JP5633264B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤で像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置及びその現像装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置においては、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤で感光体のような像担持体の表面の静電潜像の可視化、すなわち現像を行う現像装置が用いられている。このような現像装置の２成分現像剤を収容する現像容器においては、トナーは現像動作によって消費されていくため、新たなトナーが現像装置に補充され、トナーはキャリアと搬送されながら分散する。その際、トナーとキャリアが摩擦帯電することによって現像剤に電荷が発生し、その結果トナーの帯電が行われる。補給されたトナーは現像ローラに供給されるまでに、トナーとキャリアとが相互に分散し、相互に帯電が十分に行われないと、現像装置からの帯電不良トナーの飛散の原因となり、画像上では地汚れが発生する。

特に、高速機においては、現像装置内の現像剤の循環速度が速いため、トナーを十分に帯電させる時間が確保できない。そこで、トナーの帯電を十分に行うために、現像剤の容量を多くすれば、補給トナーは分散しやすくなるが、現像装置が大きくなり、機械本体が大型化してしまう。
このような２成分現像剤を用いた現像装置として、外部剤循環方式の現像装置が提案されている。例えば、特開２００６−０７２３９４号公報（特許文献１）には、現像手段と異なる箇所に配置された、現像剤収納手段及びトナー収納手段とをフレキシブルパイプで連結し、現像剤とトナーとをそれぞれ一軸偏芯スクリューポンプを用いて現像手段に移送し、現像手段で摩擦帯電して現像に供した後で回収し、回収現像剤を回収現像剤収納手段に移送している。

更に、特開２００８−００３５６１号公報（特許文献２）には、現像部と現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵部との間で現像剤を空気の流れで循環させると共に、空気輸送する前に予めトナーとキャリアを混合することで、現像剤の帯電量を効率的に調整している。
更に、特開２００８−２９９２１７号公報（特許文献３）には、現像部と、その外部に設けられ現像剤を撹拌する撹拌部と、その撹拌部の現像剤を定量的に排出するロータリーフィーダと、排出された現像剤を空気圧を利用して現像部に搬送する現像装置が開示され、ここには、ロータリーフィーダの隙間調整により空気の撹拌部への流入を防止している。

更に、特開２００９−０３１５８６号公報（特許文献４）には、（特許文献３）と同様の目的で、現像剤搬送に利用する空気の撹拌部への流入を板状の空気流入規制部材を用いて防止している。
このように、外部剤循環方式の現像装置では、現像器の内部で搬送中に混合、撹拌を行う方式に比べ、搬送と独立して、現像剤貯蔵室で混合、撹拌を行えるため、使用する現像剤や環境に応じて、搬送量は同一のまま混合、撹拌を調整することが可能であり、現像剤のトナー濃度均一性や帯電量の安定性に優れる方式である。

ところが、外部剤循環方式の現像装置では、例えば図１０に示すように、空気で現像剤を現像剤貯蔵室２００から現像器２５０の流入口２９０まで送るため、現像器２５０が停止している状態から駆動開始した際には、現像剤Ｔが現像剤貯蔵室２００の下部に取り付けられている流量規制用のフィーダ２８０から現像器２５０の流入口２９０を経て供給部材２１０に到達するまでに時間を要する。

この間に、現像器２５０内では供給部材２１０の現像剤が現像ローラ２２０を介して回収部材２３０に回収され、回収口２４０から排出されて現像剤貯蔵室２００へ搬送されてしまう。このため、供給部材２１０の現像剤Ｔが枯渇し、現像ローラ２２０への汲上量が不足し、現像ローラ２２０から感光体２６０へのキャリア付着が増加してしまう。しかも、現像剤規制部材２７０の近傍域ａ１や現像ローラ２２０下部の現像剤回収部ａ２などから現像剤Ｔが無くなることで隙間ができてしまう。この状態になると現像器２５０に進入した空気がこの隙間から現像器２５０外へ噴出され、その際に現像器２５０内のトナーが飛散するという問題がある。

前記の（特許文献１）では、現像器と現像剤貯蔵部を空気の流れで現像剤を循環させる点を開示し、（特許文献２）では、現像剤が現像剤貯蔵部において撹拌され、現像剤の帯電量を調整する点を開示するが、いずれも、現像器側での駆動開始時にトナー飛散やキャリア付着が発生することを防止する点に言及していない。
更に、（特許文献３、４）では、現像剤を撹拌する撹拌部に接続されたロータリーフィーダの内部流動部の隙間を調整し、あるいは、循環路に板状の空気流入規制部材を設けて空気が撹拌部へ流入することを防止しているが、現像器側での駆動開始時における空気の噴出しを抑えてトナー飛散やキャリア付着が発生することを防止する点には言及していない。

本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、本発明が解決すべき課題は、現像器側での現像器駆動開始時における空気の噴出しを抑えてトナー飛散やキャリア付着の発生を防止できる現像装置及び画像形成装置を提供することにある。

本発明は前記課題を達成するため以下の構成とした。
第１の発明は、貯蔵部から空気流により搬送された２成分現像剤を感光体に供給する現像器と、前記感光体に対設された現像ローラに前記現像器内の２成分現像剤を供給する供給部材と、前記現像ローラから現像器内に戻された２成分現像剤を前記貯蔵部につながった排出部まで搬送する回収部材と、前記現像器内で前記供給部材の下流側より前記回収部材に現像剤を受け渡す開口部とを有し、前記現像器の駆動開始時に、前記現像ローラおよび感光体が停止した状態で、前記貯蔵部からの空気流による２成分現像剤の搬送と、前記供給部材及び回収部材の動作を始め、その後に、前記回収部材で現像剤が搬送される領域に設けられたトナー濃度センサの出力値が予め定められたトナー濃度以上であることを示した場合に、現像ローラおよび感光体の駆動開始を決定すること特徴とする。

第２の発明は、請求項１記載の現像装置において、前記トナー濃度センサの出力値を求め、前記現像器の駆動開始時における前記出力値が所定変動幅で変化した後に、該所定変動幅分回復した値に達すると、現像ローラおよび感光体の駆動を開始することを特徴とする。

第３の発明は、請求項１記載の現像装置において、前記現像ローラおよび感光体が回転を始めるまでの待機時間を、前記現像器内において現像ローラ周囲に２成分現像剤が蓄積され現像剤規制部材や現像ローラ下部が２成分現像剤で遮蔽された状態となると見做される時間として設定することを特徴とする。

第４の発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の現像装置において、前記現像器の開口部は供給部材の下方の回収部材に２成分現像剤を流下させる縦向き路であることを特徴とする。

第５の発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の現像装置において、前記供給部材が供給スクリューであり、前記回収部材が回収スクリューであることを特徴とする。

第６の発明は、画像形成装置において、請求項１〜５のいずれか一つに記載の現像装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、貯蔵部からの２成分現像剤の搬送量が安定するまで、現像ローラ及び感光体を回転させず、その際、現像器内の供給部材と回収部材を駆動させることで、現像器と貯蔵部の間の現像剤を循環させるので、汲上げ量が不足した状態で現像ローラが回転することを抑制して、供給部材の２成分現像剤が枯渇するのを防止できる。つまり、トナー濃度センサの出力値が予め定められたトナー濃度以上であることを示した場合に、
現像ローラおよび感光体の駆動を開始するので、現像器からのトナー飛散や感光体へのキャリア付着を防ぐことができ、画像上での地汚れの発生は確実に防止される。（請求項１）。

また、本発明によれば、現像器の駆動開始時における２成分現像剤のトナー濃度の出力値が所定変動幅で変化した後に、該所定変動幅分回復した値に達すると、現像ローラおよび感光体の駆動を開始するので、現像器からのトナー飛散や感光体へのキャリア付着を防ぐことができ、画像上での地汚れの発生は確実に防止される。（請求項２）。

また、本発明によれば、待機時間経過時には現像ローラ周囲や現像剤規制部材や現像ローラ下部が２成分現像剤で確実に遮蔽されるので、貯蔵部から現像器内への現像剤の搬送に用いる空気流の噴出しがなく、汲上げ量が不足した状態で現像ローラが回転することがなく、現像器からのトナー飛散やキャリア付着等の不具合を無くすことができ、画像上での地汚れの発生は確実に防止される。（請求項３）。

また、本発明によれば、開口部が縦向き路であるので、供給部材の下流側に達した２成分現像剤を的確な流動性を保持して回収部材に流下させ、現像器内での２成分現像剤の流動性を確保できる。（請求項４）
また、本発明によれば、供給スクリューと回収スクリューとが現像器内での２成分現像剤の撹拌を的確に行うことができる。（請求項５）
また、本発明によれば、現像器側での現像器駆動開始時における空気の噴出しを抑えてトナー飛散やキャリア付着の発生を防止できるという請求項１〜５のいずれかに記載の現像装置の効果を同様に得られる。（請求項６）

本発明に係る現像装置を搭載する画像形成装置の概略構成図である。 図１の画像形成装置で用いる現像装置の全体斜視図である。 図１の現像装置内の概略レイアウトと、現像器の概略断面を示す説明図である。 図１の現像装置内の現像器の拡大断面図である。 図１の現像装置で用いる貯蔵部及びロータリーフィーダの拡大断面図で（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は縦断面図である。 図１の画像形成装置で行なう現像駆動開始制御ルーチンのフローチャートである。 図１の画像形成装置で行なう現像装置の現像器内のトナー濃度特性線図である。 図１の現像装置で用いる変形例としての現像器の拡大断面図である。 図１の画像形成装置の他の実施形態で行なう現像駆動開始制御ルーチンのフローチャートである。 従来現像装置の説明図である。

本発明の一実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置を説明する。
図１は本発明に係る現像装置が適用される画像形成装置のシステム構成の槻略を示す図である。この画像形成装置は、複写機能とこれ以外の機能、例えばプリンタ機能やファクシミリ機能等を有する複合機の場合を例に取っている。この複合機は、図示しない操作部のアプリケーション切り替えキーにより複写機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能である。複写機能の選択時には複写モードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリントモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。

画像形成装置１はその装置本体９９に、各色の階調データに対応して画像形成を行う画像形成部１００、記録体である記録紙Ｐを搬送する給紙部２００、給紙部２００より延びる搬送路Ｒの下流端に設けられた排紙部３００を備えている。更に、図示しないパーソナルコンピュータやファクシミリや画像形成部１００の上部のスキャナユニット９８から受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理装置（ＩＰＳ）４００、この画像処理装置４００や画像形成部１００や給紙部２００を制御する制御部５００を備えている。

画像形成装置１ではスキャナユニット９８等で読み取られ、この際カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られ、これが電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理装置４００で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、黒のカラー画像情報を得る。これらイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色の版のデータが形成され、画像形成ユニットの露光装置（光学ユニット）４に送られる。

画像形成装置１の画像形成部１００は、４色分の作像部（画像形成ユニット）６Ｙ（イエロー）、６Ｍ（マゼンダ）、６Ｃ（シアン）、６Ｂｋ（黒）を所定位置に着脱自在にずれなく支持する。４色分の画像形成ユニット６の上側に中間転写ユニット１０が、下側に画像処理装置（ＩＰＳ）４００からの各色の版のデータに応じてレーザー光を照射可能な露光装置（光学ユニット）４が対向配備される。なお、光学ユニット４はレーザ方式に限定するものではなく、ＬＥＤ方式などの方式であっても良い。
光学ユニット４の下方には給紙部２００側の給紙ユニット２６が配備され、給紙ユニット２６から延びる搬送路Ｒは中間転写ユニット１０の側方の二次転写位置ｐ１を経て、定着ユニット７を通過して排紙部３００の排紙トレイ３０に達している。

画像形成部１００の中間転写ユニット１０は、未定着像担持体としての中間転写ベルト８を備える。中間転写ベルト８の下面に対向して、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部（画像形成ユニット）６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋが並設されている。これらの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外は同一構造である。
各作像部６は、感光体としての感光体ドラム１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ）と、感光体ドラム１の周囲に配設された図示しない帯電手段、現像装置５、クリーニング装置３、等で構成されている。
感光体ドラム１上で、作像プロセス（帯電行程、露光行程、現像行程、転写行程、クリーニング行程）が行われ、感光体ドラム１上に所望のトナー像が形成される。

感光体ドラム１は不図示の駆動部によって、図中、時計回り方向に回転駆動され、帯電手段の位置（不図示）で表面が一様に帯電される（帯電行程）。
その後、感光体ドラム１の表面は、露光装置（光学ユニット）４から発せられたレーザ光（不図示）の照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成される（露光行程）。
その後、感光体ドラム１の表面は、現像装置５の現像ユニット（現像器）５０との対向位置に達し、この位置で静電潜像が現像されて、所望のトナー像が形成される（現像行程）。
その後、感光体ドラム１の表面は、中間転写ベルト８及び１次転写バイアスローラ９との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（１次転写行程）。

その後、感光体ドラム１の表面は、クリーニング手段７との対向位置に達し、この位置で感光体ドラム１上に残存した未転写トナーが回収される（クリーニング行程）。クリーニング後、感光体ドラム１の表面は除電ローラｒにより電位を初期化される。こうして、感光体ドラム１上で行われる一連の作像プロセスが終了する。
上述した作像プロセスは、図１に示すように、４つの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋで、それぞれ行われる。すなわち、作像部の下方に配設された不図示の露光部（光書き込み装置）から、画像情報に基づいたレーザ光が、各作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋの各感光体ドラム１上に向けて照射される。その後、現像行程を経て各感光体ドラム１上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。

４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋにはトナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。

その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写手段としての２次転写ローラ１９との対向位置（２次転写位置）ｐ１に達する。中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像は、２次転写ニップの位置（２次転写位置）ｐ１に搬送された記録媒体としての転写紙Ｐ上に転写される。
こうして、中間転写ベルト８上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。
装置本体１００の下部に配設された給紙部２６には転写紙Ｐが複数枚重ねて収納されており、給紙コロ２７により１枚ずつ分離されて給紙される。給紙された転写紙Ｐはレジストローラ対２８で一旦停止され、斜めずれを修正された後レジストローラ対２８により所定のタイミングで２次転写ニップ（２次転写位置）ｐ１に向けて搬送される。そして、２次転写ニップにおいて転写紙Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。

２次転写位置ｐ１でカラー画像を転写された転写紙Ｐは、定着部２０へ搬送され、ここで、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像を定着される。
定着を終えた転写紙Ｐは、排紙ローラ対２９により、装置本体上面に形成された排紙部の３００の排紙トレイ３０へ出力画像として排出される。こうして、画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。
次に、現像剤攪拌・循環システムとしての現像装置５の構成を詳細に説明する。

図２、３に示すように、現像装置５は、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する現像器（現像部）５０と、現像器５０から離れた位置で現像剤（以下、単に「剤」ともいう）の状態に応じた撹拌を行う撹拌部を兼ねた貯蔵部５１と、貯蔵部５１にトナーを補給するためのトナーカートリッジ５２と、貯蔵部５１の下方に設けられたロータリーフィーダ５３と、現像剤を空気圧で搬送する現像剤循環駆動源としての送風機等を有している。図１では現像器５０のみ代表して示している。
現像器５０の排出口６７（図３参照）と貯蔵部５１との間は循環路５５で接続され、ロータリーフィーダ５３と現像器５０の受取口６８との間は循環路５６で接続されている。

ここで、循環路５５、５６はパイプチューブで形成される。現像剤Ｔはこの循環路５５、５６（パイプチューブ）中をエアーとの混合気状態で移送されるので、現像剤Ｔへの機械的ストレスはほとんどかからない。さらに、循環路５５、５６での駆動負荷も無い。これらから、現像剤Ｔの特性の維持、移送の確実化がはかれ、現像装置５の信頼性、耐久性の確保も充分はかれる。さらには、現像剤補給手段の構成の簡易化がはかれ、低駆動負荷化による低消費電力化、低コスト化も可能としている。
図２に示すように、トナーカートリッジ５２と貯蔵部５１はトナー補給路５７で接続され、送風機５４とロータリーフィーダ５３は管路５８で接続されている。

図２において、符号５９はトナー補給駆動源としてのモータを、６０は攪拌駆動源としてのモータを、６１はロータリーフィーダ５３の駆動源としてのモータをそれぞれ示しており、これらは、それぞれ不図示の駆動回路を介し制御部５００に接続される。
現像器５０は、図３、図４に示すように、現像器５０の外枠を成すケーシング６２と、ケーシング６２内に回転可能に支持され、螺旋状のフィンを有する供給部材と回収部材を成す供給、回収スクリュー６３、６４と、現像ローラ６５を有している。ケーシング６２内には、トナーとキャリアを混合した２成分現像剤Ｔが入っている。

図４に示すように、ケーシング６２は感光体ドラム１と対向する一側が開口し、そこより感光体ドラム１と並列状を成して対向配備される現像ローラ６５を枢支している。更に、現像ローラ６５の奥側には供給スクリュー６３と回収スクリュー６４とが上下に並列に配備されて枢支される。両スクリューの間には隔壁６２１が配備され、同隔壁６２１の先端部が隙間を介して現像ローラ６５と対向するように形成される。

ここでは供給スクリュー６３と回収スクリュー６４とが現像器のケーシング６２内で回転駆動して、現像剤Ｔの撹拌を的確に行うと共に、供給スクリュー６３が現像剤の現像ローラ６５への汲み上げを確実に行なうことができる。
ケーシング６２の上壁には循環路５６と接続される受取口６８が形成され、この受取口６８を通して現像剤がケーシング６２内の供給スクリュー６３の上流側に供給される。現像剤Ｔは供給スクリュー６３の回転によりケーシング６２内を下流側（図３で左側、図４で紙面手前側）に移動する。

その間に同時に、現像ローラ６５に担持されその回転と共に磁気ブラシを成して現像に供した後の現像剤は再度現像器内に戻り、現像ローラ６５の磁力より開放される。その後、現像剤は現像ローラ６５から離脱して現像器５０内に戻され、ケーシング６２内に支持される回収スクリュー６４側に移動する。

ケーシング６２は供給スクリュー６３の下流側と回収スクリュー６４の上流側とを結ぶ間の壁部に開口部６２２が形成される。開口部６２２は現像ローラ６５に移動せずに下流側の開口部６２２に達した現像剤を自重により容易に流下させる内径を有した縦向き路として形成されている。このように、開口部６２２が縦向き路であるので、供給スクリュー６３の下流側に達した現像剤を的確な流動性を保持して回収スクリュー６４に流下させ、現像器５０内での現像剤の流動性を適正に確保できる。
ケーシング６２の下壁には、循環路５５に接続された排出口６７が形成される。
ケーシング６２内の回収スクリュー６４の回転によって開口部６２２から排出された現像剤は下流側の排出口６７に移動し、ここを通して現像剤が循環路５５に排出される。

図４に示すように、供給スクリュー６３によって、現像剤Ｔが図中手前側に搬送され（図２では右より左側へ移動）、この一部が、現像ローラ６５によって磁力で吸い上げ、吸着され、現像剤規制部材６６で均一な厚さに均されてから、感光体ドラム１に接することで感光体ドラム１上の静電潜像をトナーで現像してトナー像が形成される。
現像ローラ６５は感光体１の駆動と同時に駆動されるモータ９１に接続され、供給スクリュー６３と回収スクリュー６４は共通のベルト伝動装置ｄを介してスクリュー駆動用のモータ９２に駆動される。

ここで現像ローラ６５の駆動用のモータ９１と、スクリュー駆動用のモータ９２とはそれぞれ不図示の駆動回路を介し制御部５００に接続される。なお、制御部５００はＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備え、ＣＰＵはＲＡＭをワークエリアとして使用しＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、そのプログラムで設定された動作を実行する。特に、後述するように、本実施形態で用いる現像開始時制御プログラムに沿って制御を実行する。
現像後の現像剤及び開口部６２２から排出された現像剤は回収スクリュー６４の端部に形成された排出口６７（図３参照）に移動し、排出口６７から循環路５５を通って貯蔵部５１に搬送される。回収スクリュー６４の下流側にはトナー濃度センサ７０が設置されており、その信号を基に制御部５００がトナーカートリッジ５２からトナー補給を行なうよう制御している。

トナー補給はモータ５９（図２参照）によってトナー補給路５７内の図示しないスクリューを回転させることで行われる。トナー補給は循環経路内で貯蔵部５１の入り口直前の部位で行われる。
図５に示す貯蔵部５１では現像後の現像剤と、補給されたトナーとが混合され適切なトナー濃度と帯電量を持つ現像剤Ｔとなる。この現像剤Ｔは貯蔵部５１の下部に形成された排出口４９を通り、ロータリーフィーダ５３に入る。
図５（ａ）は貯蔵部５１の断面図である。貯蔵部５１の上面には現像剤補給口６９が、下面には排出口４９が設けられており、貯蔵部本体５１ａは、排出口４９に向かうほど径が細くなる逆円錐型の形状を有している。
撹拌部を兼ねた貯蔵部本体５１ａ内の中心には下から上に剤を搬送するスクリュー７１が、その外側には回転可能な２本の撹拌部材７２が設けられており、これらの撹拌部材の回転動作によって現像剤が攪拌・混合される。

外側の撹拌部材７２とスクリュー７１はモータ６０によって回転する。スクリュー７１はモータ６０と直結されており、外側の撹拌部材７２は、減速ギヤ列７３ａ〜７３ｄを介して回転する。撹拌部材７２は、図５（ａ）に示すように、減速ギヤ列に直結された支持部７４に対して斜めに固定されている。
この撹拌部を兼ねた貯蔵部５１における攪拌時の現像剤はスクリュー７１の回転によって下から上に持ち上げられ、外側を回転する撹拌部材７２の回転に伴いＢの向きに移動し、再びスクリュー７１の周囲に寄せ集められるように対流する。
このように貯蔵部５１では絶えず現像剤Ｔが対流し、トナーの帯電はトナーとキャリアの摩擦によって付与される。
モータ６０にはモータの回転数を制御（調整）するための駆動回路（図示しない）を介し制御部５００が接続され、制御部５００は所定のプログラムで設定された攪拌制御を実行する。

ロータリーフィーダ５３は、金属、または樹脂などで作られたホルダ７６の内部に複数の羽根を設けたロータ７５を備え、モータ６１によってロータ７５を回転させて、現像剤を下方に定量的に排出する。フィーダ５３の下部は逆Ｔ字状の受けパイプ部材７７の垂直方向の開口部に連通する。逆Ｔ字状の受けパイプ部材７７の一方側の水平方向開口部は送風機５４にパイプ状の空気供給部材５８で連通される。受けパイプ部材７７の他方の水平方向開口部には、循環路５６が接続されている。
このため、ロータリーフィーダ５３内のロータ７５の回転により下方の受けパイプ部材７７に達した現像剤は送風機５４からの空気の流動により循環路５６を通り、受取口６８を介して現像器５０に再び供給される。

次に現像装置の作動を画像形成装置の作動と共に説明する。
画像形成装置の不図示の操作パネルにおけるスタートスイッチがオンされると、これに応じて、画像形成装置の制御部５００は各色の階調データに対応して画像形成作動を作像部（画像形成部）１００で行い、選択された記録材Ｐの供給動作を記録材供給部２００で開始させ、搬送路Ｒの途中に設けられた定着装置２０を待機状態より定着開始制御に入る。作像部１００は、制御部５００で受信したカラー画像情報、画像形成モードに沿い、フルカラーモードでの画像形成行程がＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の各像形成ユニット６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋにおいて行われて各色のトナー像が形成され、先に形成されたトナー像に順次重ねて２次転写ローラ１９と対向する２次転写位置ｐ１に運ばれる。

同時に、画像形成部１００の下側の複数の給紙トレイ２６から選択された記録材Ｐは、レジストローラ対２８に達し、ここでスキューを修正されて、所定のタイミングで二次転写位置ｐ１で各色の重合したトナー像が記録材Ｐに二次転写され、定着装置２０へ搬送され、そこで記録材に応じた加熱モードで定着処理が成され、排紙部３００に排紙される。 このような画像形成作動において、特に、作像部１００の現像装置５における現像剤へのトナー補給、現像剤の移送における作動態様について説明する。

上述の実施の形態において、現像器５０へのトナーの供給は、現像器５０の一部に設けられたトナー濃度センサ７０と制御部５００により行われる。
トナー濃度センサ７０は、従来周知の透磁率センサよりなり、現像器５０内の現像剤の現像剤濃度を検知する。この検知値が定められたある値以下であると、モータ５９によって図示しないスクリューを回転させることでトナー補給が貯蔵部５１の入り口直前の部位で行われ、送風機５４が駆動し、現像剤が現像器５０に供給される。そして、この供給は現像剤の濃度が定められたある値以上になると停止される。

この制御により、現像器５０には常に一定のトナー濃度の現像剤が収納され、安定した現像行程が行なわれる。また、トナー濃度センサ７０にて現像剤濃度が定められたある値以下であると検知し、これが予め定められた回数・時間等を越えると、現像器５０にトナーが無いと判断し、複写機やプリンタ等の本体９９に設けられた操作部（図示せず）または表示部へオペレータにわかるような警告を発する。これにより、現像器５０へのトナー補給を適正な時期に行うことができる。

次に、画像形成装置が停止状態よりスタートスイッチがオンされて、駆動を開始した場合の現像装置５の挙動について、図６の現像駆動開始制御ルーチンに沿って説明する。
ここでは、まず、現像駆動開始制御ルーチンを実行する根拠を説明する。
ここで、現像装置５を駆動開始すると同時に、感光体ドラム１及び現像ローラ６５を駆動し、定常の複写作動に入る制御を行ったとする。この場合、図７に示すように、トナー濃度センサ７０の出力（Ｖ）は駆動開始時より約１秒経過時に２、０ｖ以上より急激に低下し１、５ｖを下回り、トナー濃度が急激に変動幅δｖで低下する。この変化は、１、５秒経過後にトナー濃度が回復するという現像駆動開始時における出力値の変動特性が示された。

このようにトナー濃度が急激に変動幅δｖで低下するという特性の根拠は、貯蔵部５１より現像器５０の供給スクリュー６３に適正トナー濃度の現像剤の補給が遅れ、その間に、現像ローラ６５への現像剤のトナー補給が遅れ、適正トナー濃度の現像剤が枯渇したためと見做される。
このような現象より、トナー濃度センサ７０の出力値（Ｖ）からセンサー部の現像剤の量を把握することが可能であり、たとえば、検出値が１．５Ｖを下回った後，２Ｖを越えたという変動幅δｖの変化の経過した時点で、現像ローラ６５と感光体ドラム１の駆動を開始すれば、現像ローラ６５に十分な量の現像剤が供給されず、キャリア付着や現像装置開口部からのトナー飛散が発生してしまうという不具合を抑制することが可能となる。

即ち、図４に示すように、現像ローラ６５への現像剤のトナー補給が遅れ、適正トナー濃度の現像剤が枯渇した場合、駆動開始時に、現像ローラ６５の現像剤規制部材６６との隙間や現像ローラ６５下部側の隙間から現像剤搬送用の空気が感光体ドラム１側に吹き出し、トナー飛散が発生し、記録紙Ｐに形成される画像上での地汚れの発生が起きるが、変動幅δｖの変化の経過した時点で、現像ローラ６５と感光体ドラム１の駆動を開始すれば、上述の不具合を抑制することが可能となる。
あるいは、図７に示すように、予め、変動幅δｖの変化が経過した時点までの経過時間Ｔｎを求めておき、経過時間Ｔｎの経過時には貯蔵部５１及びロータリーフィーダ５３側の送風機５４より現像器５０の受取口６８に達した現像剤搬送用の空気は感光体ドラム１側に吹き出すことは抑制され、記録紙Ｐに形成される画像上での地汚れの発生は確実に防止される。

以上のような根拠に沿って制御部５００は現像駆動開始制御を行なう。
ここでは制御部５００が行うメインルーチンの途中で、図６に示す現像駆動開始制御ルーチンを実行する。
図６のステップｓ１に達すると、スタートスイッチがオンされて複写指令の入力時かを判断し、駆動開始時にあるとステップｓ２に進み、次の制御周期からは直接ステップｓ３に進む。ステップｓ２では、駆動開始時にあることより、感光体ドラム１の駆動系（不図示）及び現像ローラ６５のモータ９１の回転駆動を停止状態に保持し、ステップｓ３に進み、トナー濃度センサ５０の出力値を取り込む。

ステップｓ４では、各制御周期ごとに取り込んでいるトナー濃度センサ５０の出力値の前回値との差分を順次演算し、その差分の加算により変動幅δｖを求め、更に、変動幅δｖが所定値を越えると、適正トナー濃度の現像剤が枯渇した場合の変動時と見做し、この状態が回復するのを待つ。変動幅δｖが回復するまでは現像駆動開始制御ルーチンでの制御を繰り返し、トナー濃度センサ５０の出力値が変動幅δｖ分回復したと判断すると、ステップｓ５に達し、ここで、現像ローラ６５および感光体ドラム１の定常駆動モードでの駆動を許容する指令を発して、メインルーチンにリターンする。同時に、貯蔵部５１、トナーカートリッジ５２、ロータリーフィーダ５３、送風機５４、等からなる現像剤循環系を定常モードでの駆動に切換える。

このようにトナー濃度センサ７０の出力値を元に現像ローラ６５と感光体ドラム１の駆動を開始するので、現像剤の流動性などの変化で現像剤が安定して搬送されるまでの時間が変化した場合にも、常に現像剤搬送量が安定した状態で現像装置５を動作させ、現像ローラ６５および感光体ドラム１の駆動を開始するので、現像器５０からのトナー飛散や感光体ドラム１へのキャリア付着を防ぐことができ、画像上での地汚れの発生は確実に防止される。

更に、現像器５０における現像剤のトナー濃度の出力値（Ｖ）が所定変動幅δｖの変化後に達すると、現像ローラ６５および感光体ドラム１の駆動を開始するので、この駆動開始時には、図４に示すように、現像ローラ６５の現像剤規制部材６６との隙間や現像ローラ６５下部側の隙間が現像剤で遮蔽された状態であるので、汲上げ量が不足した状態で現像ローラ６５が回転することを防止でき、貯蔵部５１及びロータリーフィーダ５３側の送風機５４より現像器５０の受取口６８に達した現像剤搬送用の空気は感光体ドラム１側に吹き出すことは抑制され、記録紙Ｐに形成される画像上での地汚れの発生は確実に防止される。

次に、図６に示す現像駆動開始制御ルーチンに代えて実行可能な第２実施形態としての画像形成装置で行なう現像駆動開始制御ルーチンを図９に沿って説明する。なお、この第２実施形態としての画像形成装置の構成は、以下の図９に沿って説明する制御ルーチンの制御処理のみが異なり、その他の構成は第１実施形態としての画像形成装置と同様であり、ここでは重複説明を略す。
制御部５００が行うメインルーチンの途中で、図９に示す現像駆動開始ルーチンのステップａ１に達するとする。ここでは、スタートスイッチがオンされて複写指令の入力時かを判断し、駆動開始時にあるとステップａ２に進み、次の制御周期からは直接ステップａ４に進む。ステップａ２では、駆動開始時にあることより、感光体ドラム１の駆動系（不図示）及び現像ローラ６５のモータ９１の回転駆動を停止状態に保持し、ステップａ３に進み、所定時間をカウントするタイマーＴＩＭをスタートさせステップａ４に進む。

ここでのタイマーＴＩＭがカウントする所定時間は、図７で説明した経過時間Ｔｎとして予め設定される。
ステップａ４に達すると、回収スクリュー６４の下流側のトナー濃度センサ７０よりトナー濃度を検出し、ステップａ５に進む。ここで、トナー濃度が適正濃度値を下回るか判断し、適正値を満たしていれば、ステップａ７に進み、そうでないと、ステップａ６に進む。ここでは、トナー濃度を適正値に修正すべく、トナー補給モードで、貯蔵部５１、トナーカートリッジ５２、ロータリーフィーダ５３、送風機５４、等からなる現像剤循環系を駆動し、ステップａ７に進む。

ステップａ７では経過時間Ｔｎを判断し、経過前はこの現像駆動開始ルーチンの制御周期を繰り返し、現像剤規制部材６６との隙間や現像ローラ６５下部側の隙間が現像剤で遮蔽された状態となるのを待つ。ステップａ７で経過時間Ｔｎの経過を判断すると、ステップａ８に達して、ここで、現像ローラ６５および感光体ドラム１の定常駆動モードでの駆動を許容する指令を発して、トナー補給モードで、貯蔵部５１、トナーカートリッジ５２、ロータリーフィーダ５３、送風機５４、等からなる現像剤循環系を定常処理に設定し、メインルーチンにリターンする。

これにより、制御部５００は定常の複写モードでの駆動に入るが、この駆動開始時には、現像ローラ６５の現像剤規制部材６６との隙間や現像ローラ６５下部側の隙間が現像剤で遮蔽された状態であるので、汲上げ量が不足した状態で現像ローラ６５が回転することを防止でき、待機時間Ｔｎの経過時には貯蔵部５１及びロータリーフィーダ５３側の送風機５４より現像器５０の受取口６８に達した現像剤搬送用の空気は感光体ドラム１側に吹き出すことは抑制され、記録紙Ｐに形成される画像上での地汚れの発生は確実に防止される。
上述のところにおいて、現像器５０のケーシング６２内には、供給スクリュー６３と回収スクリュー６４とが上下に並列状態で配備され、現像剤Ｔの撹拌と、供給スクリュー６３の現像ローラ６５への現像剤の汲み上げを行なっていたが、これに代えて図８に示すような現像器５０ａを用いてもよい。

図８に示す現像器５０ａは、ケーシング６２ａの一側に現像ローラ６５ａを回転可能に支持し、その現像ローラ６５ａに対し、ケーシング６２ａの奥側（図８で右側）に並列状態で水平方向に供給スクリュー６３ａ，回収スクリュー６４ａを配備している。ケーシング６２ａ内の供給スクリュー６３ａの図中手前側の不図示の側壁に受取口６８が設けられ、ここに供給された現像剤が図中手前より裏側に搬送される。この一部現像剤は、現像ローラ６５によって磁力で吸い上げられ、吸着され、現像剤規制部材６６で均一な厚さに均されてから、感光体ドラム１に接することで感光体ドラム１上の静電潜像をトナーで現像してトナー像が形成される。更に、ケーシング６２ａの中央の縦向きの隔壁６９の最も奥側に破線で示す横向きの開口部６２２ａが形成され、開口部６２２ａを通過した現像剤Ｔが回収スクリュー６４ａに達し、この回収スクリュー６４ａにより図中手前側に向けられたケーシング６２ａの側壁に形成された排出口６７ａより貯蔵部５１に戻されている。

このような、図８に示す現像器５０ａを用いた場合も、図２、３の現像器５０を用いた場合と同様の作用効果が得られ、特に、隔壁６９が現像ローラ６５ａと離れているので、現像剤規制部材６６との隙間や現像ローラ６５ａ下部側の隙間が現像剤で遮蔽される状態を比較的容易に確保でき、現像剤搬送用の空気が感光体ドラム１側に吹き出すことを容易に抑制でき、記録紙Ｐに形成される画像上での地汚れの発生を確実に防止できる。
更に、図１の画像形成装置で用いたと同様の構成を他の印刷装置や、ファクシミリに適用してもよく、またはそれらを含む複合機からなる他の画像形成装置に適用してもよい。これらの各実施形態の場合も、図１の画像形成装置と同様の効果を得ることができる。

１ 感光体ドラム（像担持体）
５ 現像装置
５０、５０ａ 現像器（現像ユニット）
５１ 貯蔵部
６２２，６２２ａ 開口部
６３ 供給部材（供給スクリュー）
６４ 回収部材（回収スクリュー）
６５、６５ａ 現像ローラ
６７ 排出部
Ｔ ２成分現像剤
Ｐ 記録材
Ｒ 搬送路

特開２００６−０７２３９４号公報 特開２００８−００３５６１号公報 特開２００８−２９９２１７号公報 特開２００９−０３１５８６号公報

Claims (6)

1. 貯蔵部から空気流により搬送された２成分現像剤を感光体に供給する現像器と、前記感光体に対設された現像ローラに前記現像器内の２成分現像剤を供給する供給部材と、前記現像ローラから現像器内に戻された２成分現像剤を前記貯蔵部につながった排出部まで搬送する回収部材と、前記現像器内で前記供給部材の下流側より前記回収部材に現像剤を受け渡す開口部とを有し、前記現像器の駆動開始時に、前記現像ローラおよび感光体が停止した状態で、前記貯蔵部からの空気流による２成分現像剤の搬送と、前記供給部材及び回収部材の動作を始め、その後に、前記回収部材で現像剤が搬送される領域に設けられたトナー濃度センサの出力値が予め定められたトナー濃度以上であることを示した場合に、現像ローラおよび感光体の駆動開始を決定すること特徴とする現像装置。
2. 前記トナー濃度センサの出力値を求め、前記現像器の駆動開始時における前記出力値が所定変動幅で変化した後に、該所定変動幅分回復した値に達すると、現像ローラおよび感光体の駆動を開始することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記現像ローラおよび感光体が回転を始めるまでの待機時間を、前記現像器内において現像ローラ周囲に２成分現像剤が蓄積され現像剤規制部材や現像ローラ下部が２成分現像剤で遮蔽された状態となると見做される時間として設定することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
4. 前記現像器の開口部は供給部材の下方の回収部材に２成分現像剤を流下させる縦向き路であ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. 前記供給部材が供給スクリューであり、前記回収部材が回収スクリューである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。
6. 画像形成装置において、請求項１〜５のいずれか一つに記載の現像装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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