(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持して潜像担持体との対向部まで搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送する第１搬送部材が配置される第１搬送路と、該第１搬送路の上方に配置される共に現像剤を該第１搬送部材とは逆方向に搬送する第２搬送部材が配置される第２搬送路と、該第１搬送路と該第２搬送路を仕切ると共に該第１搬送路と該第２搬送路とを軸線方向の両端で連通させる連通口を有する仕切部材とを備える現像装置において、
上記現像装置内の現像剤量を光学的に検知する検知部を、上記第２搬送路内に有する現像剤量検知手段を備え、
上記現像剤量検知手段は、該現像剤量検知手段から出力された光を上記第２搬送路内の上記検知部に案内する第１の光ガイド部材と、該第２搬送路内の空間を介して再び該検知部から該第２搬送路の外部に案内する第２の光ガイド部材とを有し、
上記第１の光ガイド部材の案内した光を出射する出射面と、該出射口から出射された光を入射する上記第２の光ガイド部材の入射面とは、回転軸に配置されたシート状部材との摺擦により定期的に清掃され、
上記第１の光ガイド部材と上記第２の光ガイド部材との間の現像剤搬送速度が、上記第２搬送路内の他の部分の現像剤搬送速度に比べて小さく、
上記検知部の周辺に現像剤が溜まり易くなっていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
上記第２搬送部材の搬送速度が上記第１搬送部材の搬送速度に比べて大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の現像装置において、
上記第１搬送部材及び上記第２搬送部材は、回転軸に羽根を形成したスクリューであって、該第２搬送部材のスクリューピッチが該第１搬送部材のスクリューピッチより大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の現像装置において、
上記第２搬送部材の回転速度は、上記第１搬送部材の回転速度よりも大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一に記載の現像装置において、
上記第１搬送部材及び／又は上記第２搬送部材の現像剤搬送方向下流側端部には、現像剤を搬送方向とは逆方向に搬送する逆搬送部が形成されることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一に記載の現像装置において、
上記第２搬送部材は、回転軸に羽を形成したスクリューであって、上記第１の光ガイド部材と上記第２の光ガイド部材とを配置した上記第２搬送路の上記検知部の区間には、羽を形成していないことを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一に記載の現像装置において、
上記検知部の現像剤搬送方向上流側に、現像剤の流れの一部を規制する上流側塞き止め部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項７に記載の現像装置において、
上記上流側塞き止め部材は、上記第２搬送路の内壁に形成されたリブであることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の現像装置において、
上記上流側塞き止め部材の上端高さが、上記第１の光ガイド部材の上端高さよりも高いことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか一に記載の現像装置において、
上記上流側塞き止め部材が、上記第１の光ガイド部材の現像剤搬送方向上流側の端面から、１０ｍｍ以内に設置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか一に記載の現像装置において、
上記第１の光ガイド部材の上記出射面、及び上記第２の光ガイド部材の上記入射面は、上記第２搬送部材の回転軸と上記第２搬送路の一方の側壁面との間に位置し、
上記上流側塞き止め部材は、上記第２搬送部材の回転軸よりも、上記出射面及び上記入射面が位置する側に設置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれか一に記載の現像装置において、
上記検知部の現像剤搬送方向下流側に、現像剤の流れの一部を規制する下流側塞き止め部材を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求１２に記載の現像装置において、
上記下流側塞き止め部材は、上記第２搬送路の内壁に形成されたリブであることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一に記載の現像装置において、
上記第２の光ガイド部材の現像剤搬送方向下流側の端面と、上記第２の光ガイド部材の現像剤搬送方向下流側の上記第２搬送部材の回転軸に形成される直近の羽の端面との距離が１０ｍｍ以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一に記載の現像装置において、
上記現像剤は、加速凝集度が６０％以上９５％以下の範囲内のトナーであることを特徴とする現像装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の現像装置において、
上記トナーの外添成分には、オイル含有成分を含むことを特徴とする現像装置。
【請求項１７】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を均一に帯電する帯電手段、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段、該潜像担持体をクリーニングするクリーニング手段より選ばれる少なくとも１以上の手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
上記現像手段として、請求項１乃至１６のいずれか一に記載の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１８】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項１乃至１６のいずれか一に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤を担持する現像剤担持体により潜像担持体上の潜像を現像する現像装置、並びにこれを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置は、ホームオフィスや一般ユーザーの領域でも幅広く活用されるようになってきており、この領域に対応するために、低コスト化、長寿命化、小型化、稼動の安定化が要求されている。画像形成装置の長寿命化に対応するためには、使用する機能部材の耐久に伴う磨耗を出来るだけ少なくする必要がある。例えば像担持体である感光体においては、帯電、現像、転写、クリーニング工程で各部材の接触による表面磨耗を考慮する必要がある。感光体表面磨耗の抑制のために潤滑剤塗布部材といった磨耗抑制手段を設けることは公知であるが、装置の小型化により感光体も小型化してくると前記磨耗抑制手段をレイアウトすることが難しい。そのため、最近では、トナーに潤滑剤成分を付与した外添剤を添加し、感光体表面の摩擦係数を低減する手段が種々検討されている。
【０００３】
一方、現像装置の長期に亘る稼動の安定化を図るためには、現像で消費したトナーを補給する必要がある。使用を重ねるうちに現像器内のトナー量が減少するので、現像器内に所定量以上の現像剤があるか否かを残量検知手段によって検知し、この検知結果に基づいてトナーを補給することが公知である。例えば、特許文献１には、一成分現像剤を収容する現像器内の上下に２本の現像剤搬送部材を設けた２軸現像剤循環型現像装置で、上側現像剤搬送部材の搬送方向上流側端部となる延在部の上方に現像剤溜まり部を連設し、この現像剤溜まり部に残量検知手段を設けた現像装置が開示されている。この残量検知手段は、現像剤溜まり部の側壁に設けられた透光性検知窓を通して光学的に現像剤喫水面を検知して現像剤量を把握する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、トナーに潤滑成分を付与した外添剤を添加すると、トナー間の付着力が上昇してトナーの凝集性が上がってしまい、現像剤の流動性が低下する。流動性が低下した現像剤は、喫水面に凹凸ができやすく、現像剤量に応じた適正な位置に喫水面を安定して形成しにくい。そのため、検知窓を通して光学的に現像剤喫水面を検知する残量検知手段は、現像剤量が所定量以下になっても現像剤喫水面を検知できなかったり、現像剤量が所定量以上あるのに現像剤喫水面を検知してしまったりと、検知する現像剤量にバラツキが生じてしまうことがあった。その結果、トナー不足による画像カスレや、トナーあふれによるトナー詰まりを引き起こしてしまう虞があった。
【０００５】
特許文献１に開示される現像装置は、現像器内の現像剤残量を簡単且つ安価な構成で検知することを目的としているが、現像剤溜まり部を上側現像剤搬送部材の延在部の上方に連設することで装置が大型化してしまうため、装置の小型化には適していない。また、現像剤残量を検知するために常に現像剤溜まり部までの現像剤量を確保しなければならため、多くの現像剤が必要となってコストが高くなってしまう。さらに、長寿命化に対応できるような流動性の低い現像剤を用いた場合には、現像器内の現像剤量が多いとトルク負荷による現像剤搬送部材の破損やトナーロックなどの装置破壊につながる虞がある。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものである。その目的は、長寿命化に対応できる流動性の低い現像剤を使用した場合においても、装置内の現像剤量を適正に検知することができ、誤検知による画像カスレやトナー詰まりを抑制し、長期に亘って良好な画像品質を維持できる現像装置、並びにこれを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、現像剤を担持して潜像担持体との対向部まで搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送する第１搬送部材が配置される第１搬送路と、該第１搬送路の上方に配置される共に現像剤を該第１搬送部材とは逆方向に搬送する第２搬送部材が配置される第２搬送路と、該第１搬送路と該第２搬送路を仕切ると共に該第１搬送路と該第２搬送路とを軸線方向の両端で連通させる連通口を有する仕切部材とを備える現像装置において、上記現像装置内の現像剤量を光学的に検知する検知部を、上記第２搬送路内に有する現像剤量検知手段を備え、上記現像剤量検知手段は、該現像剤量検知手段から出力された光を上記第２搬送路内の上記検知部に案内する第１の光ガイド部材と、該第２搬送路内の空間を介して再び該検知部から該第２搬送路の外部に案内する第２の光ガイド部材とを有し、上記第１の光ガイド部材の案内した光を出射する出射面と、該出射口から出射された光を入射する上記第２の光ガイド部材の入射面とは、回転軸に配置されたシート状部材との摺擦により定期的に清掃され、上記第１の光ガイド部材と上記第２の光ガイド部材との間の現像剤搬送速度が、上記第２搬送路内の他の部分の現像剤搬送速度に比べて小さく、上記検知部の周辺に現像剤が溜まり易くなっていることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の現像装置において、上記第２搬送部材の搬送速度が上記第１搬送部材の搬送速度に比べて大きいことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２に記載の現像装置において、上記第１搬送部材及び上記第２搬送部材は、回転軸に羽根を形成したスクリューであって、該第２搬送部材のスクリューピッチが該第１搬送部材のスクリューピッチより大きいことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２又は３に記載の現像装置において、上記第２搬送部材の回転速度は、上記第１搬送部材の回転速度よりも大きいことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項２乃至４のいずれか一に記載の現像装置において、上記第１搬送部材及び／又は上記第２搬送部材の現像剤搬送方向下流側端部には、現像剤を搬送方向とは逆方向に搬送する逆搬送部が形成されることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか一に記載の現像装置において、上記第２搬送部材は、回転軸に羽を形成したスクリューであって、上記第１の光ガイド部材と上記第２の光ガイド部材とを配置した上記第２搬送路の上記検知部の区間には、羽を形成していないことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか一に記載の現像装置において、上記検知部の現像剤搬送方向上流側に、現像剤の流れの一部を規制する上流側塞き止め部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７に記載の現像装置において、上記上流側塞き止め部材は、上記第２搬送路の内壁に形成されたリブであることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項７又は８に記載の現像装置において、上記上流側塞き止め部材の上端高さが、上記第１の光ガイド部材の上端高さよりも高いことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項７乃至９のいずれか一に記載の現像装置において、上記上流側塞き止め部材が、上記第１の光ガイド部材の現像剤搬送方向上流側の端面から、１０ｍｍ以内に設置されていることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項７乃至１０のいずれか一に記載の現像装置において、上記第１の光ガイド部材の上記出射面、及び上記第２の光ガイド部材の上記入射面は、上記第２搬送部材の回転軸と上記第２搬送路の一方の側壁面との間に位置し、上記上流側塞き止め部材は、上記第２搬送部材の回転軸よりも、上記出射面及び上記入射面が位置する側に設置されていることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項７乃至１１のいずれか一に記載の現像装置において、上記検知部の現像剤搬送方向下流側に、現像剤の流れの一部を規制する下流側塞き止め部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求１２に記載の現像装置において、上記下流側塞き止め部材は、上記第２搬送路の内壁に形成されたリブであることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１乃至１３のいずれか一に記載の現像装置において、上記第２の光ガイド部材の現像剤搬送方向下流側の端面と、上記第２の光ガイド部材の現像剤搬送方向下流側の上記第２搬送部材の回転軸に形成される直近の羽の端面との距離が１０ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１乃至１４のいずれか一に記載の現像装置において、上記現像剤は、加速凝集度が６０％以上９５％以下の範囲内のトナーであることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１５に記載の現像装置において、上記トナーの外添成分には、オイル含有成分を含むことを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を均一に帯電する帯電手段、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段、該潜像担持体をクリーニングするクリーニング手段より選ばれる少なくとも１以上の手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項１乃至１６のいずれか一に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１乃至１６のいずれか一に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、第１搬送路内の現像剤は第１搬送部材によって現像剤担持体の軸方向に沿って搬送され、連通口を介して第２搬送路内に押し上げられる。第２搬送路内の現像剤は第２搬送部材によって第１搬送部材とは反対方向に搬送され連通口を介して落下して第１搬送路に戻される。このようにして、現像剤が第１搬送路と第２搬送路との間を循環する。このとき、第２搬送路内に配置される現像剤量検知手段の検知部の周辺に現像剤が溜まり易いので、第２搬送路内の現像剤喫水面は現像剤搬送方向上流側から現像剤量検知手段の検知部に向かって立ち上がるように傾斜して形成される。このため、流動性の低い現像剤を用いた場合でも、検知部周辺の現像剤喫水面の凹凸を、従来の検知部の周辺に現像剤が溜まり難い構成に比べ小さくでき、現像剤量に応じて、より適正な位置に現像剤喫水面を形成することができる。
よって、現像剤量検知手段は現像剤残量に応じて適正な位置に形成された現像剤喫水面を検知することが可能となる。
また、現像剤量検知手段の検知部の周辺の現像剤搬送速度が他の部分の現像剤搬送速度よりも小さい。このように検知部の周辺でのトナーの循環速度を小さくすることで、シート状部材で検知部のトナーを掻きとった後の、トナー循環によるトナーの入り込みを抑制できる。その結果、トナー残量に対して安定した検知出力結果を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、現像剤量検知手段は現像剤残量に応じて、従来よりも適正な位置に形成された現像剤喫水面を検知することが可能である。
よって、長寿命化に対応できる流動性の低い現像剤を使用した場合においても、装置内の現像剤量を適正に検知することができ、誤検知による画像カスレやトナー詰まりを抑制し、長期に亘って良好な画像品質を維持できる現像装置、並びにこれを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係るプリンタの要部構成を説明する構成図。
【図２】同プリンタの作像ユニットの構成を説明する概略構成図。
【図３】同プリンタの現像装置内部の構成を説明する概略構成図。
【図４】同プリンタのトナー補給容器の構成を説明する構成図。
【図５】実施形態１の同現像装置の光学センサー付近の構成を説明する要部斜視図。
【図６】実施形態２の同現像装置の光学センサー付近の構成を説明する要部斜視図。
【図７】光学センサーの受光時の出力電圧を、一定間隔おきにをプロットした、検知出力波形の概略図。
【図８】実施形態２の現像装置の上槽の検知部上流にリブを設けた場合のトナーの流れの説明図。
【図９】従来の現像装置の上槽の検知部上流にリブを設けていない場合のトナーの流れの説明図。
【図１０】上側搬送部材の回転軸に垂直な断面におけるトナーの動きの説明図。
【図１１】実施形態２の評価実験の結果をプロットしたグラフ。
【図１２】実施形態２の現像装置の上槽の検知部上流及び下流にリブを設けた場合のトナーの流れの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［実施形態１］
以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置であるカラープリンタに適用した一実施形態（以下、実施形態１という）について説明する。
図１は、本実施形態１に係るプリンタの要部構成を説明する構成図である。このプリンタにおいては、図１に示すように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する４つの作像ユニット１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｂｋが、水平に延在する中間転写ベルト７に沿って所定の間隔で並置されている。以下、添字Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｂｋはシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色をそれぞれ示すが、トナー色が異なる以外は構成が同じであるので一部添字を省略して説明する。この作像ユニット１０Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｂｋは、図中時計回り方向に回転する像担持体たる感光体１Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｂｋを備え、その周囲にそれぞれ帯電ローラ２Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｂｋ、現像装置３Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｂｋ、転写ローラ５Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｂｋ、クリーニングユニット６Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｂｋが順に配置されている。また、この作像ユニット１０の上方には、図示しない露光装置を備えている。上記帯電ローラ２は、感光体１表面に接触或いは近接して配置され、バイアスを印加することによって感光体１を所定の極性、所定の電位に帯電する。上記露光装置は、発光素子としてＬＤ或いはＬＥＤを使用し、帯電ローラ２によって帯電された感光体１に画像データに基づいて変調した光Ｌを照射して、感光体１に静電潜像を形成する。
【００１２】
上記現像装置３は、トナーからなる１成分現像剤を用い、接触現像方式を行うものである。この現像装置３は、後述するように、現像装置３内の現像剤を担持して感光体１との対向部まで搬送する現像剤担持体たる現像ローラ３０が感光体１に臨む開口部に配置されている。現像装置３では、現像ローラ３０に印加された現像バイアスと感光体１表面に形成された静電潜像の電位との電位差により、現像領域における静電潜像に帯電したトナーを付着させて現像が行われる。また、この現像装置３の上部には、収容するトナーを現像装置３内に供給するトナー補給容器４が連結されている。なお、ここで現像装置３は１成分現像剤を用いる構成であるが、２成分現像剤を用いる構成であってもよい。また、トナー補給容器４は、現像装置３内にトナーを直接補給する構成であるが、現像装置３の上部と連結させず、プリンタ内に設置された補給経路を通して現像装置３内にトナーを補給する構成であってもよい。
【００１３】
上記中間転写ベルト７は駆動ローラを含む図示しない複数の搬送ローラによって張架され、図中反時計回り方向に移動可能に構成されている。中間転写ベルト７を挟んで、感光体１に対向して設置された上記転写ローラ５は、転写時に感光体１表面に所定の押圧力で接触し、電圧を印加することにより感光体１と転写ローラ５との間の転写ニップ部で感光体１表面のトナー像を中間転写ベルト７に転写する。各作像ユニット１０Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｂｋで現像された感光体１上のトナー像は転写ローラ５によって中間転写ベルト７上に順次転写されて重ね合わせられることになる。また、各作像ユニット１０Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｂｋに対して中間転写ベルト７の移動方向下流側に二次転写ローラ８が配置されている。中間転写ベルト７上に多重転写されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像は、二次転写ローラ８によって用紙に一括転写される。トナー像が転写された用紙は、定着装置９に搬送されて加熱加圧されてトナー像が定着せしめられた後、図示しない排紙口から排出される。
【００１４】
また、中間転写ベルト７の周囲には、中間転写ベルト７に転写されたトナーの付着量及び各色の位置を測定するセンサー（正反射と拡散反射方式を組み合わせた光学センサー等）１１が設置される。センサー１１によって取得されたデータは、画像濃度や位置合わせの調整に使用される。また、中間転写ベルト７の周囲には、二次転写後の中間転写ベルト７をクリーニングするベルトクリーニングユニット１２が配置される。ベルトクリーニングユニット１２は、中間転写ベルト７の移動方向に対してカウンタ方向となるように当接するクリーニングブレード１２ａや、クリーニングブレード１２ａに中間転写ベルト７を挟んで対向する位置に配置された金属製クリーニング対向ローラ１２ｂを備えている。ベルトクリーニングユニット１２のクリーニングブレード１２ａによって除去されたトナーは、搬送コイル１２ｃで搬送され非図示の廃トナー収納部に収納される。
【００１５】
図２は、作像ユニットの構成を説明する概略構成図である。上記作像ユニット１０は、図２に示すように、感光体１と、帯電ローラ２、現像装置３、トナー補給容器４、クリーニングユニット６等を一体的に備えたプロセスカートリッジとして、装置本体から着脱可能に構成されている。また、作像ユニット１０全体を交換できるように構成するだけではなく、感光体１、帯電ローラ２、現像装置３、トナー補給容器４、クリーニングユニット６のような単位でそれぞれ新しいものと交換できるような構成であってもよい。
【００１６】
次に、上記現像装置３について詳細に説明する。図３は、現像装置内部の構成を説明する概略構成図である。現像装置３内は、図２及び図３に示すように、現像ローラ３０に供給するトナーを収容し、現像ローラ３０の軸線方向に沿ってトナーを搬送する第１搬送部材たる下側搬送部材３１が配置される第１搬送路たる下槽３２と、下槽３２の上方に配置されると共に収容するトナーを下側搬送部材３１とは逆方向に搬送する第２搬送部材たる上側搬送部材３３が配置される第２搬送路たる上槽３４とから構成される。下側搬送部材３１と上側搬送部材３３は、ギア、カップリングなどからなる駆動伝達手段５０により画像形成装置本体などに設置した駆動源から駆動を伝達できる構成となっている。下槽３２と上槽３４とは仕切部材３６によって仕切られ、仕切部材３６の軸方向両端に形成された連通口３７、３８で連通している。トナー補給容器４から現像装置３内に補給されたトナーは、上側搬送部材３３によって現像ローラ３０の軸方向に沿って図３中左方向に搬送され、内壁に突き当たって連通口３７を落下し下槽に移動する。下槽３２内のトナーは、下側搬送部材３１によって現像ローラ３０の軸方向に沿って図３中右方向に搬送され、内壁に突き当たって押し上げられ、連通口３８を介して上槽３４に移動する。これにより、現像装置３内のトナーは、上槽３４と下槽３２との間で連通口３７、３８を介して移動が可能で、仕切部材３６の長手方向で循環可能な構成となっている。
【００１７】
また、上記現像装置３の下槽３２には、現像ローラ３０や下側搬送部材３１の他に、現像ローラ３０に下槽３２内のトナーを供給するスポンジ等の弾性体からなる供給ローラ３５、現像ローラ３０上のトナー量を規制する規制部材３９等を備えている。供給ローラ３５は、回転して表面に付着させたトナーを現像ローラ３０の表面に塗布供給する。供給ローラ３５には、現像バイアスに対してトナーの帯電極性と同方向にオフセットさせた値の供給バイアスを印加するとよい。供給バイアスは、現像ローラ３０との当接部で予備帯電されたトナーを現像ローラ３０に押し付ける方向に作用する。現像ローラ３０には感光体１との間に電界を形成させるための現像バイアスが印加される。現像ローラ３０は図中反時計回りの方向に回転し、表面に保持したトナーを規制部材３９及び感光体１との対向位置へと搬送する。規制部材３９は、自由端側を現像ローラ３０表面に所定の押圧力で当接させたもので、その押圧下を通過したトナーを薄層化すると共に摩擦帯電によって電荷を付与する。規制部材３９には摩擦帯電を補助するために、現像バイアスに対してトナーの帯電極性と同方向にオフセットさせた値の規制バイアスを印加するとよい。薄層化されたトナーは、現像ローラ３０の回転によって感光体１との対向位置へ搬送され、現像ローラ３０に印加された現像バイアスと感光体１上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体１表面に移動し現像される。感光体１上に現像されずに現像ローラ３０上に残されたトナーは、供給ローラ３５で現像ローラ３０から剥離・回収される。現像ローラ３０から剥離されたトナーは下側搬送部材３１によって、連通口３８を介して上槽３４に送り込まれる。
【００１８】
なお、図３に示す現像装置３において、下側搬送部材３１及び上側搬送部材３３は、一方向にトナーを搬送するスクリューで構成されているが、トナー搬送方向の下流側端部に、この搬送方向とは逆方向にトナーを搬送する逆搬送部を設けてもよい。下槽３２及び上槽３４のトナー搬送方向最下流側では内壁によってトナーの流れが堰き止められるが、逆搬送部によって搬送方向と逆方向の推進力を付与することにより、トナー詰まりが発生しにくくなる。
【００１９】
図４はトナー補給容器の構成を説明する構成図である。図２及び図４に示すように、現像装置３の上部に設置されたトナー補給容器４は、トナー補給容器４内の図示しないトナー補給口に向かってトナーを搬送するトナー搬送部材４２を備えている。アジテータ４１は、例えば、図４に示すように、回転軸４１ａと、回転軸４１ａに固定されたＰＥＴフィルム４１ｂ等の可撓性の材料とから構成され、回転することによりトナー補給容器４内に充填されたトナーの流動性を確保しつつ、トナー搬送部材４２の方向へトナーを供給するように構成されている。トナー補給容器４内のトナーを使い切るため、トナー補給容器４の形状はアジテータ４１の回転軌道に合わせて円弧形状に構成することが好ましい。トナー搬送部材４２は、スクリューやコイル等で形成された部材が画像形成装置本体側に設置された非図示の駆動部と連結可能に構成されている。トナー搬送部材４２と駆動部とはクラッチ等の公知の方法で連結・非連結を制御可能とし、トナー補給駆動が自在な構成となっている。トナー搬送部材４２は、現像装置３内に設置された後述する光学センサーによりトナー不足を検知することで回転動作を開始し、光学センサーによりトナー充填が確認された場合、駆動を止めて現像装置３内のトナー量を安定化する等公知の手段により制御することが好ましい。トナー搬送部材４２によるトナー補給量は、駆動部の駆動時間、ピッチ径、大きさ回転速度等で制御することができ、また例えば温湿度環境でトナーの流動性が変化することに対応させて駆動時間を変化させる等の制御も可能である。
【００２０】
また、図３に示すように、上記現像装置３の上槽３４には、現像装置３内のトナー残量を検知する現像剤量検知手段たる光学センサー５１が設置されている。図５は、光学センサー付近の構成を説明する要部斜視図である。図５に示すように、この光学センサー５１においては、本体側面部に取り付けた非図示の発光センサーより光を照射し、照射された光が現像装置側壁に配置した主に透明度の高い樹脂材料などからなる第１の光ガイド５２によって上槽３４内に導かれる。そして、発光センサーからの照射された光が上槽３４内の空間を介して、第２の光ガイド５３に入射され、上槽３４の外部に導かれる。そして、発光センサーからの照射された光が上槽３４内の空間を介して、第２の光ガイド５３に入射され、上槽３４の外部に導かれる。その後、第２の光ガイド５３の出口部側に配置した非図示の受光センサーによって光量を電圧に変換し、光の有無を検出できる構成となっている。残量検知実施時は、発光センサーに電圧を印加することで発光を制御し、受光センサーの出力にて、前記空間部のトナーの存在を検出することが可能となっている。第１の光ガイド５２の出射面６２と第２の光ガイド５３の入射面６３に、トナー或いは異物などが付着していると、残量検知時の光を遮光してしまうため、誤検知の原因となる。そこで、第１の光ガイド５２の出射面６２と第２の光ガイド５３の入射面６３との間であって、上側搬送部材３３の回転軸にシート材などの清掃部材５４を貼り付け、回転周期で第１の光ガイド５２の出射面６２と第２の光ガイド５３の入射面６３に付着する付着物を除去できる清掃機構を入れることが望ましい。
【００２１】
ところで、上記光学センサー５１にて現像装置３内のトナー量を適正に検知するためには、発光センサーからの発光光路でトナー喫水面を安定して形成することが重要となる。そこで、本実施形態１においては、トナー喫水面が形成される現像装置３内の上槽３４中の上側搬送部材３３のトナー搬送速度を下側搬送部材３１のトナー搬送速度よりも大きくする。搬送部材３１、３３の搬送速度は、搬送部材３１、３３のスクリューピッチや、スクリュー径、回転速度によって制御することができる。例えば、トナーの搬送速度はスクリューピッチに比例し大きくなる、スクリュー１回転当たりに搬送するトナー量が多くなるためである。
【００２２】
上側搬送部材３３のトナー搬送速度を下側搬送部材３１のトナー搬送速度よりも大きくすることにより、上槽３４の最下流側端部で壁面に突き当たったトナーは、下槽３２にすぐに移動せずに溜まりやすくなり、上槽３４内のトナー喫水面はトナー搬送方向上流側から下流側に向かって立ち上がるように傾斜して形成される。そのため、上槽３４内では、トナーの流動性が低くても、下側搬送部材３１と上側搬送部材３３の搬送速度が同じである場合に比べ、トナー喫水面の凹凸が小さくなり、トナー残量に応じた適正な位置にトナー喫水面が形成されやすくなる。その結果、光学センサー５１は、トナー残量に応じて適正な位置に形成された現像剤喫水面を検知することが可能となる。
【００２３】
特に、図３に示すように、光学センサー５１は、上槽３４の長手方向中央部よりも現像剤搬送方向下流側となる位置に設置することが好ましい。光学センサー５１の光路付近、つまり、光学センサー５１の検知部の周辺にトナーが溜まりやすくなっている方が、光学センサー５１の検知部の周辺に、トナー残量に応じて適正な位置にトナーの喫水面を形成することができ好ましいためである。また、光学センサー５１の検知部の周辺にトナーが溜まりやすくなっている方が清掃部材５４による清掃動作を行いやすいためでもある。
【００２４】
このように本実施形態１では、光学センサー５１で現像装置３内のトナー量を適正に検知するのに重要な事項である、光学センサー５１の検知部の周辺に、トナー残量に応じて適正な位置にトナーの喫水面を形成するために、上槽３４における現像剤搬送速度を、下槽３２における現像剤搬送速度に比べ大きくすることで、光学センサー５１の検知部の周辺でトナーを溜まり易くなるように構成している。
【００２５】
次に、本実施形態１の実施例について具体的に説明する。まず、実施例及び比較例で使用したトナーの製造方法について説明する。
［ポリエステル１の合成］
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物２３５部、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド３モル付加物５２５部、テレフタル酸２０５部、アジピン酸４７部及びジブチルチンオキサイド２部を入れ、常圧２３０℃で８時間反応させた。さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸４６部を入れ、１８０℃、常圧で２時間反応し、［ポリエステル１］を得た。［ポリエステル１］は、数平均分子量２６００、重量平均分子量６９００、Ｔｇ４４℃、酸価２６であった。
【００２６】
［プレポリマー１の合成］
冷却管、撹拌機及び窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物６８２部、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド２モル付加物８１部、テレフタル酸２８３部、無水トリメリット酸２２部及びジブチルチンオキサイド２部を入れ、常圧２３０℃で８時間反応させた。さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時間反応し［中間体ポリエステル１］を得た。［中間体ポリエステル１］は、数平均分子量２１００、重量平均分子量９５００、Ｔｇ５５℃、酸価０．５、水酸基価４９であった。次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、［中間体ポリエステル１］４１１部、イソホロンジイソシアネート８９部、酢酸エチル５００部を入れ１００℃で５時間反応し、［プレポリマー１］を得た。［プレポリマー１］の遊離イソシアネート重量％は、１．５３％であった。
【００２７】
［マスターバッチ１の作成］
カーボンブラック（キャボット社製  リーガル４００Ｒ）４０部、結着樹脂：ポリエステル樹脂（三洋化成ＲＳ−８０１  酸価１０、Ｍｗ２００００、Ｔｇ６４℃）６０部、水３０部をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロ−ル表面温度１３０℃に設定した２本ロールにより４５分間混練を行い、パルベライザーで１ｍｍの大きさに粉砕し、［マスターバッチ１］を得た。
【００２８】
［顔料・ＷＡＸ分散液１（油相）の作製］
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、［ポリエステル１］５４５部、パラフィンワックス１８１部、酢酸エチル１４５０部を仕込み、撹拌下８０℃に昇温し、８０℃のまま５時間保持した後、１時間で３０℃に冷却した。次いで容器に［マスターバッチ１］５００部、荷電制御剤（１）１００部、酢酸エチル１００部を仕込み、１時間混合し［原料溶解液１］を得た。［原料溶解液１］１５００部を容器に移し、ビーズミル（ウルトラビスコミル、アイメックス社製）を用いて、送液速度１Ｂｋｇ／ｈｒ、ディスク周速度６ｍ／秒、０．５ｍｍジルコニアビーズを８０体積％充填、３パスの条件で、カーボンブラック、ＷＡＸの分散を行った。次いで、［ポリエステル１］４２５部と２３０部を加え、上記条件のビーズミルで１パスし、［顔料・ＷＡＸ分散液１］を得た。［顔料・ＷＡＸ分散液１］の固形分濃度（１３０℃、３０分）が５０％となるように調整した。
【００２９】
［水相作成工程］
イオン交換水９７０部、分散安定用の有機樹脂微粒子（スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体）の２５ｗｔ％水性分散液４０部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの４８．５％水溶液（エレミノールＭＯＮ−７：三洋化成工業製）１４０部、９０部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを［水相１］とする。
【００３０】
［乳化工程］
［顔料・ＷＡＸ分散液１］９７５部、アミン類としてイソホロンジアミン２．６部、ＴＢｋホモミキサー（特殊機化製）で５，０００ｒｐｍにて１分間混合した後、［プレポリマー１］８８部を加えＴＢｋホモミキサー（特殊機化製）で５，０００ｒｐｍにて１分間混合した、この後、［水相１］１２００部を加え、ＴＢｋホモミキサーで、回転数８，０００〜１３，０００ｒｐｍで調整しながら２０分間混合し［乳化スラリー１］を得た。
【００３１】
［脱溶剤工程］
撹拌機及び温度計をセットした容器に、［乳化スラリー１］を投入し、３０℃で８時間脱溶剤を行い、［分散スラリー１］を得た。
【００３２】
［洗浄・乾燥工程］
［分散スラリー１］１００部を減圧濾過した後、
（１）：濾過ケーキにイオン交換水１００部を加え、ＴＢｋホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで１０分間）した後濾過した。この時の濾液は、乳白色であった。
（２）：（１）の濾過ケーキにイオン交換水９００部を加え、超音波振動を付与してＴＢｋホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで３０分間）した後、減圧濾過した。リスラリー液の電気伝導度が１０μＣ／ｃｍ以下となるようにこの操作を繰り返した。
（３）：（２）のリスラリー液のｐＨが４となるように１０％塩酸を加え、そのままスリーワンモーターで攪拌３０分後濾過した。
（４）：（３）の濾過ケーキにイオン交換水１００部を加え、ＴＢｋホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで１０分間）した後濾過した。リスラリー液の電気伝導度が１０μＣ／ｃｍ以下となるようにこの操作を繰り返し［濾過ケーキ１］を得た。
（５）［濾過ケーキ１］を循風乾燥機にて４２℃で４８時間乾燥し、目開き７５μｍメッシュで篩い、トナー母体を得た。このトナー母体は、平均円形度は０．９７４、体積平均粒径（Ｄｖ）は６．３μｍ、個数平均粒径（Ｄｐ）は５．３μｍで、Ｄｖ／Ｄｐは１．１９の粒度分布を有する。ついで、この母体トナー１００部に疎水性シリカ１．８部をヘンシェルミキサーにて混合して、本実施例のトナーを得た。
【００３３】
次に、外添剤として潤滑剤を付与する以下の処理を実施し、トナー（１）を作製した。以下の処理を実施しない疎水性シリカを使用したものをトナー（２）とした。本実施例では、トナー粒子の流動性や帯電性／現像性／転写性を補助するための外添剤として好ましくは１種以上の無機微粒子が用いられる。無機微粒子のＢＥＴ法による比表面積としては、３０ｍ２／ｇ〜３００ｍ２／ｇであることが好ましく、１次粒子径として１０ｎｍ〜５０ｎｍが好ましい。
【００３４】
［トナー（１）の外添剤］
二酸化ケイ素１００重量部にシリコーンオイルを１重量部添加し、ヘンシェルミキサーで混合した後、２５０℃で２時間硬化或いは湿潤させ、疎水化処理を行うことにより調製した。
【００３５】
＜凝集度測定方法＞
凝集度の測定方法は以下の通りに行う。測定装置（図示せず）は、ホソカワミクロン社製のパウダーテスターを使用し、振動台の上に、次の手順で附属部品をセットする。
（イ）バイブロシュート、（ロ）パッキン、（ハ）スペースリング、（ニ）フルイ（３種類）上＞中＞下、（ホ）オサエバー、次に、ノブナットで固定し、振動台を作動させる。
測定条件は次のとおりである。
篩い目開き：（上）７５μｍ、（中）４５μｍ、（下）２０μｍ、振巾目盛：１ｍｍ、試料採取量：２ｇ、振動時間：１０秒、上記手順に基づく測定の後、次の計算から凝集度を求める。
（ａ）上段の篩いに残った粉体の重量％×１
（ｂ）中段の篩いに残った粉体の重量％×０．６
（ｃ）下段の篩いに残った粉体の重量％×０．２
上記３つの計算値の合計をもって、凝集度［％］とする。
【００３６】
そして、図２で示した現像装置３（実施例１乃至実施例４、及び比較例１乃至３）とトナー補給容器が挿入できるように、カラープリンタ（Ｒｉｃｏｈ製ＩｐｓｉｏＳＰＣ３１０）を改造し、以下に示す実験を行った。プロセスカートリッジ（現像装置）の駆動は、作像駆動モーターと連結して構成し、トナー補給容器の駆動については、現像装置の駆動源をクラッチによりトナー補給容器との連結を可能にし、必要に応じて駆動源とトナー補給容器の駆動ギアを連結することでトナー補給を可能とする構成にした。上述したように、外添成分として添加するオイル含有系のシリカ材料の有無にてトナーの流動性を２種類調整し（トナー（１），（２））、実験に使用した。
【００３７】
実験については、まず感光体走行距離１０００ｍの走行試験を行い感光体の膜厚変動を確認することで、感光体の耐久性を評価する試験を行った。膜厚測定については、膜厚測定器フィッシャースコープＭＭＳ（フィッシャーインストルメンツ社製）を使用し、磨耗量が０．５μｍ以下を基準に判定を実施した。次に現像装置内にトナーを補給するとともに現像装置内のトナーの残量検知試験を行い、センサー出力を観察した。サンプリング周期は２０ｍｓこれを４秒間取得、出力電圧を２値化し、光の透過有無を確認し、全サンプリングの８０％以上が遮光されることをトナー有と判断した。現像装置の最大トナー積載量は１５０ｇでセンサー設置高さは現像装置にトナーが理想的には９０ｇ充填される面で残量検知をすることとし、センサーの出力が、トナーにより光が遮断された状態の充填量を検知重量とした。安定稼動のためにトナーの充填量が９０±３０ｇに収まることを基準に判定を実施した。
【００３８】
［実施例１］
トナー（１）を使用し、上槽３４の上側搬送部材３３にピッチが３５ｍｍのスクリュー部材、下槽３２の下側搬送部材３１にピッチが２５ｍｍのスクリュー部材を設置した。光学センサー５１による検知位置を仕切部材３６の連通口３７の上部とした。
［実施例２］
上槽３４の上側搬送部材３３のスクリュー回転ギアの歯数を４５→４８と変更し、上側搬送部材３３の回転速度を上げた以外は実施例１と同じ条件とした。
［実施例３］
光学センサー５１による検知位置を仕切部材３６の連通口３７よりも搬送方向上流側に２０ｍｍ移動させた以外は実施例１と同じ条件とした。
［実施例４］
上槽３４の上側搬送部材３３のトナー搬送方向最下流側から２ピッチのスクリューの羽根を搬送方向が逆方向になるようにした以外は実施例１と同じ条件とした。
［比較例１］
トナー（２）を使用した以外は実施例１と同じ条件とした。
［比較例２］
上槽の上側搬送部材及び下槽の上側搬送部材のスクリューピッチを２５ｍｍとした以外は実施例１と同じ条件とした。
［比較例３］
上槽の上側搬送部材の回転ギアの歯数を４５→４２とし、上槽の上側搬送部材の回転速度を下げた以外は実施例１と同じ条件とした。
【００３９】
実験結果を表１に示す。
【表１】
0005641442.tif 000002
【００４０】
表１の結果から、加速凝集度が６０％以上であるように大きく、流動性が低いトナーを用いた場合でも、下槽中のトナーの搬送速度が上槽中のトナーの搬送速度よりも大きい実施例１乃至実施例４の現像装置では、誤検知も見られず、長期に亘って画像カスレやトナー詰まりのない良好な画像品質を得ることができた。すなわち、本実施形態１に係る現像装置によれば、長寿命化に対応して、加速凝集度が６０％以上であるような流動性の低いトナーを用いた場合でも、上槽３４に設置された光学センサー５１の検知部の周辺に安定してトナーの喫水面を形成することで、長期に亘って画像カスレやトナー詰まりのない良好な画像品質を得ることができた。特に、光学センサーによる検知位置を仕切部材の中央部よりも搬送方向下流側であって連通口より搬送方向上流側となる位置に移動させた実施例３では、実施例１及び２に比べ残量検知できるトナー量を少なくできることがわかる。これに対し、外添成分として潤滑剤が付与されなかったトナー（２）を用いた比較例１では、トナーの加速凝集度が小さく流動性がよいものの、感光体の摩耗量が大きく、耐久性に難があった。また、下槽中のトナーの搬送速度が上槽中のトナーの搬送速度と同じ又は小さい比較例２及び比較例３では、光学センサー設置付近のトナー喫水面が不安定で誤検知が生じやすく、稼働安定性を満足できなかった。
【００４１】
また、本実施形態１で用いるトナーの外添成分には、オイル含有成分を添加している。このように、オイル含有成分を添加することにより、トナーの加速凝集度を大きくすることが可能になる。
【００４２】
［実施形態２］
次に、本発明を電子写真方式の画像形成装置であるカラープリンタに適用した一実施形態（以下、実施形態２という）について説明する。
本実施形態２と上述した実施形態１とでは、次の構成に係わる点が異なる。実施形態１では、光学センサー５１の検知部の周辺に、トナー量に応じて適正な位置にトナーの喫水面を形成するために、上槽３４における現像剤の搬送速度を、下槽３２における現像剤搬送速度に比べ大きくしすることで、光学センサー５１の検知部の周辺に現像剤を溜まり易くしていた。一方、本実施形態２では、光学センサー５１の検知部である上槽３４の第１の光ガイド５２と第２の光ガイド５３との間の現像剤搬送速度を、他の部分の現像剤搬送速度に比べ小さくすることで、光学センサー５１の検知部の周辺に現像剤を溜まり易くしている点である。また、第１の光ガイド５２の出射面６２と第２の光ガイド５３の入射面６３を清掃する清掃機構を設けることを規定している点である。さらに、第１の光ガイド５２と第２の光ガイド５３との間の現像剤搬送速度を、他の部分の現像剤搬送速度に比べ小さくすることで、光学センサー５１の出射面６２と入射面６３を清掃機構により清掃した後の、現像剤の検知部への流れ込みを抑制し、光学センサー５１の現像剤量の検知精度を高める点である。他の構成に係わる点については、実施形態１とほぼ同様であるので、同様な構成については、適宜、省略して説明する。また、同一部材についても、特に必要がない限り、同一の符号を用いて説明する。
【００４３】
まず、本実施形態２の現像剤検知手段である光学センサー付近の構成について説明する。図６は、本実施形態２の光学センサー付近の構成を説明する要部斜視図であり、実施形態１の説明で用いた図５とは、斜視する視点及びその方向も異なり、上槽３４の現像剤搬送方向下流側に設けた光学センサー５１を、現像装置３の現像ローラ３０を露出させるための開口部を設けた側の壁面から視た斜視図である。図６に示すように、本実施形態２でも、現像装置３内のトナー残量を検知する現像剤量検知手段たる、実施形態１と同様な光学センサー５１が設置されている。
【００４４】
この光学センサー５１においては、本体側面部に取り付けた非図示の発光センサーより光が照射６１ａされ、照射された光は、現像装置側壁に配置した主に透明度の高い樹脂材料などからなる第１の光ガイド５２によって上槽３４内に導かれる。そして、発光センサーからの照射された光が上槽３４内の、図中破線で示した空間６１ｂを介して、第２の光ガイド５３に入射され、上槽３４の外部に導かれる。その後、第２の光ガイド５３の出口部側に配置した非図示の受光センサーによって光量を電圧に変換可能となっている。この変換した出力電圧の大小により受光強度を把握することが可能で、空間６１ｂを透過する光の有無を検出できる構成となっている。つまり、トナー残量検知を行うことは、発光センサーの電流を変化させることで発光量を制御し、受光センサーの出力にて、空間６１ｂのトナーの存在を検出するという制御を実施することである。
【００４５】
トナー残量検知を実施するにあたり重要なことは、空間６１ｂのトナーの存在有無を正確に把握するために、第１の光ガイド５２のの出射面６２と第２の光ガイド５３の入射面６３を常に清浄に保ち、トナー存在の有無でのみ、その光路を阻害できる構成をとることにある。例えば、トナーや異物等が付着していると、空間６１ｂにトナーが存在しない状態でも残量検知時の光を遮光してしまうため、出力電圧は低下し、残量誤検知の原因となる。そこで、本実施形態２では、上側搬送部材３３における光学センサー５１の検知部の範囲には、その回転軸にシート材などの清掃部材５４を貼り付け、回転周期で光ガイド部の付着物を除去できる清掃機構を設けている。本実施形態２の構成では、低コスト化のため部品点数を減らす目的で、上側搬送部材３３に直接清掃部材５４を取り付け、トナーの循環のための回転動作に連動して、出射面６２及び入射面６３を清掃する構成を示している。しかし、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、別途回転軸を設けて清掃機構を配置しても良い。
【００４６】
現像装置３が画像形成のために動作すると、トナー循環のために非図示の駆動伝達手段により上側搬送部材３３は回転動作を行う。上側搬送部材３３が回転すると、その回転軸に取り付けた清掃部材５４も連動して回転する。ここで、清掃部材５４は略Ｔ字状の部材であり、Ｔ字の鉛直な線分に相等する部分が上側搬送部材３３の回転軸の周面に、軸心に対して垂直に取り付けられている。そして、上側搬送部材３３が回転すると、Ｔ字の上辺に相等する部分の両端部が、それぞれ出射面６２と入射面６３に接触することで、出射面６２と入射面６３に付着しているトナーおよび付着物を除去し、空間６１ｂの光路を確保できる構成となっている。
【００４７】
本実施形態２のプリンタでは、現像剤検知手段である光学センサー５１での現像剤量（トナー残量）の検知を次のように行なっている。ここで、図７は、光学センサー５１の受光時の出力電圧を、一定間隔おきにをプロットした検知出力波形の概略図である。光学センサー５１の検知部、つまり空間６１ｂの光路に光が透過した場合、電流が遮断され、出力電圧が０Ｖ（グラフ下側）にシフトする。空間６１ｂにトナーが存在しない、つまり光学センサー５１の検知部にトナーがないことを検知したいとき、光の透過する時間があるため、図７（ａ）に示すように、出力電圧が０Ｖと入力電圧とに周期的に変動する特性がある。一方で、空間６１ｂにトナーが存在する、つまり光学センサー５１の検知部にトナーがあることを検知したいとき、図７（ｂ）に示すように、ほぼ入力電圧どおりの出力電圧で推移することが分かる。本実施例では、現像装置内のトナー量と出力波形の光透過部分のＤｕｔｙにより、トナーの残量を検知する構成をとっている。
【００４８】
このような構成をとっているため、例えば、検知面の清掃性が不十分で光学センサー５１の出射面６２又は入射面６３にトナーが飛散したりした場合の波形は、図７（ｃ）に示すように、空間６１ｂにトナーが存在しない場合でも露光阻害が発生し、光透過部分のＤｕｔｙが精度よく検知できない。
【００４９】
次に、現像装置３の上槽３４の検知部周辺のトナーの流れについて、図を用いて説明する。図８は、本実施形態２の現像装置３の上槽３４の検知部上流に上流リブ７１を設けた場合のトナーの流れの説明図である。また、図９は、従来の現像装置３の上槽３４の検知部上流にリブを設けていない場合のトナーの流れの説明図である。本実施形態２では、トナー残量の検知を実施する時、上述したようにトナー循環を行いながら、第２搬送部材たる上側搬送部材３３に取り付けた清掃部材５４の回転により出射面６２及び入射面６３を清掃しながら空間６１ｂのトナー量を把握する構成となっている。ここで、主に現像装置３の第２搬送路たる上槽３４の側壁３４ａに取り付けたトナーの流れを規制する塞き止め部材である上流リブ７１により検知部上流でトナーの流れを変えることで、光学センサー５１の検知部に流れこむトナーを、より少なくするようになっている。また、この光学センサー５１の検知部近傍では、上側搬送部材３３の回転軸にスクリュの羽を形成しておらず、この羽を形成していない部分ではトナーの搬送速度が他の部分に比べ小さくなる。これらため、上流リブ７１の現像剤搬送方向下流側の羽を形成していない部分では他の部分に比べ、トナーの搬送速度が遅くなり、上流リブ７１の現像剤搬送方向上流側では、トナーが溜まり易くなる。つまり、現像剤量検知手段である光学センサー５１の検知部の周辺にトナーが溜まり易くなる。一方、図９に示すように、上流リブ７１を設けていない場合、つまり、上槽３４の側壁３４ａに上流リブ７１を取り付けていない場合には、トナーの循環方向に従って全域でトナーは移動するため光学センサー５１で残量検知を実施している間も、空間６１ｂには常にトナーが送られる状態となる。
【００５０】
ここで、現像装置３の光学センサー５１の検知部での上側搬送部材３３の回転軸に垂直な断面におけるトナーの動きを図１０を用いて説明する。図１０は、上側搬送部材３３の回転軸に垂直な断面におけるトナーの動きの説明図であり、（ａ）が、清掃部材５４が光学センサー５１の出射面６２を清掃する直前のトナーの状態を示し、（ｂ）が、清掃部材５４が光学センサー５１の出射面６２を清掃した後の状態を示している。なお、光学センサー５１の入射面６３側でも同様な状態が生じる。清掃部材５４の図中時計回りの回転に従い周辺のトナーは、図１０（ａ）に示すように出射面６２の一部を覆った状態から、図１０（ｂ）に示すように清掃部材５４に追従して移動するため検知部の空間６１ｂに空洞を生じ、その間発光手段より発せられた光を、受光する時間を確保できる。
【００５１】
ところが循環形態の現像装置３を使用した場合に、図９に示すような構成であると、図１０（ｂ）における、紙面垂直方向のトナーの循環流動がある。このため、空洞が生じることにより確保された光路にトナーが進入、あるいは周辺のトナー飛散による露光阻害が起こり、図７（ｂ）に示したように検知精度が極端に悪化することになる。一方、図８に示す本実施形態２の構成では、検知部分のトナーの循環を極力回避できる構成がとれるため、簡易的な構成で図７（ａ）に示したように安定した波形取得が可能になり、検知精度を大幅に向上することができる。
【００５２】
また、光学センサー５１の検知部の現像剤搬送方向上流側に設ける上流リブ７１については、その位置、高さによって検知水準に差がでることが、実験により明らかになった。次に本実施例の構成の評価に当たり行った評価実験の１例を説明する。現像ユニット（現像装置３）内に、後述する各条件毎にトナー６５ｇ、７５ｇ、８５ｇ、９５ｇを充填し、前述したように出力波形を、それぞれ３回取得したＤｕｔｙにより評価を行った。また、現像ユニットは同一のものを使用し、全面ベタ画像を出力したところ、トナー量が６５ｇではトナー供給不足による画像カスレが発生したため、トナー量７５ｇ以上を安定して把握できるか否かを評価した。
【００５３】
上流リブ０７１の高さ、上流リブ７１の第１の光ガイド５２の現像剤搬送方向上流側のプリズム端面からの位置Ｌ１、側壁３４ａの内壁面からの長さＬ２を変えた場合の各条件を表２に示す。また、図１１は、本実施形態２の評価実験の結果をプロットしたグラフであり、（ａ）が、実験例１乃至３の結果をプロットしたものであり、（ｂ）が、比較実験例１の結果をプロットしたものである。
【表２】
0005641442.tif 000003
【００５４】
図１１（ａ）に示した結果から、本実施形態２の構成を適用した実験例１乃至３では、トナー充填量に対して、受光波形のＤｕｔｙが、ほぼ比例的に変動していることが確認できた。すなわち、受光波形のＤｕｔｙを用いて、現像ユニット内のトナー量を安定して把握できることが確認できた。したがって、現像ユニット内のトナー量、つまりトナー残量を、受光波形のＤｕｔｙにて監視し、トナー補給動作を制御することで、現像ユニット内のトナー量を安定させることが可能である。このように現像ユニット内のトナー量を安定させることで、トナー不足による画像カスレあるいは、現像ユニット内のトナー量があふれることによる、トナー飛散を防止することが可能になる。
【００５５】
一方、図１１（ｂ）に示した結果から、比較実験例１では、受光波形のＤｕｔｙの誤差が大きいため誤検知の可能性が高く、現像ユニット内のトナー量を安定に制御できないことを示唆している。例えば、Ｄｕｔｙ５０％に対して、トナー量が６５〜８５ｇの範囲でばらつきを持ってしまった。なお、表２に示した比較実験例２の条件では、表２の備考欄にも記載したように、トナー循環不良に起因して、上側搬送部材３３がトナーロックしてしまったため、図１１（ｂ）には、比較実験例１の結果のみをプロットしている。
【００５６】
このように、本実施形態２の構成では、残量検知時の光学センサー５１の検知部でのトナーの循環速度を、他の部分よりも小さくすることが重要である。ここで、図１２は、本実施形態２の現像装置３の上槽３４の検知部上流及び下流にリブを設けた場合のトナーの流れの説明図である。この図１２に示すように、下流リブ７２を光学センサー５１の検知部の下流側にも設けて、さらに光学センサー５１の検知部の循環速度を、他の部分よりも小さくすることが望ましい。
【００５７】
光学センサー５１の検知部の現像剤搬送方向上流側にのみに上流リブ７１を設けると、検知部分でトナーの流動が拡散していくために、厳密には検知部の空間６１ｂにはトナーの流れ込みが発生する。そこで、現像剤搬送方向下流側にも同様の下流リブ７２を立てることで、光学センサー５１の検知部のトナーの流れをせきとめ、検知精度をさらに高めることができる。検知部のトナーの流動性を小さくすることは、その部分での循環速度（トナーの移動速度）が小さくなることで、しいては現像装置３内全体の循環性が低下するため、循環速度が低下領域をできるだけ小さくすることが望まれる。
【００５８】
そこで、検知部の下流側においては、上側搬送部材３３のスクリューはできるだけ第２の光ガイド５３に近いことが望ましく、第２の光ガイド５３のトナー搬送方向下流側端面から１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以内に設置すると検知精度を高めつつ、循環速度低下領域を小さくする効果が高い。検知部分のトナー搬送速度を遅くするということは、逆に現像機内にトナーの滞留部分を形成することになる。トナー循環の中に滞留部分をつくるとトナーの循環不良により、長手方向に均等にトナーを送ることができなくなり、現像剤担持体である現像ローラ３０へのトナー供給不良による画像欠損を引き起こしやすくなるためである。
【００５９】
そもそも、トナー自体の流動性の低いものを用いた場合に、検知精度を高めつつ、循環速度低下領域を小さくする効果が高い。ここで、上述したように、トナーの流動性の指標としては加速凝集度を用いてたところ６０％以上のトナーを用いることが好ましい。ただし、流動性が低すぎると現像容器内の循環自体が遅くなりすぎて十分にトナー供給できず、画像欠損などを引き起こすため、好ましくは９５％以下である。
【００６０】
以上、実施形態１及び実施形態２に係る現像装置３によれば、上槽３４内に配置される光学センサー５１の検知部の周辺にトナーが溜まり易いので、上槽３４内のトナー喫水面は現像剤搬送方向上流側から現像剤量検知手段の検知部に向かって立ち上がるように傾斜して形成される。よって、長寿命化に対応できる流動性の低い現像剤を使用した場合においても、装置内の現像剤量を適正に検知することができ、誤検知による画像カスレやトナー詰まりを抑制し、長期に亘って良好な画像品質を維持できる現像装置、並びにこれを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することができる。また、第２搬送路の延在部の上方に現像剤溜まり部を設け、この現像剤溜まり部で現像剤量を検知する場合に比べ、必要な現像剤量が少なくてすみ、低コスト化及び装置の小型化を図ることが可能である。
また、光学センサー５１の出射面６２及び入射面６３のトナーを清掃し、発光部より出力された検知光の光透過時間を確保する残量検知システムにおいて、光学センサー５１の検知部の周辺の現像剤搬送速度が他の部分の現像剤搬送速度よりも小さい。このように検知部の周辺でのトナーの循環速度を小さくすることで、清掃部材５４で検知部のトナーを掻きとった後の、トナー循環によるトナーの入り込みを抑制できる。その結果、トナー残量に対して安定した検知出力結果を得ることが可能となる。
また、実施形態１に係る現像装置３によれば、上側搬送部材３３の搬送速度が下側搬送部材３１の搬送速度より大きい。よって、上槽３４に設置された光学センサーは、長寿命化に対応した流動性の低いトナーを用いても、適正な位置に形成されたトナー喫水面を検知することができ、誤検知による画像カスレや、トナー詰まりを抑制することができる。また、第２搬送路の延在部の上方に現像剤溜まり部を設け、この現像剤溜まり部で現像剤量を検知する場合に比べ、必要な現像剤量が少なくてすみ、低コスト化及び装置の小型化を図ることが可能である。
また、実施形態１に係る現像装置３によれば、上側搬送部材３３のスクリューピッチが下側搬送部材３１のスクリューピッチより大きいため、上側搬送部材３３の搬送速度が下側搬送部材３１の搬送速度より大きくなる。これにより、上槽３４中のトナー喫水面がトナー残量に応じた適正な位置に安定して形成される。
また、実施形態１に係る現像装置３によれば、上側搬送部材３３の回転数が下側搬送部材３１の回転数より大きいため、上側搬送部材３３の搬送速度が下側搬送部材３１の搬送速度より大きくなる。これにより、上槽３４中のトナー喫水面がトナー残量に応じた適正な位置に安定して形成される。
また、実施形態１に係る現像装置３によれば、下側搬送部材３１及び上側搬送部材３３のトナー搬送方向最下流側には、トナー搬送方向とは逆方向に搬送する逆搬送部が形成される。これにより、下槽３２及び上槽３４内の端部でトナー詰まりが発生するのを抑制することができる。
また、実施形態２に係る現像装置３によれば、上側搬送部材３３における光学センサー５１の検知部分については搬送部材の羽をなくすことでトナー搬送の推進力をなくしている。このように推進力をなくすことで、検知部分の搬送速度を小さくして清掃部材５４で検知部のトナーを掻きとった後の、トナー循環によるトナーの入り込みを抑制できる。その結果、トナー残量に対して安定した検知出力結果を得ることが可能となる。
また、実施形態２に係る現像装置３によれば、光学センサー５１の検知部のトナー搬送上流側にトナーの流れを規制する塞き止め部材を設けている。このように塞き止め部材を設けることで、検知部分でのトナーの循環速度を、より小さくすることができる。したがって、清掃部材で検知部のトナーを掻きとった後の、トナー循環によるトナーの入り込みを抑制できる。その結果、トナー残量に対して安定した検知出力結果を得ることが可能となる。
また、実施形態２に係る現像装置３によれば、光学センサー５１の検知部のトナー搬送上流側にトナーの流れを規制する塞き止め部材が、上槽３４の側壁３４ａに取り付けた上流リブ７１である。このように、塞き止め部材を現像装置３の筐体と共通化することで、追加部品が発生せず、安価な構成かつ、安定なトナー残量検知が可能となる。
また、実施形態２に係る現像装置３によれば、上流リブ７１の上端高さが第１の光ガイド５２上端高さ以上である。このように検知部よりも上流リブ７１の高さを高く設定することで、上部より検知部へのトナー流れ込みを防止することができるため、安定なトナー残量検知が可能となる。
また、実施形態２に係る現像装置３によれば、上流リブ７１を第１の光ガイド５２のトナー搬送方向上流側１０ｍｍ以内に設置している。このように上流リブ７１を第１の光ガイド５２の上流側の近い位置に設置することで、トナーの循環により上流リブ７１をトナーが通過した後の検知部へのトナーの入り込みを防止できることにより、安定なトナー残量検知が可能となる。
また、実施形態２に係る現像装置３によれば、上流リブ７１は上側搬送部材３３の回転軸よりも光学センサー５１の検知部側に位置し、検知部分のみの循環速度を低下させることで検知部へのトナーの入り込みを防止できることにより、安定なトナー残量検知が可能となる。
また、実施形態２に係る現像装置３によれば、光学センサー５１の検知部のトナー搬送方向下流側に下流リブ７２を設けているので、光学センサー５１の検知部でのトナー循環速度を落とす効果があり、安定なトナー残量検知が可能となる。
また、実施形態２に係る現像装置３によれば、光学センサー５１の検知部のトナー搬送下流側にトナーの流れを規制する第２の塞き止め部材が、上槽３４の側壁３４ａに取り付けた下流リブ７２である。このように、第２の塞き止め部材を現像装置３の筐体と共通化することで、追加部品が発生せず、安価な構成かつ、安定なトナー残量検知が可能となる。
また、実施形態２に係る現像装置３によれば、第２の光ガイド５３のトナー搬送方向下流側端面と、上側搬送部材３３におけるスクリューの羽の端面との距離が１０ｍｍ以下である。このように上側搬送部材３３におけるスクリューの羽を構成することで、光学センサー５１の検知部を通過したトナーの循環速度を速やかに検知部以外の循環速度に戻すことができる。したがって、光学センサー５１の検知部でのトナー滞留による循環不良および循環不足によるトナー供給不良、しいては画像欠損を防止し、安定稼動と画質劣化を防止することが可能となる。
また、実施形態２に係る現像装置３によれば、第２の光ガイド５３のトナー搬送方向下流側端面と、上側搬送部材３３のスクリューの羽の端面との距離が１０ｍｍ以下である。このように、上側搬送部材３３のスクリューはできるだけ第２の光ガイド５３に近いので、検知部を通過したトナーの循環速度を速やかに検知部以外の循環速度に戻すことができる。したがって、光学センサー５１の検知部でのトナー滞留による循環不良および循環不足によるトナー供給不良、しいては画像欠損を防止し、安定稼動と画質劣化を防止することが可能となる。
また、実施形態１及び実施形態２に係る現像装置３によれば、長寿命化に対応して、加速凝集度が６０％以上９５％以下の範囲内にあるような流動性の低いトナーを用いた場合でも、上槽３４に設置された光学センサー５１付近に安定してトナーの喫水面を形成することができる。
また、実施形態１及び実施形態２に係る現像装置３によれば、トナーの外添成分に、オイル含有成分を添加することにより、トナーの加速凝集度を大きくすることが可能になる。
また、実施形態１及び実施形態２に係るプロセスカートリッジ及びプリンタによれば、上述した現像装置３を備えているので、低コスト化、長寿命化、小型化、稼働の安定化の向上を図ることが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１  感光体
２  帯電ローラ
３  現像装置
４  トナー補給容器
５  転写ローラ
６  クリーニングユニット
７  中間転写ベルト
８  二次転写ローラ
９  定着装置
１０  作像ユニット
１１  センサー
１２  ベルトクリーニングユニット１２
１２ａ  クリーニングブレード
１２ｃ  搬送コイル
１２ｂ  金属製クリーニング対向ローラ
３０  現像ローラ
３１  下側搬送部材
３２  下槽
３３  上側搬送部材
３４  上槽
３４ａ  側壁
３５  供給ローラ
３６  仕切部材
３７、３８  連通口
３９  規制部材
４１  アジテータ
４１ａ  回転軸
４１ｂ  フィルム
４２  トナー搬送部材
５１  光学センサー
５２  第１の光ガイド
５３  第２の光ガイド
５４  清掃部材
６１ａ  照射
６１ｂ  空間
６２  出射面
６３  入射面
７１  上流リブ
７２  下流リブ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６２】
【特許文献１】特開２０１１−００２５２６号公報
【図１】
0005641442.tif 000004
【図２】
0005641442.tif 000005
【図３】
0005641442.tif 000006
【図４】
0005641442.tif 000007
【図５】
0005641442.tif 000008
【図６】
0005641442.tif 000009
【図７】
0005641442.tif 000010
【図８】
0005641442.tif 000011
【図９】
0005641442.tif 000012
【図１０】
0005641442.tif 000013
【図１１】
0005641442.tif 000014
【図１２】
0005641442.tif 000015