形成装置において、上記案内板が帯電防止剤を含むことが好ましい。
上記の構成によれば、トナーが案内板に付着することを防止することができる。
また、本発明に係る画像形成装置は、上記トナー補給口が、上記現像槽の上記第1搬送部材が配置した側の中央部に形成されていることが好ましい。
上記構成によれば、第1循環経路および第2循環経路が同じ長さとなり、現像装置の構造も簡単に構成できる。
本発明に係る画像形成装置によれば、1つのトナー補給口が形成されている現像装置において、現像ローラの軸方向一端でトナーが大量に消費される場合であっても、二成分現像剤のトナー濃度ムラに起因する画像濃度ムラやカブリのない画像を形成することができる。
以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施形態について、詳細に説明する。
(画像形成装置の全体構成)
まず、本発明に係る画像形成装置について説明する。
図8は、本発明に係る画像形成装置100の実施形態の全体構成を示す説明図である。
画像形成装置100は、通信ネットワーク等を介して外部から送信された画像データ等の入力コマンドに含まれる画像データに基づいて、所定のシート(記録用紙)に多色あるいは単色の画像を可視画像として形成するものである。本実施の形態の画像形成装置100は、図8に示すように、表面に潜像が形成される像担持体に相当する感光体ドラム3a〜3d、感光体ドラム3a〜3dの表面を帯電させる帯電装置(帯電ローラ)5a〜5d、感光体ドラム3a〜3dの表面に静電潜像を形成する露光ユニット(露光装置)1、感光体ドラム3a〜3d表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置2a〜2d、現像装置2a〜2dにトナーを補給するトナー補給装置22a〜22d、感光体ドラム3a〜3dの表面のトナー像を記録媒体に転写する中間転写ベルトユニット(転写装置)8、トナー像を記録媒体に定着させる定着ユニット(定着装置)12、トナーを除去・回収するクリーナユニット4a〜4d、用紙搬送路S,S1、給紙カセット10、手差し給紙トレイ20、排紙トレイ15等を備えている。なお、画像形成装置100の上方にスキャナ等を備えてもよい。
本実施の形態の画像形成装置100において扱われるカラー画像の画像データは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、およびイエロー(Y)の4色の各色相に対応した画像データを用いて可視画像の形成を行う、各色を用いたカラー画像に応じたものである。したがって、現像装置2a〜2d、感光体ドラム3a〜3d、帯電ローラ5a〜5d、クリーナユニット4a〜4d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個ずつ設けられている。言い換えると、現像装置と感光体ドラムと帯電器とクリーナユニットとを1つずつ含む画像形成ステーション(画像形成部)が4つ設けられることになる。4つの画像形成ステーションは、中間転写ベルト7の移動方向(図8中の矢印Bを参照)に沿って、4色の順に一列に配列されている。なお、上記a〜dの符号は、aがブラックに、bがシアンに、cがマゼンタに、dがイエローに対応している。
感光体ドラム3a〜3dは、略円筒形状の像担持体であり、図示しないの駆動手段と制御手段により所定方向に回転するように制御されている。感光体ドラム3a〜3dは、基材上に光導電層が形成されて構成されている。例えば、アルミニウム等で製作された金属ドラムを基材として、その外周面に、アモルファスシリコン(a−Si)、セレン(Se)や有機光半導体(OPC)等の光導電層が薄膜状に形成されている。なお、感光体ドラム3a〜3dの構成は、上述の構成に特に限定されない。
帯電ローラ5a〜5dは、感光体ドラム3a〜3dの表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式の帯電器である。本実施の形態では、図8に示すように、帯電装置として接触型のローラ型のものを使用しているが、帯電ローラ5a〜5dに代えて、接触ブラシ型の帯電器、或いは非接触チャージャー型の帯電器などが使用されることもある。
露光ユニット1は、感光体ドラム3a〜3dの下方に配置され、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)である。但し、レーザスキャニングユニット以外に、発光素子をアレイ状に並べたEL(エレクトロルミネッセンス)やLED書込みヘッドを露光ユニット1とすることもできる。露光ユニット1は、帯電された感光体ドラム3a〜3dを入力された画像データに応じて露光することにより、感光体ドラム3a〜3dの表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。
現像装置2a〜2dは、感光体ドラム3a〜3dに形成された静電潜像をトナーにより顕像化する(現像する)ものである。現像装置2a〜2dのそれぞれは、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色相のトナーを収納しており、感光体ドラム3a〜3dのそれぞれに形成された各色相の静電潜像をブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色相のトナー像に顕像化する。現像装置2a〜2dの上部には、トナー移送機構102a〜102d、トナー補給装置22a〜22dがそれぞれ対応して配置されている。
トナー補給装置22a〜22dは、現像装置2a〜2dの上側に配置され、未使用トナー(粉体状のトナー)を貯蔵するためのものである(詳細は後述する)。
中間転写ベルトユニット8は、感光体ドラム3a〜3dの上方に配設され、中間転写ローラ6a〜6d、中間転写ベルト7、中間転写ベルト駆動ローラ71、中間転写ベルト従動ローラ72、中間転写ベルトテンション機構73、及び中間転写ベルトクリーニングユニット9、転写ローラ11を備えている。中間転写ローラ6、中間転写ベルト駆動ローラ71、中間転写ベルト従動ローラ72、中間転写ベルトテンション機構73は、中間転写ベルト7を張架し、図8の矢印B方向に中間転写ベルト7を回転駆動させるものである。
中間転写ローラ6は、中間転写ベルトユニット8の中間転写ベルトテンション機構73における中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されている。中間転写ローラ6には、感光体ドラム3a〜3dの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト7上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の転写バイアスが印加されている。これによって、感光体ドラム3a〜3dに形成された各色相のトナー像は、中間転写ベルト7の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト7の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
中間転写ローラ6は、直径が例えば8〜10mmの金属(例えばステンレス)軸をベースとして形成され、表面が導電性の弾性材(例えばEPDM,発泡ウレタン等)により覆われて構成される。この導電性の弾性材により、中間転写ローラ6は中間転写ベルト7に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施の形態では、転写電極としてローラ形状のもの(中間転写ローラ6)を使用しているが、これ以外にブラシなども用いることが可能である。
中間転写ベルト7は、各感光体ドラム3a〜3dに接触するように設けられている。中間転写ベルト7上には、感光体ドラム3a〜3dに形成された各色成分のトナー像が順次重ねて転写されることにより、カラーのトナー像(多色トナー像)が形成される。中間転写ベルト7は、厚さが例えば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3a〜3dから中間転写ベルト7へのトナー像の転写は、中間転写ベルト7の裏側に接触している中間転写ローラ6によって行われる。中間転写ローラ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。
上述のように各感光体ドラム3a〜3d上の静電潜像は色成分に応じたトナーにより顕像化されてそれぞれトナー像となり、これらトナー像は中間転写ベルト7上に重ねて合わされ積層される。このように、積層されたトナー像は、中間転写ベルト7の回転によって、搬送されてきた用紙と中間転写ベルト7との接触位置(転写部)に移動し、この位置に配置されている転写ローラ11によって用紙上に転写される。この場合、中間転写ベルト7と転写ローラ11とは所定ニップで互いに圧接されるとともに、転写ローラ11にはトナー像を用紙に転写させるための電圧が印加される。この電圧は、トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧である。
上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ11もしくは中間転写ベルト駆動ローラ71の何れか一方は金属等の硬質材料から形成され、他方は弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等)から形成される。
中間転写ベルト7と感光体ドラム3との接触により中間転写ベルト7に付着したトナー、及び中間転写ベルト7から用紙へのトナー像の転写の際に転写されずに中間転写ベルト7上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット9によって除去され回収される。
クリーナユニット4は、現像及び画像転写工程後に感光体ドラム3a〜3dの表面に残留しているトナーを潤滑剤などによって除去・回収するものである。
中間転写ベルトクリーニングユニット9には、中間転写ベルト7に接触するクリーニングブレード(クリーニング部材)が備えられている。中間転写ベルト7におけるクリーニングブレードに接触している部分は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ72にて支持されている。
給紙カセット10は、画像形成に使用するシート(例えば記録用紙)を蓄積しておくためのものであり、画像形成部及び露光ユニット1の下側に設けられている。一方、画像形成装置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ものである。
給紙カセット10または手差し給紙トレイ20から給紙された用紙が転写ローラ11と中間転写ベルト11との間を通過する際に、転写ローラ11にトナーの帯電極性(−)とは、逆極性(+)の高電圧が印加される。このように、各感光体ドラム3a〜3d上の静電潜像は、各色相に応じたトナーにより顕像化されて、それぞれトナー像となり、これらトナー像は、中間転写ベルト7上において積層される。その後、積層されたトナー像は、中間転写ベルト7の回転によって、搬送されて来た用紙と中間転写ベルト7との接触位置に移動し、この位置に配置されている転写ローラ11によって、中間転写ベルト7の外周面から用紙上にトナー像が転写される。
また、画像形成装置100には、給紙トレイ10のシート及び手差しトレイ20のシートを転写部や定着ユニット12を経由させて排紙トレイ15に案内するためのシート搬送路Sが設けられている。なお、転写部は中間転写ベルト駆動ローラ71と転写ローラ11との間に位置する。
シート搬送路Sには、ピックアップローラ16a,16b、レジストローラ14、転写部、定着ユニット12、搬送ローラ25a〜25h等が配置されている。
ピックアップローラ16a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枚ずつシート搬送路Sに供給する呼び込みローラである。ピックアップローラ16bは、手差しトレイ20の近傍に備えられ、手差しトレイ20からシートを1枚ずつシート搬送路Sに供給する呼び込みローラである。搬送ローラ25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、シート搬送路Sに沿って設けられている。
定着ユニット12は、ヒートローラ81及び加圧ローラ82等を備え、これらヒートローラ81及び加圧ローラ82はシートを挟んで回転する。ヒートローラ81は、所定の定着温度となるように制御部(図示せず)によって制御される。この制御部は温度検出器(図示せず)からの検出信号に基づいてヒートローラ81の温度を制御する。
ヒートローラ81は、加圧ローラ82とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写されている各色トナー像を溶融、混合、圧接させ、シートに対して熱定着させる。なお、多色トナー像(各色トナー像)が定着されたシートは、複数の搬送ローラ25によってシート搬送路Sの反転排紙経路に搬送され、反転された状態(多色トナー像を下側に向けた状態)にて、排紙トレイ15上に排出される。
レジストローラ14は、給紙カセット10若しくは少数枚の印字を行う場合等に使用される手差し給紙トレイ20から給紙され、シート搬送路S1を搬送されているそのシートを一旦保持し、または用紙搬送路Sを経由して搬送された用紙を中間転写ベルト7の回転に同期したタイミングで転写ローラ11と中間転写ベルト7との間に導く。このため、レジストローラ14は、感光体ドラムや中間転写ベルト7の動作開始時には、回転を停止しており、中間転写ベルト7の回転に先立って給紙または搬送された用紙は、前端をレジストローラ14に当接させた状態で用紙搬送路S内における移動を停止する。この後、レジストローラ14は、転写ローラ11と中間転写ベルト7とが圧接する位置で用紙の前端部と中間転写ベルト7上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。
ここで、シート搬送路Sは、片面印字の場合に、給紙カセット10または手差し給紙トレイ20からの用紙シートを排紙トレイ15に搬送するまでの経路であり、シート搬送路S1は、両面印字の場合に、片面印字された用紙の裏面を印字するために経由する経路である。
詳しく言えば、片面印字の場合は、給紙トレイ10から搬送されるシートは、シート搬送路S中の搬送ローラ25aによってレジストローラ14まで搬送され、レジストローラ14によりシートの先端と中間転写ベルト7上の積層されたトナー像の先端とが整合するタイミングで転写部(転写ローラ11と中間転写ベルト7との接触位置)に搬送される。転写部ではシート上にトナー像が転写され、このトナー像は定着ユニット12にてシート上に定着される。その後、シートは、搬送ローラ25bを経て排紙ローラ25cから排紙トレイ15上に排出される。
また、手差しトレイ20から搬送されるシートは、複数の搬送ローラ25(25f,25e,25d)によってレジストローラ14まで搬送される。それ以降のシート搬送動作は、上述した給紙トレイ10から供給されるシートと同様の経過を経て排紙トレイ15に排出される。
一方、両面印字の場合は、上記のようにして片面印字が終了し定着ユニット12を通過したシートは、後端が排紙ローラ25cにてチャックされる。次に、シートは、排紙ローラ25cが逆回転することによって搬送ローラ25g,25hに導かれ、再びレジストローラ14を経て裏面印字が行われた後に、排紙トレイ15に排出される。
(トナー補給装置の構造)
以下、図6〜8を参照しながら、本発明の実施形態に係るトナー補給装置22a〜22d(以下では符号22で示す)の構造について説明する。
トナー補給装置22は、現像装置2a〜2d(図8を参照、以下では符号2で示す)の上側に配置され、未使用トナー(粉体状のトナー)を貯蔵するためのものである。
図6は、図8に示すトナー補給装置22の構成を示す断面図である。図6に示すように、トナー補給装置22は、トナー収容容器121、トナー収容容器121の中に配置されているトナー排出部材122およびトナー攪拌部材125を含む。
トナー収容容器121は、内部空間を有するほぼ半円筒状の、トナーを収容するための容器部材であって、中に配置されているトナー攪拌部材125、トナー排出部材122を回転自在に支持している。トナー収容容器121において、トナー排出部材122の下部にはトナー排出口123が形成されており、トナー攪拌部材125が配置されているトナー収容容器121の内部とトナー排出部材122との間にはトナー排出部材隔壁124が設けられている。
トナー排出部材隔壁124は、トナー攪拌部材125によって汲み上げられたトナーがトナー排出部材122の周辺に適量に保持できるようにする。
トナー排出口123は、軸方向中央部よりに設けられる略長方形の開口部であり、トナー移送機構102a〜102d(図8を参照、以下では符号102で示す)の上部を臨む位置に配置される。
図7は、図6に示すトナー排出部材122の周辺を拡大したC−C’矢視断面図である。図7に示すように、トナー排出部材122は、回転されることで、トナー収容容器121内のトナーをトナー排出口123からトナー移送機構102を介して現像装置2に供給するものである。同図に示すように、トナー排出部材122は、第1トナー搬送羽根122aおよび第2トナー搬送羽根122b、ならびに、第1トナー搬送羽根122aおよび第2トナー搬送羽根122bと一体に回転するトナー排出部材回転軸122cを含むスクリューオーガで構成され、トナー排出部材回転軸122cはトナー排出部材駆動モータ134によって回転駆動されるようになっている。ここで、第1トナー搬送羽根122aおよび第2トナー搬送羽根122bは、その羽根が互いに反対方向に巻回され、トナー排出部材駆動モータ134によりトナー排出部材回転軸122cの回転を制御することで、トナーをトナー排出部材122の軸方向両端からトナー排出口123側に向けて搬送することができる。
スクリューオーガであるトナー排出部材122は、例えばスポンジローラに比べ、単位時間当りのトナー排出量が多い。そのため、短時間で多くのトナーを排出することができる。
トナー攪拌部材125は、トナー攪拌部材回転軸125aを中心に回転することにより、トナー収容容器121内に収容されるトナーを攪拌しながら、トナー収容容器121内のトナーを汲み上げてトナー排出部材122へ搬送する板状の部材で、先端にトナー汲み上げ部材125bを備える。トナー汲み上げ部材125bは、可撓性を有するポリエチレンテレフタレート(PET)シートからなり、トナー攪拌部材125の両端に取付けられる。
図6において、トナー攪拌部材125が矢印方向Rに回転することで、トナーを、撹拌し且つトナー排出部材122の方へ汲み上げる。このとき、トナー汲み上げ部材125bは、その可撓性によって、トナー収容容器121の内壁121aを摺動して変形しつつ回転し、トナーをトナー排出部材122に供給する。そして、トナー排出部材122が、供給されたトナーを、自身の回転によってトナー排出口123へと導くようになっている。
(現像装置の構造)
次に、図2,3,8を参照しながら、本発明の実施形態に係る現像装置2の構造に対して詳細に説明する。
図2は現像装置2の構成を示す断面図であり、図3は図2のA−A’矢視断面図である。
現像装置2は、図2に示すように、現像槽(現像容器)111(図8の111a〜111d)、現像槽111に内置されている第1搬送部材112及び第2搬送部材113、現像ローラ114、トナー補給口115aが形成された現像槽カバー(現像容器)115、ドクターブレード116、第1搬送部材112と第2搬送部材113との間に設けられた仕切り板(仕切部材)117(図3の117a、117b)、トナー濃度検知センサ118(図3の118a、118b)、およびトナー補給制御部(トナー補給切替部)120を備えている。
現像槽111は、トナー補給装置22から受けたトナーと、キャリア(磁性を有する磁性キャリアなど)とを含む二成分現像剤を収容する槽であって、中に配置されている第1搬送部材112及び第2搬送部材113を回転自在に支持している。現像槽111は、その内部において二成分現像剤を循環搬送するものであり、図2に示されるように、現像ローラ114の軸方向に平行な仕切り板117により、二成分現像剤を収容する2つの空間P・Qを有している。そして、空間(第1空間)Pに第1搬送部材112が設置され、空間(第2空間)Qに第2搬送部材113が設置されている。
現像槽カバー115は、現像槽111の上方を覆うカバーであり、第1搬送部材112が設置された空間Pのほぼ中央部の上面に対応する位置に、トナーを受け入れるためのトナー補給口115aが形成されている。
第1搬送部材112および第2搬送部材113は、図3のように、トナー補給口115aから受け入れたトナーを、現像槽111の中で循環搬送するための部材である。
第1搬送部材112は、その中央部から一方の端までに形成された螺旋状の第1搬送羽根112aおよびその中央部から他方の端までに形成された第2搬送羽根112b、ならびに、第1搬送羽根112aおよび第2搬送羽根112bと一体に回転する第1回転軸112cからなるスクリューオーガにより構成されている。なお、第1回転軸112cと現像ローラ114の軸方向とは平行である。第1搬送羽根112aおよび第2搬送羽根112bは、その羽根が互いに反対方向に巻回されているので、第1回転軸112cに一端と接続した第1搬送部材駆動モータ132により第1回転軸112cの回転を制御することで、二成分現像剤を第1回転軸112cの中央部から両端部へと撹拌しながら搬送することができる。また、トナー補給口115aが第1搬送部材112が設置された空間Pのほぼ中央部の上面に対応する位置に形成されているため、トナー補給口115aから補給されたトナーは、第1搬送部材112の中央部から両端部へと撹拌しながら搬送される。
第2搬送部材113は、その中央部から一方の端までに形成された螺旋状の第3搬送羽根113aおよびその中央部から他方の端までに形成された第4搬送羽根113b、ならびに、第3搬送羽根113aおよび第4搬送羽根113bと一体に回転する第2回転軸113cからなるスクリューオーガにより構成されている。なお、第2回転軸113cと現像ローラ114の軸方向とは平行である。第3搬送羽根113aおよび第4搬送羽根113bは、その羽根が互いに反対方向に巻回されているので、第2回転軸113cに一端と接続した第2搬送部材駆動モータ133により第1回転軸112cの回転を制御することで、二成分現像剤を第2搬送部材113の両端部から中央部へと撹拌しながら搬送することができる。
本実施形態において、第1搬送羽根112aと第3搬送羽根113a、第2搬送羽根112bと第4搬送羽根113bはそれぞれ同じ形状に巻回され、それぞれ第1搬送部材駆動モータ132及び第2搬送部材駆動モータ133によって第1回転軸112cおよび第2回転軸113cの回転方向を制御することで、トナーを所定の方向に搬送することができる。
もちろん、第1搬送羽根112aと第3搬送羽根113a、第2搬送羽根112bと第4搬送羽根113bが、それぞれ反対方向に巻回されたとしても、第1回転軸112cおよび第2回転軸113cの回転方向を制御することで、上記と同じ効果が得られる。
ここで、説明を理解しやすくするために、図3において、現像槽111において、第1搬送部材112が配設されている空間Pの、第1回転軸112cの軸方向とほぼ平行に形成された壁を現像槽壁111aとし、第2搬送部材113が配設されている空間Qの、第2回転軸113cの軸方向とほぼ平行に形成された壁、すなわち現像槽壁111aと対向している壁を現像槽壁111bとする。また、第1搬送部材駆動モータ132および第2搬送部材駆動モータ133に近い壁、すなわち第1回転軸112cおよび第2回転軸113cの軸方向とほぼ垂直に形成された壁を現像槽壁111cとし、現像槽壁111cの反対側に形成されて現像槽壁111cと対向している壁を現像槽壁111dとする。
図2および図3のように、第1搬送部材112と第2搬送部材113との間には、両者の各軸(第1回転軸112cおよび第2回転軸113c)方向に平行に仕切り板117(117a・117b)が形成されている。そして、図3に示されるように、仕切り板117は、搬送部材112・113の軸方向における中央部において、空間Pと空間Qとを連通する第3連通路cを有している。ここで、第3連通路cよりも現像槽壁111d側の仕切り板117の部分を第1仕切部117aとし、第3連通路cよりも現像槽壁111c側の仕切り板117の部分を第2仕切部117bとする。なお、第1搬送部材112及び第2搬送部材113は、互いの周面同士が、両者の間に配設されている第1仕切部117aおよび第2仕切部117bを介して対向するように且つ互いの軸同士が平行になるように並列されている。
同図に示すように、第1仕切部117aおよび第2仕切部117bは、それぞれ現像槽壁111dおよび現像槽壁111cと所定の間隔に離れて配設されている。したがって、現像槽111の内部では、現像槽壁111d側に形成され且つ現像槽壁111d側と第1仕切部117aとの隙間からなる第1連通路aと、現像槽壁111c側に形成され且つ現像槽壁111c側と第2仕切部117bとの隙間からなる第2連通路bとが形成される。
また、現像槽111において二成分現像剤を搬送する際、二成分現像剤は、第1搬送部材112により第1回転軸112cのほぼ中央部(トナー補給口115aの下方)から両端側に形成された第1連通路a及び第2連通路bに向かって搬送されるが、ここで、第1仕切部117aと現像槽壁111aとの間に形成された、空間Pにおける第1回転軸112cのほぼ中央部から第1連通路aまでの通路を第1搬送路P1とし、第2仕切部117bと現像槽壁111aとの間に形成された、空間Pにおける第1回転軸112cのほぼ中央部から第2連通路bまでの通路を第2搬送路P2とする。
次に、第1連通路a及び第2連通路bまでに搬送された二成分現像剤は、第1連通路a及び第2連通路bを通過して、第2搬送部材113が設置された空間に搬送されて、第2搬送部材113により第2回転軸113cの両端部からほぼ中央部(第3連通路cが形成されている部分)に向かって搬送される。ここで、第1仕切部117aと現像槽壁111bとの間に形成された、空間Qにおける第1連通路aから第3連通路cまでの通路を第3搬送路Q1とし、空間Qにおける第2仕切部117bと現像槽壁111bとの間に形成された、第2連通路bから第3連通路cまでの通路を第4搬送路Q2とする。
現像槽111内の二成分現像剤の搬送経路をより詳しく言えば、以下のとおりである。
すなわち、トナー補給口115aから受け取ったトナーは、第1搬送路P1およびP2の中央部付近において、第1搬送部材112によって現像槽111内のキャリアと混合・撹拌されて二成分現像剤となる。二成分現像剤は、二分に分けて、第1搬送路P1および第2搬送路P2を経由して第1連通路aおよび第2連通路bに到達する。第1連通路aおよび第2連通路bに到達した二成分現像剤は、第1連通路aおよび第2連通路bを通過して第2搬送路Q1およびQ2へ搬送され、第2搬送部材113によって撹拌されながら第3連通路cに到達する。そして、第3連通路cに到達した二成分現像剤は、第3連通路cを通過して再度第1搬送路P1およびP2へ搬送される。
したがって、現像槽111において、二成分現像剤は、第1搬送路P1と第1連通路aと第2搬送路Q1と第3連通路cとを、第1搬送路P1→第1連通路a→第3搬送路Q1→第3連通路c→第1搬送路P1…、という順序にて循環移動する第1循環経路、並びに、第2搬送路P2と第2連通路bと第4搬送路Q2と第3連通路cとを、第2搬送路P2→第2連通路b→第4搬送路Q2→第3連通路c→第2搬送路P2…、という順序にて循環移動する第2循環経路において、別々に搬送される。
つまり、第1搬送部材112と第2搬送部材113とは、互いに逆方向に二成分現像剤を撹拌しながら搬送している。
また、現像ローラ114は、現像槽111内に配置され、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動するマグネットローラであり、現像槽111の空間Q内の二成分現像剤を感光体ドラム3へと搬送するためのものである。また、現像ローラ114は、感光体ドラム3に対向し、感光体ドラム3に対して間隙を有して離隔するように設けられる。現像ローラ114で搬送される二成分現像剤は最近接部分で感光体ドラム3と接触し、感光体ドラム3の表面に形成された静電潜像を現像(顕像化)する。現像ローラ114と感光体ドラム3との接触領域が現像ニップ部であり、現像ニップ部では、現像ローラ114に接続される図示しない電源から現像ローラ114に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ114表面の二成分現像剤から感光体ドラム3表面の静電潜像へトナーが供給される。
そして、二成分現像剤は、第3搬送路Q1および第4搬送路Q2にて搬送されている間に、現像ローラ114の回転にてその表面に担持されて汲み上げられ、汲み上げられた二成分現像剤中のトナーが感光体ドラム3へと移動して、順次消費されていく。
このように消費されるトナーを補うべく、未使用のトナーがトナー補給口115aから第1搬送路P1および第2搬送路P2に供給される。供給されたトナーは第1搬送路P1および第2搬送路P2の中央部付近において従前より存在する二成分現像剤と混合・撹拌される。
ドクターブレード116は、現像ローラ114の軸線方向に平行に延びる板状部材であり、現像ローラ114の鉛直方向下方において、その短手方向の一端が現像槽111によって支持され、かつ他端が現像ローラ114表面に対して間隙を有して離隔するように設けられる。ドクターブレード116の材料としては、ステンレス鋼が使用できるが、アルミニウムや合成樹脂なども使用できる。
次に、本実施形態に係るトナー濃度検知センサ118に対して説明する。
図3に示すように、本実施形態に係る現像装置2は、第1トナー濃度検知センサ118aと、第2トナー濃度検知センサ118bとを備えている。第1トナー濃度検知センサ118aは、第3連通路cより第1連通路a側の第2搬送部材113の鉛直方向下方の現像槽111底面に装着され、センサ面が現像槽111の内部に露出するように設けられる。第2トナー濃度検知センサ118bは、第3連通路cより第2連通路b側の第2搬送部材113の鉛直方向下方の現像槽111底面に装着され、センサ面が現像槽111の内部に露出するように設けられる。
本実施形態において、第1トナー濃度検知センサ118aは、第1搬送路P1を循環経路の開始とした第1循環経路の最終端側、即ち、第3搬送路Q1の第3連通路cに近い位置において、第2搬送部材113の鉛直方向下方の現像槽111底面に装着されている。一方、第2トナー濃度検知センサ118bは、第2搬送路P2を循環経路の開始とした第2循環経路の最終端側、即ち、第4搬送路Q2の第3連通路cに近い位置において、第2搬送部材113の鉛直方向下方の現像槽111の底面に装着されている。
二成分現像剤の循環搬送経路では、ある時刻において、それぞれの最終端側のトナー濃度が一番低くなる。そのため、この位置にトナー濃度検知センサを配置することで、それぞれの循環経路においてトナー濃度が低下していることを即座に検知することができる。
第1トナー濃度検知センサ118aと第2トナー濃度検知センサ118bは、所定時間(例えば0.5〜1秒)間隔で、検出したトナー濃度測定値を交互にトナー補給制御部120に伝送する。
なお、トナー濃度検知センサ118aおよび118bには一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、例えば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。
透磁率検知センサには図示しない電源が接続される。電源は、透磁率検知センサを駆動させるための駆動電圧およびトナー濃度の検知結果を制御手段に出力するための制御電圧を透磁率検知センサに印加する。電源による透磁率検知センサへの電圧の印加は、制御手段によって制御される。透磁率検知センサは、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。このような型式の透磁率検知センサは市販されており、たとえば、TS−L、TS−A、TS−K(いずれも商品名、TDK(株)社製)などが挙げられる。
トナー補給制御部120は、第1トナー濃度検知センサ118aおよび第2トナー濃度検知センサ118bと電気的に接続されており、これらセンサから受けたトナー濃度に応じて、トナー補給装置22からのトナーの供給制御を行うとともに、当該トナーを第1循環経路および第2循環経路のいずれに補給するかを制御するものである。即ち、トナー補給制御部120は、第1トナー濃度検知センサ118aおよび第2トナー濃度検知センサ118bから、所定時間(例えば0.5〜1秒)毎に、交互にトナー濃度測定値を取得する。そして、取得したトナー濃度測定値と予め決められたトナー濃度設定値(閾値)との比較を行い、トナー濃度測定値がトナー濃度設定値より低い場合、トナー補給制御部120は、トナー補給装置22から現像槽111内部にトナーを供給し且つその供給されるトナー量を制御するとともに、トナー補給方向切替機構(詳細は後述する)を制御して、トナーの補給方向を調整する。
なお、トナー補給装置22からのトナー供給は、トナー補給制御部120からトナー排出部材駆動モータ134に駆動開始信号を発信し、トナー排出部材駆動モータ134を回転することで行う。
(トナー補給方向の制御)
以下、図1,4,5を参照しながら、トナー補給装置22から供給されたトナーのトナー移送機構(トナー移送菅)102を介して現像槽111に補給される場合の補給方向の制御について詳細に説明する。
図1は図2のB−B’矢視断面図であり、図4は図1のD−D’矢視断面図であり、図5は図4の分解図である。
本実施形態では、トナー補給装置22から現像槽111内部にトナーを供給する際、トナーが大量に消費されて、トナー濃度検知センサ118によるトナー濃度測定値がトナー濃度設定値より低いと判断された循環経路内にトナーを補給するために、トナー補給方向の切替えが可能であり、一側の経路内のみにトナーが補給できるトナー補給方向切替機構を採用している。
本実施形態におけるトナー補給方向切替機構は、第1トナー濃度検知センサ118aおよび第2トナー濃度検知センサ118bが検知したトナー濃度測定値に応じて、トナーを第1循環経路側に供給するか、或いは第2循環経路側に供給するかを制御するものである。
本実施形態において、トナー補給方向切替機構は、図1に示すように、トナー補給口115aの中央に設置され、空間Pにおける二成分現像剤の搬送方向(図中X1およびX2)に垂直な回転軸119aを軸心として回転可能であり、当該回転軸119aに平行な案内板119と、トナー移送機構102の外側において互いに対向して設けられる第1電磁石108aおよび第2電磁石108bとを含む。
図4は、案内板119をトナー移送機構102に装着した場合の状態を示す図であり、図5は、案内板119とトナー移送機構102とを分解した場合の状態を示す図である。
図5に示すように、トナー補給口115aに近いトナー移送機構102の下側の内壁には、互いに対向し且つトナー移送機構102の内壁から内部に向けて延伸した1対の突起102fが形成されている。案内板119の回転軸119aとなる位置の両端には、1対の突起102fが係合できる凹部が形成されている。すなわち、凹部は、突起102fを凹部内に嵌入することで、突起102fを支点とする案内板119の回転が許容されるように形成されている。本実施形態では、凹部は、図5のように回転軸119aの厚さ以内で回転軸119aとなる部分を貫通するように形成されている。案内板119をトナー移送機構102に装着した後の構造が図4に示すとおりである。
また、案内板119は、第1電磁石108aまたは第2電磁石108bが形成されているトナー移送機構102の内壁に接触できる上端の端部(磁性部材)119bを、例えばフェライトやステンレスなどの磁性体材料で構成されている。したがって、第1電磁石108aと第2電磁石108bのいずれかに電流を流すことにより、磁気的な引力を発生して、案内板119の端部119bを第1電磁石108aまたは第2電磁石108bが形成されているトナー移送機構102の内壁に接触されるまでに案内板119の傾斜向きを変える(変位させる)ことができる。
また、案内板119の形状は、トナー移送機構102の内部形状に応じて設定され、その長さは、第1電磁石108aまたは第2電磁石108bが形成されているトナー移送機構12の内壁の位置に接触するように傾斜向きが変位した場合、案内板119の端部119bと反対側の下端が、トナー補給口115aの開口端部との間にトナーが補給可能な隙間を形成し、且つ第1搬送部材112の中心部より第2搬送路P2側または第1搬送路P1側に位置するような長さに設定されている。
このため、例えば、第2電磁石108bに電流を流して、その磁気的引力により案内板119の端部119bを第2電磁石108が形成されているトナー移送機構102の内壁に接触するまでに引き寄せた場合、案内板119の端部119b以外の部分は、トナー移送機構102の内壁と一定の隙間があり、案内板119の端部119bと反対側の端部が第1搬送部材の中心部よりも第1搬送路P1側に位置するので、トナー補給装置22から供給されたトナーを第1搬送路P1側へ導くことができる。同様に、第1電磁石108aに電流を流すと、トナー補給装置22から供給されたトナーを第2搬送路P2側へ導くことができる。
また、案内板119は、磁性体材料で構成された端部119b以外の部分において帯電防止剤を含んでいる。これにより、トナーが帯電防止剤としては、例えばカーボンブラックなどが挙げられる。帯電防止剤としてカーボンブラックを用いる場合、案内板119は、端部119b以外の部分において、例えば重量比5〜10%のカーボンブラックを含んでいれば良い。
本実施形態に係る画像形成装置において、トナー補給方向を制御するための各部の動作を説明すると、以下のとおりである。
トナー補給制御部120は、第1トナー濃度検知センサ118aおよびトナー濃度検知センサ118bから所定時間(例えば0.5〜1秒)間隔で交互にトナー濃度測定値を取得する。すなわち、トナー補給制御部120は、第1トナー濃度検知センサ118aからトナー濃度測定値を取得すると、その時点から所定時間経過後に、第2トナー濃度検知センサ118bからトナー濃度測定値を取得する。さらに、トナー補給制御部120は、第2トナー濃度検知センサ118bからトナー濃度測定値を取得すると、その時点から所定時間経過後に、第1トナー濃度検知センサ118aからトナー濃度測定値を取得する。このような処理を繰り返す。
そして、第1トナー濃度検知センサ118aによるトナー濃度測定値がトナー濃度設定値よりも低いと判定されると、トナー補給制御部120は、トナー排出部材駆動モータ134に駆動開始信号を送り、トナー排出部材122を回転駆動させる。それと同時に、トナー補給制御部120は、第2電磁石108bに電流を流すように制御する。
トナー排出部材122が回転されることによりトナーがトナー排出口123からトナーが排出され、当該トナーは、トナー移送機構102の内部を落下し、案内板119に到達する。ここで、トナー補給制御部120の制御により第2電磁石108bに電流が流れているため、案内板119は、その上端の端部119bが第2電磁石108bに引き寄せられる。第2電磁石108bが第2連通路b側に配置されているため、案内板119は、その上端が回転軸119aよりも第2連通路b側に位置し、下端が回転軸119aよりも第1連通路a側に位置するような第1傾斜位置に傾斜されることとなる。
これにより、トナー移送機構102内を落下してきたトナーは、案内板119の傾斜面に到達し、その傾斜面にそって、回転軸119aよりも第1連通路a側に導かれることとなる。そして、回転軸119aは、トナー補給口105aのほぼ中央に位置している。よって、回転軸119aよりも第1連通路a側は、第1循環経路に含まれる。そのため、案内板119の傾斜面を滑り落ちたトナーは、第1循環経路である第1搬送路P1に導くことができる。
一方、第2トナー濃度検知センサ118bによるトナー濃度測定値がトナー濃度設定値よりも低いと判定されると、トナー補給制御部120は、トナー排出部材122を回転駆動させるとともに、第1電磁石108aに電流を流すように制御する。
これにより、案内板119は、その上端の端部119bが第1電磁石108aに引き寄せられる。第1電磁石108aが第1連通路a側に配置されているため、案内板119は、その上端が回転軸119aよりも第1連通路a側に位置し、下端が回転軸119aよりも第2連通路b側に位置するような第2傾斜位置に傾斜されることとなる。
これにより、トナー移送機構102内を落下してきたトナーは、案内板119の傾斜面に到達し、その傾斜面にそって、回転軸119aよりも第2連通路b側に導かれ、第2循環経路である第2搬送路P2に導くことができる。
なお、トナー排出部材122をスクリューオーガで構成しているため、短時間で多くのトナーを排出することができ、上記所定時間よりも短い時間で必要な補給量のトナーを排出することができる。そのため、トナー補給制御部120が第1トナー濃度検知センサ118aからトナー濃度測定値を取得してから、次に第2トナー濃度検知センサ118bからトナー濃度測定値を取得するまでの間に、トナー補給処理を完了させることができる。つまり、トナー補給制御部120は、次のトナー濃度測定値を取得する前に、トナー排出部材駆動モータ134に駆動停止信号を送り、トナー排出部材122を回転駆動を中止するとともに、第1電磁石108aあるいは第2電磁石108bへの電流流れを停止する。
なお、上記実施形態においては、案内板119の端部119bを磁性材料で製造して、二つの電磁石に流す電流を切り替えることで案内板119の傾斜向きを変位させているが、案内板119が永久磁石を有しており、トナー移送機構102の外側に一つの電磁石のみを配設してもよい。この場合、永久磁石は、案内板の上端が電磁石に近くなるように傾斜したときに、当該電磁石に近い側に一方の極性が位置し、遠い側に他方の極性が位置するように、案内板に取り付けられている。この場合、電磁石に流す電流の方向を切り替えることで、永久磁石に対する引力と斥力とが切り替わり、案内板119の傾斜向きを変更することができる。
例えば、上記の実施形態において、案内板119の端部119bを永久磁石で構成し、当該永久磁石の電磁石側の磁極(N極またはS極)を決めることで、一つの電磁石に流れる電流の向きを変更するだけで、案内板119の傾斜向きを変更することができる。
また、上記実施形態においては、案内板119に形成された凹部を、回転軸119aの厚さ以内で回転軸119aとなる部分を貫通するように形成されたが、突起102fの長さ応じて、突起102fが遊嵌される深さ分だけ回転軸119aとなる位置の両端から凹んで形成することもできる。
最後に、本発明に係るトナー補給方向切替機構は上記実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。例えば、トナー補給方向切替機構の構造、あるいは取付位置など、供給方向の切替えが実現できる範囲で適宜変更も可能である。
本発明は、トナー補給口が一つ形成されている場合でもトナー補給方向切替機構によりトナーの供給方向が制御できるので、小型の現像装置に適用できる。
本発明の実施形態に係る現像装置とトナー補給方向切替機構との位置関係を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の要部構成を示す断面図である。 図2のA−A’矢視断面図である。 図1のD−D’矢視断面図である。 図4に示す案内板とトナー移送機構との分解図である。 本発明の実施形態に係るトナー補給装置の要部構成を示す断面図である。 図6のC−C’矢視断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の断面図である。
符号の説明
2 現像装置
3 感光体(像担持体)
22 トナー補給装置
102 トナー移送機構
102f 突起(トナー補給切替部)
108a・108b 電磁石(トナー補給切替部)
111 現像槽(現像容器)
112 第1搬送部材
113 第2搬送部材
114 現像ローラ
115 現像槽カバー(現像容器)
115a トナー補給口
117 仕切り板(仕切部材)
118a・118b トナー濃度検知センサ
119 案内板(トナー補給切替部)
119a 回転軸
119b 端部(磁性部材)
120 トナー補給制御部(トナー補給切替部)
121 トナー収容容器
122 トナー排出部材
123 トナー排出口
124 トナー排出部材隔壁
125 トナー攪拌部材
132,133,134 モータ
P 空間(第1空間)
Q 空間(第2空間)
P1 第1搬送路
P2 第2搬送路
Q1 第3搬送路
Q2 第4搬送路

Claims (9)

  1. 像担持体と、
    現像ローラと、当該現像ローラの軸方向に沿った仕切部材により仕切られた2つの空間である、二成分現像剤を収容する第1空間および第2空間を有する現像容器と、上記第1空間および上記第2空間に設置され、上記二成分現像剤を攪拌搬送する搬送部材とを備え、上記現像ローラが上記第2空間に収容された二成分現像剤のトナーを上記像担持体に供給する現像装置と、
    上記現像装置にトナーを供給するトナー補給装置とを備える画像形成装置において、
    上記第1空間と上記第2空間とは、上記軸方向の一端において第1連通路により連通しているとともに、上記軸方向の他端において第2連通路により連通しており、上記仕切部材には、上記第1連通路と上記第2連通路との間において、上記第1空間と上記第2空間とを連通する第3連通路が形成されており、
    上記搬送部材は、第1空間において第3連通路から第1連通路に達し、さらに第2空間において第1連通路から第3連通路に達する第1循環経路と、第1空間において第3連通路から第2連通路に達し、さらに第2空間において第2連通路から第3連通路に達する第2循環経路との二つの経路で二成分現像剤を搬送し、
    上記現像容器は、上記第1空間の上面の、上記軸方向における上記第3連通路に対応する位置に、上記トナー補給装置から供給されるトナーを受け入れるための1つのトナー補給口が形成されているとともに、上記第2空間の上記第3連通路よりも第1連通路側において第1トナー濃度検知センサが設けられ、上記第2空間の上記第3連通路よりも第2連通路側において第2トナー濃度検知センサが設けられており、
    上記第1トナー濃度検知センサおよび上記第2トナー濃度検知センサにより検出されたトナー濃度に応じて、トナー補給装置から供給されるトナーを、上記第1循環経路および第2循環経路のいずれに導くかを切り替えるトナー補給切替部を備えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 上記トナー補給装置は、上記現像容器に形成されたトナー補給口よりも上方に位置しており、
    上記トナー補給切替部は、上記トナー補給口の中央に設置され、上記第1空間における二成分現像剤の搬送方向に垂直な回転軸を中心に回転可能であり、当該回転軸に平行な案内板と、上端が第2連通路側に位置し、下端が第1連通路側に位置する第1傾斜位置、および、上端が第1連通路側に位置し、下端が第2連通路側に位置する第2傾斜位置の何れかに上記案内板を傾斜させる案内板変位部材とを備えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 上記トナー補給切替部は、上記第1トナー濃度検知センサおよび上記第2トナー濃度検知センサから所定時間間隔で交互にトナー濃度測定値を受け、第1トナー濃度検知センサから受けたトナー濃度測定値が所定閾値よりも小さい場合に、トナー補給装置から供給されるトナーを上記第1循環経路に導き、第2トナー濃度検知センサから受けたトナー濃度測定値が所定閾値よりも小さい場合に、トナー補給装置から供給されるトナーを上記第2循環経路に導くことを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 上記案内板が磁性体で形成された磁性部材を含み、上記案内板変位部材が当該磁性部材に対して磁力を発生可能な電磁石であることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  5. 上記磁性部材が永久磁石であることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 上記搬送部材は、上記第1空間に配置された第1搬送部材と上記第2空間に配置された第2搬送部材とを含み、
    上記第1搬送部材および第2搬送部材は、上記第3連通路よりも第1連通路側における巻回方向と上記第3連通路よりも第2連通路側における巻回方向とが反対方向である搬送羽根を有するスクリューオーガであることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の画像形成装置。
  7. 上記トナー補給装置は、トナー排出口が形成されているトナー収容容器と、トナー収容容器内に配置され、且つトナーをトナー排出口までに搬送させるトナー排出部材とを備え、
    上記トナー排出部材が、スクリューオーガであることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の画像形成装置。
  8. 上記案内板が帯電防止剤を含むことを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の画像形成装置。
  9. 上記トナー補給口が、上記第1空間における上記軸方向の中央部に形成されていることを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の画像形成装置。
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