(57)【要約】【課題】  コスト上昇を招かずに、現像に使用するトナーの帯電量を長期に渡って安定、均一に保ち、長期に渡って良好な画像を形成することができるようにする。【解決手段】  磁性トナー及び磁性キャリアからなる２成分現像剤又は磁性キャリアを補給する補給装置と、現像剤攪拌搬送スクリューを備え、２成分現像剤を担持する現像剤担持体で像担持体上の静電潜像にトナー像を顕像化する現像装置において、現像装置近傍にトナー飛散検知センサ７１を備え、該検知センサからの信号に基づいてキャリアもしくは現像剤の補給を行うと共に、現像剤攪拌搬送スクリューの回転速度を変化させる制御手段を備えて構成する【選択図】        図７
2006221012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性トナー及び磁性キャリアからなる２成分現像剤、又は磁性キャリアを補給する補給装置と、現像剤攪拌搬送スクリューを備え、２成分現像剤を担持する現像剤担持体で像担持体上の静電潜像にトナー像を顕像化する現像装置において、
現像装置近傍にトナー飛散検知センサを備え、該検知センサからの信号に基づいてキャリアもしくは現像剤の補給を行うと共に、現像剤攪拌搬送スクリューの回転速度を変化させる制御手段を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、前記現像剤担持体と、前記現像剤攪拌搬送スクリューは異なる駆動源を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２の現像装置において、
前記トナー飛散検知センサは、現像装置が組み込まれた装置の立上げ時、あるいは所定枚数の画像形成後、所定時間放置後、もしくはトナー補給後にトナー飛散量を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの現像装置において、前記制御手段は、前記トナー飛散検知センサの出力が規定値を超えた場合には、スクリュー回転速度を上げることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかの現像装置において、
前記制御手段は、前記トナー飛散検知センサの出力が規定値を超えた場合には、現像剤攪拌搬送スクリューの回転駆動時間を長くすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかの現像装置において、
前記逝去手段は、前記トナー飛散検知センサからの信号に基づいてトナー補給制御を行うことを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかの現像装置において、
前記制御手段は、前記トナー飛散検知センサの出力が規定値を超えた場合には、単位時間あたりのトナー補給量を減らすことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかの現像装置において、
前記制御手段は、前記トナー飛散検知センサの出力が規定値を超えた場合には、トナー濃度設定の目標値を低くすることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかの現像装置において、
前記トナー飛散検知センサは光を照射する発光部と反射光を受光して電気信号に変換する受光部からなる光学式センサであることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９の現像装置において、
前記トナー飛散検知センサが、現像剤担持体と像担持体との間に形成される現像部近傍で、且つ現像剤担持体の回転方向下流に設置され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のいずれかの現像装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１２】
請求項１ないし１０のいずれかの現像装置を備えた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、複写機、プリンタ等の電子写真法を用いた画像形成装置であって、磁性キャリアと非磁性トナーからなる２成分現像剤を用いる現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体表面に静電的に形成した静電潜像に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を付与してトナー像を形成した後、紙などの転写材に該トナー像を転写する工程を繰り返す画像形成装置では、長期にわたって安定して高品位な画像を得るためには、トナーが常時安定した帯電量を保持していることが重要である。
【０００３】
しかし、２成分現像剤を用いた場合、トナー表面の外添剤がトナー内部に埋没あるいは表面から離脱してしまったり、キャリア表面にトナー成分が固着（スペント）するなどの不具合を生じてしまう。これは現像剤担持体上の現像剤の量を適正化するために設けられ、一般的には板状のブレードである現像剤規制部材から受ける繰り返しストレスをうけるためである。
【０００４】
上記トナーの外添剤が埋没もしくは離脱してしまい、トナー表面に外添剤が存在しなくなった場合には、トナーとキャリアとの間の非静電的付着力が増大し、キャリアに強固に付着してしまうために現像剤としての現像能力に安定性を欠いてしまうという問題がある。また、トナーのキャリアとの間の付着力が増加するために、新規に補給されたトナーとの入れ替わりが起こりにくく、補給されたトナーがキャリアに接触できず、もしくはトナー同士の接触によって弱帯電、逆帯電を保持した状態のまま現像領域に搬送されてしまうこととなる。
【０００５】
この様にして発生した弱帯電、逆帯電トナーは、キャリアから離脱し易いため、画像地肌汚れといった異常画像、またトナー飛散による機内汚染を引き起こすため好ましくない。また、感光体あるいは中間転写材から紙への転写の際に、転写率の低下を招くため、画像粒状性の低下、ベタ画像の不均一化を起こすため、同様に好ましくない。
【０００６】
特に、画像面積率の低い画像を繰り返し作像した場合には、現像剤は繰り返し現像剤規制部材を通過しなければならないため、トナー表面の添加剤がトナー内部への埋没が起こり易く、上記不具合が発生しやすいという問題がある。
【０００７】
また、上記した繰り返しストレスを受けている間に、キャリア表面にトナー成分が固着してしまった場合には、キャリアのトナーへの帯電付与能力が低下してしまうために、トナーが所定の帯電量を得ることが困難になり、結果として画像地肌汚れ、トナー飛散を引き起こしてしまう原因となってしまうため好ましくない。
【０００８】
例えば、特許文献１や特許文献２には、繰り返し画像形成を行う間、補給されるトナーと一緒にキャリアを補給し、現像容器内の現像剤が一定量を越えた場合にはオーバーフローさせることにより、現像容器内の現像剤を除々に入れ換え、現像容器内の帯電能力をほぼ一定に保つ技術が記載されている。
【０００９】
しかし、特許文献１及び特許文献２に記載のものでは、キャリアも随時補給され続けるために、劣化したキャリアのみでなく、充分にトナーへの帯電付与能力を保持しているキャリアまで排出されてしまうという問題点がある。また、低画像面積で繰り返し作像した場合には、キャリアの供給が不充分となってしまい、現像剤の劣化に起因した不具合の発生を抑制することが困難である。さらに、高画像面積の画像を連続出力した場合には、キャリアが過剰に補給されてしまうため、画像形成にかかるコストが大幅に上昇してしまうという問題点がある。
【００１０】
その他、環境等の使用条件によって現像剤の劣化度合が異なってくるために、上記したキャリア補給方法のように、単純に現像剤を定量補給し続けるだけでは、異なる環境におかれた全ての画像形成装置の画質を長期にわたって良好に保つことは困難である。
【特許文献１】特開２００１−０４２６２４号公報
【特許文献２】特許第０２９３７４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、コスト上昇を招かずに、現像に使用するトナーの帯電量を長期に渡って安定、均一に保ち、長期に渡って良好な画像を形成することができる現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、磁性トナー及び磁性キャリアからなる２成分現像剤又は磁性キャリアを補給する補給装置と、現像剤攪拌搬送スクリューを備え、２成分現像剤を担持する現像剤担持体で像担持体上の静電潜像にトナー像を顕像化する現像装置において、現像装置近傍にトナー飛散検知センサを備え、該検知センサからの信号に基づいてキャリアもしくは現像剤の補給を行うと共に、現像剤攪拌搬送スクリューの回転速度を変化させる制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、前記現像剤担持体と、前記現像剤攪拌搬送スクリューは異なる駆動源を備えることを特徴とする
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または２の現像装置において、前記トナー飛散検知センサは、現像装置が組み込まれた装置の立上げ時、あるいは所定枚数の画像形成後、所定時間放置後、もしくはトナー補給後にトナー飛散量を検出することを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの現像装置において、前記制御手段は、前記トナー飛散検知センサの出力が規定値を超えた場合には、スクリュー回転速度を上げることを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの現像装置において、前記制御手段は、前記トナー飛散検知センサの出力が規定値を超えた場合には、現像剤攪拌搬送スクリューの回転駆動時間を長くすることを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの現像装置において、前記逝去手段は、前記トナー飛散検知センサからの信号に基づいてトナー補給制御を行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかの現像装置において、前記制御手段は、前記トナー飛散検知センサの出力が規定値を超えた場合には、単位時間あたりのトナー補給量を減らすことを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかの現像装置において、前記制御手段は、前記トナー飛散検知センサの出力が規定値を超えた場合には、トナー濃度設定の目標値を低くすることを特徴とする。
【００２０】
請求項９の発明は、請求項１ないし８のいずれかの現像装置において、前記トナー飛散検知センサは光を照射する発光部と反射光を受光して電気信号に変換する受光部からなる光学式センサであることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０の発明は、請求項１ないし９の現像装置において、前記トナー飛散検知センサが、現像剤担持体と像担持体との間に形成される現像部近傍で、且つ現像剤担持体の回転方向下流に設置されることを特徴とする。
【００２２】
請求項１１の発明は、請求項１ないし１０のいずれかの現像装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジである。
【００２３】
請求項１２の発明は、請求項１ないし１０のいずれかの現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、現像剤の劣化をトナー飛散により検知し、その情報を元に現像剤攪拌スクリューの速度、トナー補給、トナー濃度調整、現像剤交換の手段を用いることにより、現像に使用するトナーの帯電量を長期に渡って安定、均一に保つことによって、異常画像が発生するのを防止し、繰り返しの画像形成においてもトナーの帯電量安定化、適正化を行い、長期に渡って粒状性が良く、地汚れ、トナー飛散のない画像を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。
【実施例】
【００２６】
図１は本発明にかかる画像形成装置の実施例である電子写真方式のフルカラープリンタを示す断面図である。図１において、箱状の装置本体１内には複数個の像担持体ユニットとしての感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋがそれぞれ装置本体１に着脱可能に装着されている。装置本体１内の略中央部には記録材担持体としての転写ベルト３が、装置本体１の対角線方向に斜めに配置されている。転写ベルト３は、その一つに回転駆動力が伝達される複数のローラに架け渡されて矢印Ａで示す方向に回転駆動可能に設けられている。
【００２７】
感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、像担持体としてのドラム状の感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを有し、各感光体の表面が転写ベルト３と接触するように、同ベルトの上方に配設されている。感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの配列は、感光体ユニット２Ｙを給紙側とし、感光体ユニット２Ｋが定着装置９側に位置するように４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの順となっている。感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋとしては、ベルト状の感光体等を用いてもよい。
【００２８】
現像剤供給手段となる現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋとそれぞれ対向配置されている。現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、複数色、たとえばイエロー（以下Ｙという）とキャリアを有する２成分現像剤、マゼンタ（以下Ｍという）とキャリアを有する２成分現像剤、シアン（以下Ｃという）とキャリアを有する２成分現像剤、ブラック（以下Ｋという）とキャリアを有する２成分現像剤をそれぞれ感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上の静電潜像に供給して各静電潜像を現像するものである。
【００２９】
感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの上方には露光手段としての書き込み装置６が配置され、感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの下方には両面ユニット７が配置されている。両面ユニット７の下方には、サイズの異なる転写材Ｐが収納可能な給紙カセット１３、１４が配設されている。装置本体１の左方には反転ユニット８が配置され、装置本体１の右側には手差しトレイ１５が矢印Ｂ方向に開閉可能に設けられている。転写ベルト３と反転ユニット８との間には定着装置９が配置されている。定着装置９の転写材搬送方向下流側には反転搬送路１０が分岐して形成され、シート状の転写材Ｐを反転搬送路１０に配置された排紙ローラ１１によって装置上部に設けられた排紙トレイ１２に案内している。
【００３０】
感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像を形成するためのユニットであり、装置本体１に配置される場所を除いては同一構成となっている。たとえば、感光体ユニット２Ｙは、感光体４Ｙと、感光体４Ｙに当接する帯電手段としての帯電ローラ１６Ｙと、感光体４Ｙの表面をブラシローラ及びクリーニングブレードでクリーニングするクリーニング装置とを一体のユニット構成としたもので、装置本体１に着脱可能に取り付けられる。感光体ユニット２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの構成の説明は省略する。
【００３１】
書き込み装置６では、同軸上に配置された２つの回転多面鏡がポリゴンモータにより回転される。回転多面鏡は、図示しない２つのレーザ光源としてのレーザダイオードからのＹ画像データで変調されたＹ用レーザ光、Ｍ画像データにより変調されたＭ用レーザ光と、他の２つのレーザ光源としてのレーザダイオードからのＣ画像データにより変調されたＣ用レーザ光、Ｋ画像データにより変調されたＫ用レーザ光とを左右に振り分けて反射する。
【００３２】
回転多面鏡からのＹ用レーザ光及びＭ用レーザ光は２層のｆθレンズを通る。このｆθレンズからのＹ用レーザ光は、ミラーで反射されて長尺ＷＴＬを通過した後にミラーを介して感光体ユニット２Ｙの感光体４Ｙに照射される。ｆθレンズからのＭ用レーザ光は、ミラーで反射されて長尺ＷＴＬを通過した後にミラーを介して感光体ユニット２Ｍの感光体４Ｍに照射される。
【００３３】
回転多面鏡からのＣ用レーザ光及びＫ用レーザ光は２層のｆθレンズを通る。このｆθレンズからのＣ用レーザ光は、ミラーで反射されて長尺ＷＴＬを通過した後にミラーを介して感光体ユニット２Ｃの感光体４Ｃに照射される。ｆθレンズからのＫ用レーザ光は、ミラーで反射されて長尺ＷＴＬを通過した後にミラーを介して感光体ユニット２Ｋの感光体４Ｋに照射される。
【００３４】
図１に示すように、両面ユニット７は、対をなす搬送ガイド４１、４２と、複数の搬送ローラ対４３を備えている。両面ユニット７は、転写材Ｐの両面に画像を形成する両面画像形成モード時に、片面に画像が形成されてから反転ユニット８の反転搬送路４４に搬送されてスイッチバック搬送されることで表裏が反転される転写材Ｐを受け入れ、これを感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと転写ベルト３との間に形成される転写部へと再搬送する。
【００３５】
反転ユニット８は、複数の搬送ローラと、複数の搬送ガイド板とからなり、両面画像形成モード時に片面画像形成後の転写材を、その表裏を反転させて両面ユニット７へ送り出す機能や、画像形成後の転写材をそのままの向きで機外へ排出する機能、画像形成後の転写材を、その表裏を反転させて機外へ排出する機能を備えている。給紙カセット１３、１４が配置されている給紙部には、給紙カセット１３、１４上の転写材Ｐを１枚ずつに分離して給紙する分離給紙部４５、４６が設けられている。
【００３６】
本形態では、図示しない操作部により画像形成が指示されると、感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが図示しない駆動源により回転駆動されて時計回り方向に回転する。感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの各帯電ローラ１６は、図示しない電源から帯電バイアスが印加されて感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋをそれぞれ一様に帯電させる。感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ帯電ローラ１６により一様に帯電された後に書き込み装置６にて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の画像データで変調されたレーザ光により露光されて、各表面に静電潜像が形成される。これら感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上の静電潜像は、現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより現像されてＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像となる。
【００３７】
給紙カセット１３、１４のうち選択された方の給紙カセットからは、１枚の転写材Ｐが分離されて、感光体ユニット２Ｙよりも給紙部側に配設されたレジストローラ５１へ給紙される。本形態では、装置本体１の右方側部に手差しトレイ１５が配置され、この手差しトレイ１５からも転写材がレジストローラ５１へ給紙可能とされている。レジストローラ５１は、各転写材を感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上のトナー像と先端が一致するタイミングで転写ベルト３上へ送り出す。送り出された転写材は、紙吸着ローラ５２によって帯電される転写ベルト３に静電的に吸着されて各転写部へと搬送される。
【００３８】
搬送された転写材には、各転写部を順に通過する際に、転写ブラシ４７〜５０により感光体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナー像が順次に重ね合わせて転写されることで、４色重ね合わせのフルカラートナー像が形成される。フルカラートナー像が形成された転写材は、定着装置９によりフルカラートナー像が定着され、その後は指定されたモードに応じた排紙路を通って排紙トレイ１２に反転排出される場合や、定着装置９から直進して反転ユニット８内を通ってストレートに排紙される。
【００３９】
画像形成装置において、両面画像形成モードが選択されているときには、転写材Ｐは、片面にトナー像が形成されて定着装置９でトナー像が定着された後に、反転ユニット８内の反転搬送路４４内に送り込まれ、ここでスイッチバックされてから両面ユニット７に搬送され、そこから再給紙されて表面画像形成時と同様に裏面に画像が形成されて排出される。
【００４０】
以上の作像動作は、４色重ね合わせのフルカラーモードが図示しない操作部で選択されたときの動作であるが、３色重ね合わせのフルカラーモードが操作部で選択されたときにはＫトナー像の形成が省略されてＹ、Ｍ、Ｃ３色のトナー像の重ね合わせによるフルカラー画像が転写材上に形成される。また、白黒画像形成モードが操作部で選択されたときには、Ｋトナー像の形成のみが行われて白黒画像が転写材上に形成される。
【００４１】
現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、トナー色だけが異なる以外は、同一構成となっているので、現像装置５Ｙを代表として、その構成を説明する。図２は現像装置５Ｙの現像剤の搬送方向側から見た図である。
【００４２】
図２において、現像装置５Ｙは、Ｙトナーとキャリアを有する２成分現像剤が収容された現像ケース５３と、この現像ケース５３内に配置され現像ケース５３の開口部を介して感光体４Ｙと対向するように配置された現像剤担持体としての現像スリーブ５４と、現像ケース５３内に配置され、現像剤を攪拌しながら搬送する撹拌部材としての多条のスクリュー部材５５、５６とを備えている。
【００４３】
現像ケース５３は、感光体４Ｙへの現像剤の供給側に位置する第１の空間部６５と、供給口６２から補給トナーの供給を受ける第２の空間部６４側とに仕切り壁５７によって分割されている。スクリュー部材５６は空間部６５に、スクリュー部材５５は空間部６４にそれぞれ配置され、現像ケース５３に設けた図示しない軸受部材によって回転自在に支持されている。無論、現像スリーブ５４も図示しない軸受部材を介して現像ケース５３に回転自在に支持されている。現像スリーブ５４は、図示しない駆動手段から回転駆動力が伝達されることで回転する。
【００４４】
図２に示すように、スクリュー部材５５、５６は、転写材Ｐの幅方向に延設されていて、互いに平行配置されている。スクリュー部材５５、５６の一端には、歯数の同じ歯車６６、６８が互いに噛合するように装着されている。本形態では、歯車６６に対して駆動モータ６９からの回転駆動力が伝達されることで、スクリュー部材５５、５６が互いに相反する方向に回転駆動される。図中、スクリュー部材５５は現像剤を左方から右方に向かって搬送する向きに回転し、スクリュー部材５６は現像剤を右方から左方に向かって搬送する向きに回転する。
【００４５】
仕切り壁５７の一端と現像ケース５３の内側面５３ａの間には、空間部６５から空間部６４へ現像剤を送る受け渡し部５９が形成され、仕切り壁５７の他端と現像ケース５３の内側面５３ｂの間には、空間部６４から空間部６５へ現像剤を送る受け渡し部５８がそれぞれ形成されている。現像ケース５３には、現像剤中のトナー濃度を検知して出力するトナー濃度検知手段として図示しないＴセンサが装着されている。
【００４６】
このような構成の現像装置５Ｙの動作を現像剤の搬送について説明する。現像ケース５３内の２成分現像剤は、スクリュー部材５５、５６が等速回転すると、攪拌されつつ図２において右方から左方へと搬送され、受け渡し部５９から搬送スクリュー５６が配置された空間部６５へと送られる。受け渡し部５９から空間部６５に送られた２成分現像剤は、搬送スクリュー５６により撹拌されると同時に図２において右方向に搬送された後、受け渡し部５８から空間部６４側に送られ、再び搬送スクリュー５５により撹拌されると同時に図２において左方向に搬送される。このように現像剤を攪拌しながら搬送することで、現像剤は現像装置５Ｙ内を循環しながらＹトナーとキャリアとが撹拌により摩擦帯電する。
【００４７】
搬送スクリュー５６は現像剤の一部を現像スリーブ５４に供給し、現像スリーブ５４はその現像剤を磁気的に担持して搬送する。感光体４Ｙ上の静電潜像は、現像スリーブ５４上のＹトナーで現像されてＹトナー像となる。
【００４８】
現像ケース５３内の現像剤のトナー濃度（トナーとキャリアの割合）が所定の値となると、Ｙトナーがトナー補給口６２から現像ケース５３内の空間部６４側に補給される。このＹトナーはスクリュー部材５５による撹拌で現像剤と混合される。
【００４９】
現像装置の断面図を図３に示す。内部に収容された現像剤は、適正なトナー濃度に調整された状態でスクリュー５５、５６によって撹拌、搬送される。現像剤は、内部に固定磁石を保持する現像剤担持体表面の現像スリーブ５４によって汲み上げられ、適正な現像剤量に規制された後にトナーを周囲に保持したキャリアがスリーブ上に磁気ブラシを形成し、像担持体４に接触して、潜像にトナーを付着させることによってトナー像を形成する。ここで、現像スリーブ５４と像担持体４との間の現像領域下方で、現像スリーブの回転方向下流側にトナー飛散検知センサ７１を設置した。トナー飛散検知センサは、現像装置近傍が好ましく、さらに現像装置の下方、現像スリーブの回転方向下流が好ましいが、現像装置の上方でも、スリーブの回転方向上流であってもよい。また、現像装置近傍の大気を吸引搬送して、離れた位置にあるトナー飛散検知センサでトナー飛散を検出してもよい。
【００５０】
トナー飛散検知センサ７１の該略図を図４に示す。トナー飛散検知センサ７１は、発光部７２、受光部７３、レンズ７４からなる。トナー飛散が生じた場合には、現像装置から飛散したトナーが、発光部と受光部の間を通過する。この際、発光部から照射された光がトナーに反射され、その反射光は受光部にて読み取られ、電気信号に変換された形で出力される。
【００５１】
トナー飛散検知センサによるトナー飛散の検出結果を図５に示す。トナー飛散の程度の異なる現像剤を使用し、上記現像装置に設置した時のトナー飛散濃度とセンサ出力の関係である。この結果によれば、トナー飛散検知センサの出力値から、現像装置のトナー飛散量を精度良く検知することが可能であることがわかる。
【００５２】
ここで、トナー飛散は、帯電量が低い、あるいは逆極性に帯電したトナーが現像スリーブの回転による遠心力によって穂立ちした磁気ブラシ中のキャリアから離脱し、現像装置外に飛散する現象である。図６に示した様に、現像剤中の弱帯電、逆帯電トナーの量が増加すればするほど、トナー飛散は悪化する。
【００５３】
一般的に、現像剤中の弱帯電/逆帯電トナーは、繰り返し画像形成を行った際に現像剤がストレスを受け続けることによって経時で増加していく傾向がある。主な原因としては、キャリア表面のコート層が削れてしまうこと、また、トナー成分がキャリア表面に固着してしまうことによるキャリアのトナーへの帯電付与能力の低下、といったことが挙げられる。従って、経時におけるトナー飛散の悪化は、現像剤のキャリアの劣化として考えることができる。
【００５４】
そこで、本実施例では、トナー飛散量に応じて新しいキャリアを補給し、帯電能力の低下したキャリアを排出することによって現像装置内のキャリアを常に入れ換えられるよう構成した。補給するのはキャリア単体でも、キャリアとトナーが混合された状態であってもよい。
【００５５】
上記構成において、トナー飛散検知、キャリアあるいは現像剤補給動作は以下のように行われる。先ず、画像形成が指示されると、像担持体への潜像形成と同時に現像剤担持体が駆動し始める。その際にトナー飛散検知センサを作動させ、トナー飛散の状態を出力し、出力値が基準値を越えている場合には、キャリア補給及び排出を開始し、基準電圧より低い場合にはキャリア補給なしで次回の画像形成に備えるように制御する。また、トナー飛散検知センサの出力によって、キャリア補給量を可変にすればさらに有効である。以上の現像装置動作のフローチャートを図７、８に示す。
【００５６】
即ち、図７に示すように、本例では、始動スイッチがオン状態であることを条件として（Ｓ１０１）、トナー飛散タイミング（Ｓ１０２）において現像材担持体の駆動を開始し（Ｓ１０３）、トナー飛散検知センサ７１を作動し読み込みを始める（Ｓ１０４）。そしてトナー飛散検知センサ７１の出力が基準電圧より低い場合に画像形成を開始し（Ｓ１０６）、トナー飛散検知センサ７１の出力が基準電圧以上の場合トナー飛散防止処理（Ｓ１０７）を行い、トナー飛散検知センサ７１の出力が基準電圧未満になるまでステップＳ１０３からステップＳ１０５を繰り返す。
【００５７】
このトナー飛散処理（Ｓ１０７）は、まずトナー飛散検知センサ７１が動作したらその出力を読み取り（Ｓ２０１）、この値を判定する（Ｓ２０１）。出力値が基準電圧より低い場合は、リターンし、出力値が高い場合は、キャリア又は現像材を補給し（Ｓ２０３）、さらに攪拌スクリューを駆動する（Ｓ２０４）。このステップＳ２０３及びステップＳ２０４をトナー飛散検知センサ７１の出力が基準値以上になるまで繰り返す。
【００５８】
また、現像装置の現像剤担持体と現像剤攪拌搬送スクリューを別に駆動させることによって、トナー飛散が検知された場合にスクリューのみを回転させる、あるいは回転速度を上げる、回転時間を長くする等によって、トナーの現像剤中への分散均一化を促進し、帯電量を確保することによってトナー飛散を防止することも可能である。トナー飛散は、補給されたトナーが現像剤中に均一に分散されていない、あるいは、帯電量が十分に得られないまま現像領域に搬送された場合に起こりやすいため、トナー飛散をさらに確実に防止できるものである。この場合のトナー飛散防止処理のフローチャートを図９に示す。
【００５９】
この場合のトナー飛散処理は、まずトナー飛散検知センサ７１が動作したらその出力を読み取り（Ｓ３０１）、この値を判定する（Ｓ３０１）。出力値が基準電圧より低い場合はリターンし、出力値が基準電圧以上の場合は、スクリューの回転速度を上げ（Ｓ３０３）、さらに所定時間以上攪拌スクリューを駆動する（Ｓ３０４）。このステップＳ３０３及びステップＳ３０４をトナー飛散検知センサ７１の出力が基準値以上になるまで繰り返す。
【００６０】
さらに、トナー飛散検知センサの出力に応じて、トナーの補給を制御する、具体的には単位時間あたりに補給されるトナーの量を減少させる、あるいはトナー濃度の目標値自体を下げる等によって、さらにトナー飛散を防止することが可能となる。特に、トナー飛散はトナー補給直後に発生しやすいため、補給量あるいはトナー濃度を制御することが重要である。トナー補給時にトナー飛散が検知された場合には、目標のトナー濃度に達するまで単位時間あたりのトナー補給量を下げることが望ましい。また、トナー濃度の目標値を下げた場合には、現像能力の低下が懸念されるため、現像剤担持体に印加する電圧を上げることによって現像能力を向上させる必要がある。この場合のトナー飛散防止処理のフローチャートを図１０に示す。
【００６１】
この場合のトナー飛散処理は、まずトナー飛散検知センサ７１が動作したらその出力を読み取り（Ｓ４０１）、この値を判定する（Ｓ４０１）。出力値が基準電圧より低い場合はリターンし、出力値が基準電圧以上の場合は、トナー濃度目標値を下げ現像バイアスを上げ（Ｓ４０３）、さらにトナー補給量を下げトナー濃度を下げる（Ｓ４０４）。このステップＳ４０３及びステップＳ４０４をトナー飛散検知センサ７１の出力が基準値以上になるまで繰り返す。
【００６２】
また、トナー飛散の検知及び飛散防止の為の制御は、画像形成時には常に行うことが望ましいが、プリント効率が低下してしまうため、画像形成装置の電源投入時、あるいは所定枚数画像形成毎、所定時間放置後等、もしくはトナー補給が入った場合のみ行うことで、プリント効率を損なわずに、トナー飛散を防止する必要がある。
【００６３】
上記した工程を経ることで、長期に渡って繰り返し画像を形成した場合でも、ストレスを受け続けることによってトナーへの帯電付与能力の低下したキャリアを現像装置外に排出し、新しいキャリアを補給することにより、現像装置内のキャリア劣化の進行を防止することが可能となる。また、スクリューの攪拌搬送のみの制御、トナー補給の制御によって、弱帯電あるいは逆帯電トナーの発生を防ぎ、常に適性な帯電量をトナーに付与し続けることが可能なため、トナー飛散や地肌汚れ等不具合が発生することなく、長期に渡って画像形成を繰り返すことが可能となる。さらに、トナー飛散を検知して、現像剤の劣化状態を把握してキャリアもしくは現像剤を補給するため、必要最小限のコスト上昇に抑えた上で、従来に較べて大幅な長期使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置を示す断面図である。
【図２】図１に示した画像形成装置の現像装置の平面図である。
【図３】図２に示した現像装置の断面図である。
【図４】実施例のトナー飛散検知センサを示す概略図である。
【図５】実施例のトナー飛散検知センサの出力値とトナー飛散濃度の関係を示すグラフである。
【図６】実施例のトナー飛散濃度と弱体電／逆帯電トナー量の関係を示すグラフである。
【図７】実施例に係る画像形成装置の作動を示すフローチャートである。
【図８】実施例に係る画像形成装置の作動を示すフローチャートである
【図９】実施例に係る画像形成装置の作動を示すフローチャートである
【図１０】実施例に係る画像形成装置の作動を示すフローチャートである
【符号の説明】
【００６５】
１・・・装置本体
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ・・・感光体ユニット
３・・・転写ベルト
４・・・像担持体
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ・・・感光体
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ・・・現像装置
６・・・書き込み装置
７・・・両面ユニット
８・・・反転ユニット
９・・・定着装置
１０・・・反転搬送路
１１・・・排紙ローラ
１２・・・排紙トレイ
１３、１４・・・給紙カセット
１５・・・手差しトレイ
４１、４２・・・搬送ガイド
４３・・・搬送ローラ対
４４・・・反転搬送路
４５、４６・・・分離給紙部
４７〜５０・・・転写ブラシ
５１・・・レジストローラ
５２・・・紙吸着ローラ
５３・・・現像ケース
５３ａ・・・内側面
５３ｂ・・・内側面
５４・・・現像スリーブ
５５・・・部
５５・・・搬送スクリュー（スクリュー部材）
５６・・・搬送スクリュー（スクリュー部材）
５７・・・壁
５８・・・受け渡し部
５９・・・受け渡し部
６２・・・トナー補給口
６４・・・空間部
６５・・・空間部
６６、６８・・・歯車
６９・・・駆動モータ
７１・・・トナー飛散検知センサ
７２・・・発光部
７３・・・受光部
７４・・・レンズ
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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