(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の近傍に配置され内部において現像剤を循環させると共に前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体及び現像剤を搬送しつつ前記現像剤担持体に供給する回転自在な現像剤供給部材及び現像に供されなかった現像剤を回収する現像剤回収部材を有する現像部と、前記現像部とは別の位置に配置された現像剤撹拌部とを有し、現像剤搬送経路内を空気搬送させることにより現像剤を前記現像剤撹拌部から前記現像部へと送る現像剤搬送手段を有し、現像剤排出流路を介して前記現像部内で循環された現像剤を前記現像剤撹拌部に戻す現像装置において、
前記現像剤供給部材と前記現像剤回収部材とを連通する開口部を有し、前記現像剤供給部材の下方近傍であって前記開口部よりも前記現像剤供給部材による現像剤の搬送方向下流側に、前記現像剤供給部材の近傍に現像剤が存在するか否かを検出する現像剤検出手段を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
現像剤減少時に前記現像剤検出手段上の現像剤が自重によって前記開口部へ落下するように、前記現像剤検出手段は前記開口部に向けて傾斜して配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１記載の現像装置において、
前記現像剤検出手段よりも前記現像剤供給部材による現像剤の搬送方向下流側に前記現像剤供給部材と前記現像剤回収部材とを連通する第２開口部を有することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３記載の現像装置において、
前記現像剤検出手段は前記現像部内において余剰の現像剤が枯渇する下限の現像剤搬送量に対して余裕度をもって現像剤が存在しないことを検出し、前記開口部は前記余裕度を確保すべくその面積が設定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の現像装置において、
前記現像剤供給部材の上方近傍であって第２開口部と対応する位置に前記現像剤供給部材の近傍に現像剤が存在するか否かを検出する第２現像剤検出手段を有することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１つに記載の現像装置において、
前記現像剤検出手段の検出結果に基づいて前記現像剤搬送手段による前記現像部への現像剤搬送量を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項６記載の現像装置において、
前記現像剤検出手段により前記現像剤供給部材の近傍に現像剤が存在しないことが検出された場合には前記現像剤搬送手段による前記現像部への現像剤搬送量を増加させることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項５記載の現像装置において、
前記現像剤検出手段及び第２現像剤検出手段の検出結果に基づいて前記現像剤搬送手段による前記現像部への現像剤搬送量を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項６ないし８の何れか１つに記載の現像装置において、
前記現像剤搬送手段はエアポンプを有し、前記エアポンプの空気供給量を増加させることにより現像剤搬送量を増加させることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項６ないし８の何れか１つに記載の現像装置において、
前記現像剤搬送手段はロータリフィーダを有し、前記ロータリフィーダの回転数を増加させることにより現像剤搬送量を増加させることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０の何れか１つに記載の現像装置を有す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、トナーを用いて画像を形成する電子写真方式の複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、詳しくは現像装置の動作制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置が備える現像装置は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視化する装置である。現像装置内部において、現像領域で現像処理が終了してトナーが消費された現像剤は回収され、補給されるトナーと混合および撹拌された後に再び現像に供される。このような現像装置に用いられる現像剤は、安定したトナー画像を得るために一定のトナー濃度と帯電量とを維持する必要がある。トナー濃度は画像形成により消費したトナーと補給トナーとにより調整され、帯電量はキャリアとトナーとの混合時における摩擦帯電により付与される。２成分現像剤を用いる現像装置では、トナーとキャリアとの撹拌を十分に行い、トナー濃度分布を均一化すると共にトナーを帯電させることによりトナー画像の安定化を行っている。
【０００３】
一般的な現像装置では、補給されたトナーが現像ローラに汲み上げられるまでのわずかな時間の間に２本の搬送スクリュの回転による攪拌効果を利用してトナーの分散及び帯電を行っているため、特にトナーの収支が多い場合には補給されたトナーが十分に分散されずに現像ローラによって汲み上げられ、地汚れやトナー飛散といった画像品質上の不具合が発生するという問題点があった。
【０００４】
この問題点を解決すべく、現像部と現像剤撹拌部とを分離配置して撹拌性能を向上させたものが知られている。この現像装置では、スクリュを用いて撹拌と搬送とを同時に行う従来の現像装置に比して現像部における未帯電、弱帯電トナーが少なく、トナー補給時におけるトナー飛散及び地汚れが発生しにくい利点があるが、現像部と現像剤撹拌部とが離れた場所にあるため現像部と現像剤撹拌部との間で現像剤を循環させる手段が必要となる。この現像剤循環手段として、エアポンプやモーノポンプを用いた空気搬送方式を用いるものが、たとえば「特許文献１」、「特許文献２」に開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
空気を利用して現像剤を管内に連続的に搬送する場合には、現像剤の状態によって搬送量が変化する懸念がある。例えば、現像剤の劣化具合、温度、湿度等により現像剤の粉体特性が変化する。現像剤の搬送量が減少して現像部の現像剤容量が減少すると現像ローラに汲み上げられる現像剤量が不足して画像不良が発生する。特に現像装置が一方向循環方式の場合、現像ローラと平行に配置された供給スクリュから現像ローラに現像剤が供給され、供給された現像剤は現像動作後に全て回収スクリュに搬送されるため、供給スクリュ近傍の現像剤量は現像剤搬送方向下流側に向かうに従い少なくなる（嵩が減る）。従って、現像剤搬送量が低下すると現像剤搬送方向下流側において現像ローラに現像剤が供給されない枯渇状態が発生する。この枯渇状態の発生を未然に防止するためには、供給スクリュ近傍の現像剤量を検知して現像剤搬送量を制御することが考えられる。
【０００６】
そこで、現像装置内部において現像剤の粉面や嵩を検知し、その結果に基づいて空気による現像剤搬送量を制御する必要がある。そこで、現像剤嵩検出手段として圧電振動素子や透磁率検知方式を用いた現像装置が例えば「特許文献３」、「特許文献４」に開示されている。
【０００７】
上述の技術において、圧電振動素子は現像剤の粉面が所定の高さ以上であるか否かを検知することができる。しかし、供給スクリュと回収スクリュとを備え、供給スクリュから現像ローラに供給された現像剤が再び現像ローラに供給されない現像装置では、供給スクリュ下流側において現像剤の粉面は上流側に比して非常に低い高さになっていること、粉面がスクリュの傾斜に沿って変動し粉面の高さが一定しないこと等から、出力が不安定となり粉面を正確に検知することが困難であるという問題点がある。また、透磁率センサを粉面検知手段として用いた場合には、粉面の高さとトナー濃度との両方で出力が変化するために正確なトナー濃度が判らなければ粉面を検知することができないという問題点がある。
【０００８】
本発明は上述の問題点を解決し、簡単な構成でより確実に現像剤の枯渇を未然に検出することができ、現像剤搬送量の安定化を図ることが可能な現像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、像担持体の近傍に配置され内部において現像剤を循環させると共に前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体及び現像剤を搬送しつつ前記現像剤担持体に供給する回転自在な現像剤供給部材及び現像に供されなかった現像剤を回収する現像剤回収部材を有する現像部と、前記現像部とは別の位置に配置された現像剤撹拌部とを有し、現像剤搬送経路内を空気搬送させることにより現像剤を前記現像剤撹拌部から前記現像部へと送る現像剤搬送手段を有し、現像剤排出流路を介して前記現像部内で循環された現像剤を前記現像剤撹拌部に戻す現像装置において、前記現像剤供給部材と前記現像剤回収部材とを連通する開口部を有し、前記現像剤供給部材の下方近傍であって前記開口部よりも前記現像剤供給部材による現像剤の搬送方向下流側に、前記現像剤供給部材の近傍に現像剤が存在するか否かを検出する現像剤検出手段を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、さらに現像剤減少時に前記現像剤検出手段上の現像剤が自重によって前記開口部へ落下するように、前記現像剤検出手段は前記開口部に向けて傾斜して配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、さらに前記現像剤検出手段よりも前記現像剤供給部材による現像剤の搬送方向下流側に前記現像剤供給部材と前記現像剤回収部材とを連通する第２開口部を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の現像装置において、さらに前記現像剤検出手段は前記現像部内において余剰の現像剤が枯渇する下限の現像剤搬送量に対して余裕度をもって現像剤が存在しないことを検出し、前記開口部は前記余裕度を確保すべくその面積が設定されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の現像装置において、さらに前記現像剤供給部材の上方近傍であって第２開口部と対応する位置に前記現像剤供給部材の近傍に現像剤が存在するか否かを検出する第２現像剤検出手段を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の現像装置において、さらに前記現像剤検出手段の検出結果に基づいて前記現像剤搬送手段による前記現像部への現像剤搬送量を制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の現像装置において、さらに前記現像剤検出手段により前記現像剤供給部材の近傍に現像剤が存在しないことが検出された場合には前記現像剤搬送手段による前記現像部への現像剤搬送量を増加させることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項５記載の現像装置において、さらに前記現像剤検出手段及び第２現像剤検出手段の検出結果に基づいて前記現像剤搬送手段による前記現像部への現像剤搬送量を制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項６ないし８の何れか１つに記載の現像装置において、さらに前記現像剤搬送手段はエアポンプを有し、前記エアポンプの空気供給量を増加させることにより現像剤搬送量を増加させることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項６ないし８の何れか１つに記載の現像装置において、さらに前記現像剤搬送手段はロータリフィーダを有し、前記ロータリフィーダの回転数を増加させることにより現像剤搬送量を増加させることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の発明は、請求項１ないし１０の何れか１つに記載の現像装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、簡易な構成で確実に現像剤の枯渇状態の発生を事前に検出することができ、現像剤検出手段からの検出結果に基づいて現像剤搬送手段による現像部への現像剤搬送量を制御することにより、現像剤担持体に対して確実かつ継続的に現像剤を安定供給することができ良好な画像形成を継続して行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態を採用した画像形成装置の概略正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に用いられる現像装置の概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に用いられる現像部を説明する概略正面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に用いられる現像部を説明する概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に用いられる現像剤撹拌部を説明する概略図である。
【図６】本発明の一実施形態における現像剤の流れを説明する概略図である。
【図７】本発明の第１の実施形態における現像部内の現像剤の挙動を説明する概略図である。
【図８】本発明の第１の実施形態における現像部内の現像剤の挙動を説明する概略図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に用いられる現像部を説明する概略断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態における現像部内の現像剤の挙動を説明する概略図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態における現像部内の現像剤の挙動を説明する概略図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の変形例に用いられる現像部を説明する概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置を示している。同図において画像形成装置１はいわゆるタンデム型の画像形成装置であり、中間転写ベルト２の下方に沿ってイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応する作像ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋを有している。各作像ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは同様の構成であり、像担持体である感光体ドラム４、帯電部５、現像装置を構成する現像部６、１次転写部材７、クリーニング装置８等を有している。
【００２３】
この画像形成装置１では、作像動作が開始されると各作像ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの感光体ドラム４が帯電部５によって一様に帯電され、次に図示しない書き込みユニットによって形成する画像に対応した静電潜像が感光体ドラム４の表面に形成され、現像部６より静電潜像にトナーが供給されて各色のトナー像が各感光体ドラム４上に形成される。各感光体ドラム４上に形成された各色トナー像は各１次転写部材７によって中間転写ベルト２上に重畳転写され、これにより中間転写ベルト２上に４色のフルカラートナー像が形成される。このフルカラートナー像は給紙カセット９から給紙ローラ及びレジストローラ対等により供給される転写紙に２次転写部１０において一括転写され、トナー像が転写された転写紙は定着部１１を通過することにより熱及び圧力によってトナー像を定着された後、排紙部１２に排出される。トナー像転写後の各感光体ドラム４はクリーニング装置８によって表面の残留トナーを除去され、トナー転写後の中間転写ベルト２はベルトクリーニング装置１３によって残留トナーを除去される。
【００２４】
この画像形成装置１には現像装置に特徴があり、通常の現像装置では現像に用いられる現像剤は現像ユニット内部においてトナーとキャリアとを撹拌混合されるが、本発明の現像装置では各作像ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ内に設けられた現像部６とは離れた場所にそれぞれ現像剤撹拌部１４が配設されている。現像剤撹拌部１４は現像剤と補給トナーとの混合撹拌を確実に行い、トナーの分散及び帯電を安定して行う。この現像剤撹拌部１４の働きによりトナー濃度や帯電量が安定化され、良好な画像形成を安定して行うことができる。各作像ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの各現像部６において、現像動作後の現像剤はそれぞれ現像剤排出流路１５を通って現像部６から現像剤撹拌部１４へと送られる。現像剤撹拌部１４では新しいトナーの補給も行われ、現像剤撹拌部１４において十分に撹拌された現像剤は図示しないロータリフィーダによって定量ずつ排出される。排出された現像剤は現像剤搬送手段であるエアポンプ１６より送られるエアの圧力によって搬送され、現像剤搬送経路１７を通って現像部６に戻される。現像剤撹拌部１４への新しいトナーの補給は、トナーホッパ（またはトナーカートリッジ）１８から少量ずつトナーを供給することにより行われる。図１において、符号１９はエアポンプ１６のエア吸引口を、符号２０は外部空気吸引路を、符号２１は除湿装置を、符号２２は空気取入口をそれぞれ示す。
【００２５】
図２は、本発明の一実施形態に用いられる現像装置２３を示している。この現像装置２３は、上述したように感光体ドラム４の近傍に対向配置された現像部６と、現像部６とは別の位置に配置された現像剤撹拌部１４とを備え、現像剤撹拌部１４から現像部６への現像剤の搬送が現像剤搬送経路１７を介して行われる構成であり、現像剤としてトナーとキャリアとを混合した２成分現像剤が用いられる。
【００２６】
現像剤撹拌部１４から空気搬送された現像剤は現像部６へと供給されて現像に供され、現像部６と現像剤撹拌部１４とを接続する現像剤排出流路１５中を自重により落下して現像剤撹拌部１４内に戻されることにより、現像部６と現像剤撹拌部１４との間を循環するように構成されている。現像剤排出流路１５はシリコン等の柔軟な材料によりチューブ状に形成されている。
【００２７】
現像部６は、図３に示すように現像剤担持体である現像ローラ２７及び２本の搬送スクリュ２８，２９をケーシング３０内に有している。現像ローラ２７は内部に磁石を有しており、現像剤を吸着搬送して感光体ドラム４の表面に形成された静電潜像に対してトナーを付着させる周知の構成である。現像剤供給部材である搬送スクリュ２８は現像剤を図３において手前から奥に向かって搬送するように回転駆動され、現像剤回収部材である搬送スクリュ２９は現像剤を図３において奥から手前に向かって搬送するように回転駆動される。ケーシング３０の内部は仕切板３１によって２分割されており、分割された空間内に各搬送スクリュ２８，２９がそれぞれ配設されている。現像ローラ２７及び２本の搬送スクリュ２８，２９は、ケーシング３０の外部に設けられた図示しないモータにより図示しない駆動伝達機構を介してそれぞれ回転駆動される。
【００２８】
仕切板３１は図４に示すように図３において奥側の端部に開口部２５を有しており、搬送スクリュ２８から搬送スクリュ２９に向かって現像剤が移動可能に構成されていて、図３において手前側の端部には現像剤の供給口２６が設けられている。現像ローラ２７の外周面近傍に位置するケーシング３０には、現像ローラ２７に付着する現像剤を一定量に規制するためのドクターブレード３２が配置されている。
【００２９】
図２、図５に示すように、現像剤撹拌部１４には下部に向かうほど径が細くなる形状を呈し内部に現像剤が貯容されるケーシング３５が設けられており、ケーシング３５の上部には現像剤補給口３３が、下部には排出口３４が設けられている。ケーシング３５の内部には、下方から上方へと現像剤を搬送するスクリュ３６と、１対の撹拌部材３７がそれぞれ回転自在に設けられている。スクリュ３６はケーシング３５の中心位置に配置され、各撹拌部材３７はスクリュ３６の外側にそれぞれ対称に配置されており、スクリュ３６と各撹拌部材３７とが互いに逆方向に回転することによりケーシング３５内の現像剤が混合される。
【００３０】
スクリュ３６と撹拌部材３７は現像剤搬送手段としてのモータ３８によって回転駆動される。スクリュ３６はモータ３８に直結されており、各撹拌部材３７は複数のギヤ３９によって構成される減速ギヤ列を介して減速回転される。現像剤補給口３３から排出口３４までの現像剤の搬送は重力によるものであり、現像剤撹拌部１４には常に現像剤が存在して未混合の現像剤がそのまま排出されることがないように構成されている。スクリュ３６の回転によって下方から上方へと持ち上げられた現像剤はスクリュ３６の外側を回転する各撹拌部材３７の回転に伴って下方へと移動し、再びスクリュ３６の周囲に寄せ集められる。このようにケーシング３５内では絶えず現像剤が対流しており、この対流によってケーシング３５内の現像剤全体が均一に混合されるように構成されている。
【００３１】
また、本実施形態に使用される現像剤は２成分現像剤であり、トナーの帯電はキャリアとの摩擦によって付与されるため、帯電量を素早く得るためにはトナーとキャリアとの接触効率を向上させることが重要であるが、本願発明者等の検討によりケーシング３５内で現像剤が対流することにより接触効率が上昇し、かつ現像剤へのダメージも少ないことが判明した。ケーシング３５にはトナーの消費に伴いトナーホッパ１８より新しいトナーが補給され、新しいトナーの補給はモータ４０が駆動することによりトナー供給路４１の内部に配設された図示しない小型の搬送スクリュが回転することで、トナーホッパ１８内の新しいトナーがケーシング３５内に搬送されることにより行われる。この図示しない小型の搬送スクリュは、回転によってトナーホッパ１８内の新しいトナーを一定量搬送可能となるように構成されており、トナーの補給量は搬送スクリュ２９の現像剤搬送方向最下流位置近傍に取り付けられた図示しないトナー濃度センサの検知結果に応じて図示しない制御手段により決定される。
【００３２】
現像剤撹拌部１４の下方には、図５に示すように現像剤搬送手段としてのロータリフィーダ４２が配設されている。ロータリフィーダ４２はケーシング３５と連通するように配置されており、ケーシング３５内から一定量の現像剤を排出する機能を備えている。ロータリフィーダ４２は、ケーシング４３及びこの内部に回転自在に設けられた羽根車４４を有しており、羽根車４４が図２に示すモータ４５によって回転されることにより一定量ずつの現像剤を下方へと排出する。
【００３３】
羽根車４４の下方には合流部４６が設けられている。合流部４６には、エアポンプ１６の供給口と接続された空気通路４７、現像部６に接続された現像剤搬送経路１７の一端となる入口部４８がそれぞれ接続されており、羽根車４４によって排出された一定量の現像剤をエアポンプ１６から供給された空気に乗せて現像部６へと空気搬送するように構成されている。すなわち、ロータリフィーダ４２より一定量排出された現像剤は、エアポンプ１６より供給される空気圧により現像剤搬送経路１７の内部を空気によって搬送されて現像部６に戻される。現像剤搬送経路１７は、シリコン等の柔軟な材料によりチューブ状に形成されている。
【００３４】
図４に示すように、現像剤搬送経路１７を介して供給口２６より流入した現像剤Ｇは搬送スクリュ２８によって矢印Ｂ方向に搬送されると共に、図６に示すようにドクターブレード３２によって層厚を規制されつつ現像ローラ２７に供給される。ここで現像ローラ２７に供給されなかった現像剤（余剰現像剤）は、図４に示す開口部２５より落下して搬送スクリュ２９に受け渡される。搬送スクリュ２９は搬送スクリュ２８から送られた回収現像剤を受け入れつつ矢印Ａ方向に搬送し、搬送された現像剤は排出口２４から排出されて現像剤排出流路１５を介して現像剤撹拌部１４へと送られる。
【００３５】
ここで、本発明の特徴部について説明する。先ず、現像部６内における現像剤の嵩について説明する。図４に示したような１方向循環方式の現像部では、搬送スクリュ２８の現像剤搬送方向上流側から下流側に向けて現像剤が消費されていくために上流側から下流側に向けて現像剤の嵩が低くなる。逆に搬送スクリュ２９では搬送スクリュ２８の現像剤搬送方向上流側に向かい嵩が増加する（現像幅の領域に限る）。従って、搬送スクリュ２９の現像剤搬送方向下流側において現像剤がなくなると枯渇状態となり、現像ローラ２７に現像剤が供給されないという不具合が発生する。
【００３６】
上述した不具合の発生を防止するため、現像剤を必要以上に供給して余剰現像剤を生じさせ、枯渇に対して余裕度を持たせることが一般的である。しかし本発明の構成では現像部６に対して外部より現像剤を空気搬送しており、空気搬送では現像剤の状態（トナー濃度、環境条件、劣化状態）に応じて搬送量が変動する可能性があるため、搬送量が減少すると上述した枯渇状態が生じる虞があるためにこれを事前に検出し、枯渇状態の発生を防止する必要がある。これには搬送スクリュ２８近傍における現像剤の嵩を検知することが有効であるが、「発明が解決しようとする課題」の欄にも記載したように現像剤の粉面を正確に把握することは非常に困難である。しかし、現像剤の有無をデジタル式（２値式）で検出することは容易であり、正確に把握することが可能であることから、本発明の第１の実施形態では２値方式により枯渇状態を事前に検出する方法として図４に示すように開口部２５の搬送スクリュ２８による現像剤搬送方向下流側位置に現像剤検出手段としてのセンサ４９を配置している。センサ４９としては、圧電素子を用いた圧電センサ、現像剤の透磁率を検出する透磁率センサ、静電容量センサ等が使用可能である。
【００３７】
センサ４９の配設位置は、画像領域内では現像剤が存在しなくてはならない場所であって事前に枯渇状態を検知することができず、画像領域外であってもセンサ４９上に現像剤がなくなった場合に枯渇が発生しているか否かが判別不能である位置を除いた位置、すなわちセンサ４９上に現像剤がなくなった場合には枯渇状態が発生していると確実に検知可能である位置に設定されている。枯渇が発生していない状態を図７に、現像剤の搬送量が減少している状態（これから枯渇が発生しようとしている場合を含む）を図８にそれぞれ示す。
【００３８】
図７に示す状態では余剰現像剤の一部が開口部２５から落下し、落下しきれない一部が開口部２５を乗り越えて搬送スクリュ２８の端部まで移動し、この現像剤がセンサ４９によって検出される。現像剤の搬送量が徐々に低下する場合を例に、枯渇状態を事前に検知する方法について説明する。現像剤の搬送量が減少すると余剰現像剤量も減少し、余剰現像剤の全てが開口部２５より落下するようになる。このときセンサ４９上には現像剤が存在しないため、センサ４９からは現像剤なしが出力される。さらに現像剤が減少すると枯渇状態となるが、センサ４９によって枯渇が発生する前に現像剤の減少状況を把握することができる。
【００３９】
上述の構成により、簡易な構成で確実に現像剤の枯渇状態の発生を事前に検出することができ、センサ４９からの検出結果に基づいて搬送スクリュ２８の近傍に現像剤が存在しないことが検知された場合には、現像剤搬送手段による現像部６への現像剤搬送量を制御すること、すなわちエアポンプ１６の空気供給量の増加、モータ３８の回転数増加、ロータリフィーダ４２の回転数増加等により現像部６に搬送される現像剤量を増加させることにより、現像ローラ２７に対して確実かつ継続的に現像剤を安定供給することができ、良好な画像形成を継続して行うことが可能となる。上記構成において、図４、図７、図８に示すようにセンサ４９を開口部２５に向けて傾斜して配置することにより、現像剤減少時にセンサ４９上の現像剤が自重によって開口部２５へと落下するため、センサ４９上に現像剤が残存することにより誤検知となることが防止され、確実に現像剤なしの状態を検出することが可能となる。
【００４０】
図９は、本発明の第２の実施形態を示している。この第２の実施形態では、センサ４９よりも搬送スクリュ２８による現像剤搬送方向下流側の位置に第２開口部５０を設けている。この第２の実施形態における、枯渇が発生していない状態を図１０に、現像剤の搬送量が減少している状態（これから枯渇が発生しようとしている場合を含む）を図１１にそれぞれ示す。図１０に示す状態では余剰現像剤の一部が開口部２５より落下して残りがセンサ４９側に搬送され、さらに開口部５０から搬送スクリュ２９へと落下する。図１１に示すように現像剤搬送量が少なくなると開口部２５からのみ現像剤が落下するようになり、センサ４９上には現像剤が存在しなくなる。この構成によっても、センサ４９からの検出結果に基づいて搬送スクリュ２８の近傍に現像剤が存在しないことが検知された場合には現像部６に搬送される現像剤量を増加させることにより、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４１】
第２の実施形態において、開口部２５の面積を枯渇下限の現像剤搬送量（流量）に対して余裕度として確保したい現像剤が現像部６内に留まるべく余剰現像剤を通過（落下）させる大きさとしてもよい。例えば、通常の現像剤搬送量を１００ｇ／ｓｅｃ、枯渇下限（現像に必要な最低限）の現像剤搬送量を８０ｇ／ｓｅｃ、余裕度として確保したい現像剤搬送量を１０ｇ／ｓｅｃとすると、開口部２５の面積を１０ｇ／ｓｅｃの現像剤が通過する面積とする。そして、現像剤搬送量が９０ｇ／ｓｅｃ以下となった場合にセンサ４９により現像剤なしを出力する。具体的には、現像剤搬送量が１００ｇ／ｓｅｃ（余剰現像剤２０ｇ／ｓｅｃ）の場合には、１０ｇ／ｓｅｃの現像剤が開口部２５より落下して残りの１０ｇ／ｓｅｃの現像剤がセンサ４９上を通過して第２開口部５０より落下し、現像剤搬送量が９０ｇ／ｓｅｃ（余剰現像剤１０ｇ／ｓｅｃ）の場合には、１０ｇ／ｓｅｃの現像剤が開口部２５より落下してセンサ４９上には現像剤が搬送されずにセンサ４９が現像剤なしを出力する構成とする。このように、枯渇状態に至る現像剤搬送量に対しプラスアルファ分の現像剤量が現像部６内に留まるように開口部２５の面積を設定することにより、現像剤搬送量の余裕度を正確に設定でき、現像剤の枯渇状態の発生を確実に事前検出することが可能となる。
【００４２】
図１２は、第２の実施形態の変形例を示している。この変形例は、搬送スクリュ２８の上方近傍であって第２開口部５０と対応する位置に、搬送スクリュ２８の近傍に現像剤が存在するか否かを検出する第２現像剤検出手段としてのセンサ５１を設けた点においてのみ第２の実施形態と相違している。上記各実施形態では現像剤の搬送量が減少した場合に発生する不具合に対処するものであったが、逆に搬送量が増加した場合には開口部２５及び第２開口部５０より現像剤が落下しきれず、搬送スクリュ２８の端部において現像剤詰まりが発生する虞がある。現像剤詰まりが発生すると搬送スクリュ２８による現像剤の搬送に支障を来し、作像動作に不具合が生じるのみならず現像部６が故障する場合もある。このときセンサ５１に現像剤が接触するため、上述の不具合現象の発生を未然に検出することが可能となる。センサ５１によって現像剤が検出された場合には、エアポンプ１６の空気供給量の減少、モータ３８の回転数低下、ロータリフィーダ４２の回転数低下等によって現像剤搬送量を減少させることにより、良好な画像形成を継続して行うことが可能となる。
【００４３】
上記実施形態では画像形成装置としてカラープリンタを用いた例を示したが、本発明が適用可能な画像形成装置はこれに限定されず、複写機、プロッタ、ファクシミリ、これらの複合機等の他の画像形成装置にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  画像形成装置
４  像担持体（感光体ドラム）
６  現像部
１４  現像剤撹拌部
１５  現像剤排出流路
１６  現像剤搬送手段（エアポンプ）
１７  現像剤搬送経路
２３  現像装置
２５  開口部
２７  現像剤担持体（現像ローラ）
２８  現像剤供給部材（搬送スクリュ）
２９  現像剤回収部材（搬送スクリュ）
３８  現像剤搬送手段（モータ）
４２  現像剤搬送手段（ロータリフィーダ）
４９  現像剤検出手段（センサ）
５０  第２開口部
５１  第２現像剤検出手段（センサ）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４５】
【特許文献１】特許第３７３４０９６号公報
【特許文献２】特許第３３４９２８６号公報
【特許文献３】特開平８−３６２９４号公報
【特許文献４】特開２００９−１９８９６７号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005640664.tif 000006
【図６】
0005640664.tif 000007
【図７】
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【図８】
0005640664.tif 000009
【図９】
0005640664.tif 000010
【図１０】
0005640664.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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