(57)【要約】    【課題】  トナー濃度センサによりトナー収容部内のトナーの有無を検知する際の検知感度を向上させて誤検知を防止することができるようにする。    【解決手段】  現像ケース３４において、補給トナーが送り込まれる攪拌室３８に隣接する攪拌室３７から現像剤を返送する２つの受渡領域５２・５４が設けられ、これらの受渡領域を介して、トナー濃度センサ４３の検出部４３ａの上流側と下流側とに分割された状態で攪拌室に現像剤が返送されるようにする。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー及びキャリアを含む現像剤を循環搬送しながら攪拌する複数の攪拌室を備えたケース体と、
前記攪拌室内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサと、
トナー収容部内のトナーを前記攪拌室に送り込むトナー供給手段を動作させた際の前記トナー濃度センサによるトナー濃度の変化状況に基づいて、前記トナー収容部内のトナーの有無を検知する制御手段とを有し、
前記ケース体において、潜像担持体にトナーを付着させる現像剤担持体との接触領域を通過した現像剤を、前記トナー収容部からの補給トナーが送り込まれる前記攪拌室に返送する際に、前記トナー濃度センサの検出位置の上流側において補給トナーと混合される現像剤の量を制限するようにしたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
補給トナーが送り込まれる前記攪拌室に返送される現像剤の一部を、前記トナー濃度センサの検出位置の上流側で補給トナーと合流させ、返送される現像剤の残部を、前記トナー濃度センサの検出位置の下流側で補給トナーを含む現像剤と合流させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
補給トナーが送り込まれる前記攪拌室に隣接する攪拌室から現像剤を返送する受渡領域が複数設けられ、これらの受渡領域を介して、前記トナー濃度センサの検出位置の上流側と下流側とに分割された状態で前記攪拌室に現像剤が返送されるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記攪拌室内にその長手方向に延在する攪拌スクリューを備え、この攪拌スクリューに、前記トナー濃度センサの検出位置の上流側で現像剤を前記攪拌室に返送する受渡領域の上流側から前記トナー濃度センサの検出位置の下流側に至る範囲で、部分的に羽根部が多重に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載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、電子写真方式での画像形成の際に潜像坦持体上の静電潜像を現像剤を用いて現像する現像装置、及びこの種の現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成装置では、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いた現像装置が広く普及しており、このような２成分現像方式の現像装置では、トナーの帯電を促進するために現像剤を攪拌する攪拌室内のトナー濃度をトナー濃度センサにより監視して、攪拌室内のトナー濃度を適正に保持するトナー濃度制御が行われており、このトナー濃度制御では、攪拌室内のトナー濃度が低下するのに応じて、トナーボトルなどのトナー収容部内のトナーを現像装置に供給するトナー供給機構を作動させるようにしている。
【０００３】
一方、トナー収容部内のトナーの残量がなくなると適切なトナー濃度制御が困難になることから、トナー収容部内のトナー残量を監視する必要があり、これにはトナー残量検知のための専用のセンサを設けることも可能であるが、コスト削減を図るため、トナー濃度センサで兼用するようにした構成のものが知られている（特許文献１参照）。これは、トナー供給機構を作動させた際のトナー濃度の変化に基づいてトナー収容部内のトナーの有無を検知するものである。
【特許文献１】特開平１０−１２３８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のトナー濃度センサによりトナー収容部内のトナーの有無を検知する技術では、トナー補給の前後でのトナー濃度センサの出力信号の変動量が小さく、検知感度の観点から十分に満足することができるものではなく、誤検知を防止するためにより一層の感度向上が望まれる。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、トナー濃度センサによりトナー収容部内のトナーの有無を検知する際の検知感度を向上させて誤検知を防止することができるように構成された現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するために、本発明による現像装置においては、請求項１に示すとおり、トナー及びキャリアを含む現像剤を循環搬送しながら攪拌する複数の攪拌室を備えたケース体と、前記攪拌室内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサと、トナー収容部内のトナーを前記攪拌室に送り込むトナー供給手段を動作させた際の前記トナー濃度センサによるトナー濃度の変化状況に基づいて、前記トナー収容部内のトナーの有無を検知する制御手段とを有し、前記ケース体において、潜像担持体にトナーを付着させる現像剤担持体との接触領域を通過した現像剤を、前記トナー収容部からの補給トナーが送り込まれる前記攪拌室に返送する際に、前記トナー濃度センサの検出位置の上流側において補給トナーと混合される現像剤の量を制限するようにしたものとした。
【０００７】
これによると、トナー濃度センサの検出位置の上流側において補給トナーと混合される現像剤の量が制限されるため、補給トナーと混合される現像剤に対する補給トナーの割合が相対的に高くなる。このため、補給トナーが加えられたことにより生じるトナー濃度の変動量が大きくなり、トナー濃度センサの検知感度を向上させて誤検知を防止することができる。
【０００８】
前記現像装置においては、請求項２に示すとおり、補給トナーが送り込まれる前記攪拌室に返送される現像剤の一部を、前記トナー濃度センサの検出位置の上流側で補給トナーと合流させ、返送される現像剤の残部を、前記トナー濃度センサの検出位置の下流側で補給トナーを含む現像剤と合流させるようにした構成とすることができる。これによると、トナー濃度センサの検出位置の上流側において補給トナーと混合される現像剤量を確実に制限して、トナー濃度センサの検知感度をより一層高めることができる。
【０００９】
前記現像装置においては、請求項３に示すとおり、補給トナーが送り込まれる前記攪拌室に隣接する攪拌室から現像剤を返送する受渡領域が複数設けられ、これらの受渡領域を介して、前記トナー濃度センサの検出位置の上流側と下流側とに分割された状態で前記攪拌室に現像剤が返送されるようにした構成とすることができる。これによると、隣接する一対の攪拌室を仕切る仕切壁を貫通する通路を複数設けるといった簡易な構成で済むため、製造コストの上昇を抑えることができる。
【００１０】
前記現像装置においては、請求項４に示すとおり、前記攪拌室内にその長手方向に延在する攪拌スクリューを備え、この攪拌スクリューに、前記トナー濃度センサの検出位置の上流側で現像剤を前記攪拌室に返送する受渡領域の上流側から前記トナー濃度センサの検出位置の下流側に至る範囲で、部分的に羽根部が多重に設けられた構成とすることができる。これによると、攪拌スクリューを部分的に多重化するといった簡易な構成で済むため、製造コストの上昇を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
このように本発明によれば、トナー濃度センサの検出位置の上流側において補給トナーと混合される現像剤量を制限することで、補給トナーと混合される現像剤に対する補給トナーの割合が相対的に高くなるため、補給トナーが加えられたことにより生じるトナー濃度の変動量が大きくなり、トナー濃度センサによりトナー収容部内のトナーの有無を検知する際の検知感度を向上させて誤検知を防止する上で大きな効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明が適用されるカラー画像形成装置を示す模式的な断面図である。このカラー画像形成装置は、帯電、露光、現像、転写及び定着の各プロセスを経て記録紙に画像を形成する画像形成部１を備え、この画像形成部１には、給紙部２の給紙カセットに収容された記録紙が給紙経路Ａを経て逐次送り込まれ、画像形成部１にて所要の画像が形成された記録紙が排紙経路Ｂを経て排紙部３のトレー上に排出される。
【００１４】
画像形成部１は、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各色成分ごとのトナー像を形成する複数のプロセスユニット（作像ユニット）１１〜１４と、このプロセスユニット１１〜１４の各感光体ドラム１１ａ〜１４ａの作像面に対して露光用の光束を走査するＬＳＵ（レーザ・スキャニング・ユニット、露光手段）１６とを有している。
【００１５】
各プロセスユニット１１〜１４では、帯電器により均一に帯電させた感光体ドラム１１ａ〜１４ａの作像面に対してＬＳＵ１６から露光用の光束が走査されることで静電潜像が形成され、この感光体ドラム１１ａ〜１４ａの静電潜像が、現像装置１１ｂ〜１４ｂから供給されるトナーで現像されて色成分ごとの単色トナー像が感光体ドラム１１ａ〜１４ａの作像面に形成される。
【００１６】
さらに画像形成部１は、一対の支持ローラ２１・２２に巻き掛けられた中間転写ベルト２３を有し、各プロセスユニット１１〜１４の感光体ドラム１１ａ〜１４ａ上に作像された各色ごとのトナー像が中間転写ベルト２３に順次転写されることで中間転写ベルト２３上で重ね合わされたトナー像が２次転写ローラ２４により記録紙に転写される。これによりトナー像が転写された記録紙は、定着器１９に搬送されて熱及び圧力によりトナー像を記録紙に定着させる処理が行われる。
【００１７】
図２は、図１に示した現像装置の概略構成を示す模式図である。現像装置１１ｂ〜１４ｂは、トナー及びキャリアを含む２成分現像剤を用いるものであり、現像剤を担持して感光体ドラム（潜像担持体）１１ａ〜１４ａにトナーを供給する現像ローラ（現像剤担持体）３１と、現像剤を攪拌して摩擦によりトナー粒子を帯電させる第１・第２の攪拌スクリュー３２・３３と、これらを収容保持する現像ケース（ケース体）３４とを有している。
【００１８】
現像ローラ３１は、現像スリーブの内部に固定磁石を備えた構成のものであり、この現像ローラ３１に所定のバイアス電圧が印可されることで形成される感光体ドラム１１ａ〜１４ａと現像ローラ３１との間の電位差によってトナーに生じる静電力を利用して、感光体ドラム１１ａ〜１４ａの潜像部に選択的にトナーを付着させて現像が行われる。現像ローラ３１の近傍には、その外周面に形成される現像剤層を所定の層厚に規制すると共に摩擦により現像剤を帯電させるドクターブレード３６が設けられている。
【００１９】
現像ケース３４は、第１・第２の攪拌スクリュー３２・３３がそれぞれ配設される第１・第２の攪拌室３７・３８を備え、第１の攪拌室３７は、現像ローラ３１に近接配置されて現像剤を現像ローラ３１に接触させるようにしている。他方、現像ローラ３１から離間した側の第２の攪拌室３８では、補給トナーを収容する補給トナー容器（トナー収容部）４１からトナーがトナー補給口４２を介して送り込まれるようになっている。
【００２０】
第２の攪拌室３８には、現像剤の透磁率に基づいてトナー濃度を検出するトナー濃度センサ４３が設けられており、このトナー濃度センサ４３の出力信号は、制御部（制御手段）４４に送られる。制御部４４は、ＣＰＵ４５、ＲＯＭ４６及びＲＡＭ４７を有し、トナー濃度センサ４３によるトナー濃度を所定のしきい値と比較してトナー補給の要否を判断し、トナー濃度が所定のしきい値を下回り、トナー補給が必要と判断されると、給送スクリュー（トナー供給手段）４８を駆動するモータ４９を作動させて、補給トナー容器４１内のトナーを第２の攪拌室３８に供給する。
【００２１】
図３は、図２に示した現像装置の一例を詳しく示す断面図であり、（Ａ）に上方から見た状態を、（Ｂ）に側方から見た状態を示している。現像ケース３４では、第１・第２の両攪拌室３７・３８間で現像剤が循環搬送されるように、両攪拌室３７・３８を仕切る仕切壁５１の両端部に、その仕切壁５１を貫通する態様で、第１の攪拌室３７から第２の攪拌室３８に現像剤を受け渡す戻り側の受渡領域５２と、第２の攪拌室３８から第１の攪拌室３７に現像剤を受け渡す送り側の受渡領域５３とが形成されている。
【００２２】
第１の攪拌スクリュー３２の軸部６１には、第１の攪拌室３７の略全長に渡って主羽根部６２が形成されおり、この第１の攪拌スクリュー３２の搬送方向の終端部には、現像剤の停滞を防止するための逆羽根部６３が設けられている。また、第２の攪拌スクリュー３３の軸部６５には、第２の攪拌室３８の略全長に渡って主羽根部６６が形成されており、この第２の攪拌スクリュー３３の搬送方向の終端部には、現像剤の停滞を防止するための逆羽根部６８が設けられている。
【００２３】
トナー補給口４２は、第２の攪拌室３８の端部に配置され、このトナー補給口４２から第２の攪拌室３８内に送り込まれたトナーが、第２の攪拌スクリュー３３により矢印方向に搬送され、現像ローラ３１との接触領域を通過して戻り側の受渡領域５２から返送された現像剤と合流し、その後、現像剤は、第２の攪拌スクリュー３３により矢印方向に搬送されつつ攪拌されて、送り側の受渡領域５３から第１の攪拌室３７に送り込まれる。
【００２４】
特にここでは、仕切壁５１の端部に設けられた戻り側の受渡領域５２とは別に、第１の攪拌室３７から第２の攪拌室３８に現像剤を受け渡す受渡領域５４が、仕切壁５１における受渡領域５２寄りの中間位置に形成されており、端部の受渡領域５２は、第２の攪拌室３８においてトナー濃度センサ４３の検出部４３ａの上流側に位置し、中間部の受渡領域５４は、トナー濃度センサ４３の検出部４３ａの下流側に位置しており、第１の攪拌室３７内の現像剤が、トナー濃度センサ４３の検出部４３ａの上流側と下流側との２方に分割された状態で第２の攪拌室３８に返送されるようになっている。
【００２５】
図４は、図３に示した現像装置を示す模式図である。第１の攪拌室３７から第２の攪拌室３８に返送される現像剤は、その一部が、トナー濃度センサ４３の検出部４３ａの上流側の受渡領域５２から第２の攪拌室３８に返送され、ここでトナー補給口４２から導入された補給トナーと合流した後、トナー濃度センサ４３の検出部４３ａの位置に搬送される。また、第１の攪拌室３７から第２の攪拌室３８に返送される現像剤の残部は、トナー濃度センサ４３の検出部４３ａの下流側の受渡領域５４から第２の攪拌室３８に返送され、ここでトナー濃度センサ４３の検出部４３ａを通過した補給トナーを含む現像剤と合流する。
【００２６】
このような構成では、トナー濃度センサ４３の検出部４３ａの上流側において補給トナーと混合される現像剤の量が制限され、補給トナーと混合される現像剤に対する補給トナーの割合が高くなるため、相対的にトナー濃度が高くなる。このため、トナー補給の前後でのトナー濃度の変動が大きくなり、補給トナーの有無をトナー濃度センサ４３で検知する際の検知感度を向上させることができる。
【００２７】
図５は、図２に示した現像装置の別の例を示す断面図であり、（Ａ）に上方から見た状態を、（Ｂ）に側方から見た状態を示している。ここでは、第２の攪拌スクリュー３３の軸部６５に、第２の攪拌室３８の略全長に渡って形成された主羽根部６６とは別に、戻り側の受渡領域５２の周辺において部分的に副羽根部６７が設けられており、この副羽根部６７は主羽根部６６と同じ向きの螺旋状をなし、この副羽根部６７と主羽根部６６とにより２重の羽根構造となっている。副羽根部６７は、トナー補給口４２の下流側で且つ受渡領域５２の上流側の位置から、トナー濃度センサ４３の検出部４３ａの下流側に至る範囲で形成されている。主羽根部６６は、トナー補給口４２の位置から下流側に向けて延設されている。
【００２８】
図６は、図５に示した現像装置を示す模式図である。第２の攪拌スクリュー３３の２重の羽根構造により、現像剤が２方に分割された状態で搬送され、第２の攪拌室３８内に２つのトナー搬送路が部分的に形成された状態となっており、トナー補給口４２を始端とする主羽根部６６により形成されるトナー搬送路には、トナー補給口４２から導入された補給トナーが送り込まれ、さらに受渡領域５２にて現像剤が送り込まれる。他方、トナー補給口４２の下流側の位置を始端とする副羽根部６７により形成されるトナー搬送路には、トナー補給口４２からの補給トナーは入り込まず、受渡領域５２において現像剤が送り込まれる。
【００２９】
これら主羽根部６６及び副羽根部６７により形成される２つのトナー搬送路は、副羽根部６７の終端であるトナー濃度センサ４３の検出部４３ａの下流側の位置で１つになり、ここで主羽根部６６により搬送される補給トナーを含む現像剤と、副羽根部６７により搬送される補給トナーをあまり含まない現像剤とが合流する。
【００３０】
このような構成では、前記の例と同様に、トナー濃度センサ４３の検出部４３ａの上流側において補給トナーと混合される現像剤の量が制限され、補給トナーと混合される現像剤に対する補給トナーの割合が高くなるため、相対的にトナー濃度が高くなる。このため、トナー補給の前後でのトナー濃度の変動が大きくなり、補給トナーの有無をトナー濃度センサ４３で検知する際の検知感度を向上させることができる。
【実施例１】
【００３１】
図７は、図３に示した現像装置による実験結果を示している。これは、現像装置に対するトナー補給の前後でのトナー濃度センサの出力値を平均化処理したものである。トナー濃度センサは、現像剤中のキャリア比率の上昇（トナー濃度の低下）に伴って透磁率が高くなるのに応じて高い出力値を示し、トナーの補給が開始されると、補給トナーが混入した現像剤がトナー濃度センサ４３の検出部４３ａの位置に到達したところでトナー濃度センサの出力値が低下し、このときの出力値の変動量は、従来構成のものに比較して大きな値となり、補給トナーの有無、すなわち補給トナー容器４１内のトナーの有無を精度良く検知することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明にかかる現像装置及びこれを備えた画像形成装置は、トナー濃度センサによりトナー収容部内のトナーの有無を検知する際の検知感度を向上させて誤検知を防止する効果を有し、電子写真方式での画像形成の際に像坦持体上の静電潜像を現像剤を用いて現像する現像装置、及びこの種の現像装置を備えた画像形成装置、例えばプリンタ、ファクシミリ装置、複写機、及び複合機などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明が適用されるカラー画像形成装置を示す模式的な断面図
【図２】図１に示した現像装置の概略構成を示す模式図
【図３】図２に示した現像装置の一例を詳しく示す断面図
【図４】図３に示した現像装置を示す模式図
【図５】図２に示した現像装置の別の例を示す断面図
【図６】図５に示した現像装置を示す模式図
【図７】図３に示した現像装置による実験結果を示す図
【符号の説明】
【００３４】
１１ａ〜１４ａ  感光体ドラム（潜像担持体）
１１ｂ〜１４ｂ  現像装置
３１  現像ローラ（現像剤担持体）
３２・３３  攪拌スクリュー
３４  現像ケース
３７・３８  攪拌室
４１  補給トナー容器（トナー収容部）
４２  トナー補給口
４３  トナー濃度センサ、４３ａ  検出部
４４  制御部（制御手段）
４８  給送スクリュー（トナー供給手段）
４９  モータ
５１  仕切壁
５２・５４  戻り側の受渡領域
５３  送り側の受渡領域
５４  現像剤排出部
５５  排出スクリュー
５６  現像剤排出室
５７  導入口
６１・６５  軸部
６２・６６  主羽根部
６７  副羽根部
【図１】
2006323245.tif 000003
【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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