(57)【要約】【課題】現像容器内における例えば現像剤の残量などの現像剤に関する情報を安定して収集するための現像剤搬送手段を提供する。【解決手段】現像剤担持体に現像剤を供給するための現像剤搬送部材と現像容器内における現像剤に関する情報を検知するための検知手段とを備える現像装置において、現像剤搬送部材は現像剤担持体方向以外に現像剤を搬送する構成を有し、それにより生じた現像剤搬送方向の少なくとも一方向が、前記検知手段が配置される方向である構成とする。【選択図】        図１
2004163822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に対向するように配置された現像剤担持体と、
現像剤担持体に現像剤を供給するための現像剤搬送部材と、
像担持体、現像剤搬送部材を収容する現像容器と、
現像容器内における現像剤に関する情報を検知するための検知手段とを備える現像装置において、
現像剤搬送部材は現像剤担持体方向以外に現像剤を搬送する構成を有し、それにより生じた現像剤搬送方向の少なくとも一方向が、前記検知手段が配置される方向であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
現像剤搬送部材は一方向に回転運動するための回転中心支軸を有すると同時に、回転中心支軸上にスクリュー形状部材を一体的に配した構成であることを特徴とする請求項１に記載した現像装置。
【請求項３】
前記検知手段は現像剤が現像容器内に一定量以上存在するか検知するためのセンサーであることを特徴とする請求項１に記載した現像装置。
【請求項４】
前記現像剤はバインダーである樹脂を主成分としたトナー成分と、磁性体を主成分としたキャリア成分とからなる二成分現像剤であり、前記検知手段はトナー成分とキャリア成分との構成比を検知するセンサーであることを特徴とする請求項１に記載した現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置等の画像形成装置であって、像担持体上に形成した静電潜像を現像する際に使用する現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真装置等の画像形成装置においては、図９に示すように、像担持体としての感光体２０１を有し、この感光体２０１上に一次帯電器、露光装置等（図示せず）によって静電潜像を形成し、この静電潜像に現像装置２０２よって現像剤を付着させて可視像を形成している。そして、この可視像は、給紙カセット２０３に収納されて給紙ローラ２０５、搬送ローラ２０６、２０７等を介して感光体２０１に供給された転写材Ｓに、転写装置２０９によって転写され、転写材Ｓと共に搬送装置２１０によって定着装置２１１に搬送され、定着装置２１１において加熱及び加圧されることにより転写材Ｓ上に固着されて永久画像となり、転写材Ｓと共に装置本体外部に最終的なコピーとして排出される。
【０００３】
したがって、このような構成の画像形成装置においては、現像装置２０２には、現像剤を感光体２０１上の静電潜像に付着させる現像スリーブ２０２ｂと、現像剤を収納する現像容器２０２ａとが必要となり、また、画像形成を繰り返すに伴い、現像容器２０２ａ内の現像剤が順次消費されて、現像容器２０２ａ内の現像剤の残量が減少していくため、現像装置２０２に対して適宜現像剤を補給することが必要となる。
【０００４】
この現像装置２０２に対する現像剤の補給作業は煩わしく、現像剤の飛散を伴うものであるため、できる限り回数を減らすことが好ましく、上記従来の画像形成装置においては、この補給回数を低減するために、現像装置２０２の上方に、現像剤現像バッファー（以下、現像バッファーとする）２１２を配設している。
【０００５】
この現像バッファー２１２は、多量の現像剤を収納できるように大きめに形成され、この現像バッファー２１２から順次現像装置２０２の現像容器２０２ａに対して現像剤の自動的な補給が可能となっており、人手を介した煩雑な現像剤の補給作業の回数を大幅に低減するようにしている。
【０００６】
また、現像バッファーの上部には、現像バッファーに対して着脱自在な現像剤補充容器たる現像剤カートリッジ２１３が備えられており、現像バッファーへの現像剤の補充が可能になっている。
【０００７】
上述したように現像剤の自動補給を行うために、現像剤を受ける側の現像容器に現像剤の有無を検知しうるセンサーを取り付ける。本画像形成装置においては、図中２１４に示すように現像容器の側壁にピエゾ式センサーを取り付け、同センサーからの現像剤検知信号のレベルにより、現像剤の有無を判定している。
【０００８】
図    に上記ピエゾ式センサー２１４近傍での現像器断面図を示す。図  では簡単のため、各部材を覆ってしまっている現像剤を除いた状態を示している。ピエゾ式センサーの近傍には一般に同センサーの検知面に現像剤を固着させないように、圧縮バネの一端をアーム上に延長した清掃バネ２１５を配置し、常にセンサー面を清掃する構成をとっている。同清掃バネは図示しない現像スリーブ側に現像剤を搬送するための現像材搬送部材２１６の軸端部に巻きつけられ、搬送部材の図中矢印方向の回転に連動してセンサー面上を一定周期で摺擦する。また、搬送部材による現像スリーブ側への現像剤搬送量を、長手方向に均一化するために、搬送部材の一端を延長した延長部２１６を形成している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、例えば従来例のような画像形成装置を高温高湿環境のような空気中水分量の多い環境に設置し、かつ画像デューティーの比較的少ない画像を形成させた場合、現像器内の現像剤の流動性が悪化し、かつ現像剤の消費量が少ないために、以下のような現象を生じる。
【００１０】
図１０は図９の矢印Ｄ方向から現像装置２０２の内部のピエゾ式センサー近傍を見たものである。図は容器長手方向の現像搬送量の均一性が崩れ、容器側面近傍の現像剤が先に排出される、いわゆる“空洞化”が生じてしまっている様子を示している。
【００１１】
容器側面には前出のピエゾ式センサー３０１が取り付けられ、現像器内の現像剤の有無を監視しているので、容器側面近傍の現像剤が先に排出されてしまうと、ピエゾ式センサーから画像形成装置本体の制御部に現像剤”無し”の信号が発信されてしまい、現像容器の端部以外には現像剤が充分に供給されているにもかかわらず、現像バッファーからはさらに現像剤が供給されてしまうことになる。
【００１２】
すると、現像容器内の現像剤の充填密度がますます高まってしまい、攪拌部材に過大な負荷がかかり、攪拌部材の損傷、もしくは攪拌部材を駆動するためのギアなどの破損などの事故が生じてしまう。
【００１３】
そこで、本発明では現像容器内における例えば現像剤の残量などの現像剤に関する情報を安定して収集するための現像剤搬送手段を提供することを目的とし、例えば、画像形成装置が設置される環境、画像形成時の画像比率、画像濃度などの外乱に対して、現像装置内の現像剤の状態を安定化させる手段を供する。
【００１４】
【発明を解決するための手段】
本発明によれば、像担持体に対向するように配置された現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給するための現像剤搬送部材と、像担持体、現像剤搬送部材を収容する現像容器と、現像容器内における現像剤に関する情報を検知するための検知手段とを備える現像装置において、現像剤搬送部材は現像剤担持体方向以外に現像剤を搬送する構成を有し、それにより生じた現像剤搬送方向の少なくとも一方向が、前記検知手段が配置される方向であることにより前記目的を達成する。
【００１５】
さらに、現像剤搬送部材は一方向に回転運動するための回転中心支軸を有すると同時に、回転中心支軸上にスクリュー形状部材を一体的に配した構成をとることによっても前記目的を達成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は画像形成装置の要部概略側面図であり、これについて略述する。
【００１７】
装置本体内にあって、紙面の垂直方向に延設された回転円筒状の感光ドラム１の表面感光層が、一次帯電器２によって一様に帯電される。３は画像形成装置に入力される画像信号をレーザー光線のオン／オフに変調するレーザースキャナーである。レーザースキャナーから出射された一点鎖線で示すレーザー光線４は、前記帯電面に投射され、感光ドラムの表面に静電潜像が形成される。
【００１８】
この潜像が、感光ドラム１の回転にともなって現像器５の位置する現像部位に達すると、現像器から前記潜像に供給される現像剤によって潜像が顕像化されて現像剤像となる。感光ドラムのさらなる回転に伴って、この現像剤像は、感光ドラムと転写帯電器６とが対向する転写部位に到来する。
【００１９】
これとともに該現像剤像とタイミングを合わせてレジストローラ１１を経て前記転写部位に転写材Ｓが供給される。本実施例においては、転写材Ｓは手差し給紙部１２から給紙される状態を示す。ついで転写帯電器には転写バイアスが印加され、感光ドラム側の現像剤像は転写材に転移（転写）する。
【００２０】
転写終了後、転写材には分離帯電器１３から分離電流が印加され、同転写材は感光ドラムから分離され、搬送路１４を経て定着装置１５に至り、現像剤像が転写材に定着固定された後、機外に排出される。
【００２１】
転写の際、転写材に転移せず感光ドラムに残った若干の転写残現像剤はそのまま進行してクリーナー１６の位置に達し、クリーニングブレード１７によって除去される。さらに前露光ランプ１８によって残留電荷が消去されて、感光ドラムは次の画像形成工程に入り得る状態になる。
【００２２】
次に、本画像形成装置の現像装置に関して図２を用いて詳細に説明する。本実施例の現像装置は装置全体が３つのユニットより構成されている。現像容器２１、現像バッファー２２、現像剤カートリッジ２３である。
【００２３】
現像剤カートリッジ内にはその中に収納される現像剤を攪拌し、かつ内壁に現像剤を残留させないための攪拌翼３１があり、図中矢印方向に周回している。攪拌翼の下方にはスクリュー３２が紙面垂直方向手前側から奥側に延在し、回転することにより、攪拌翼で攪拌かつ落下してきた現像剤を手前側から奥側へ搬送する。
【００２４】
この現像剤カートリッジ及び現像バッファーの構成を矢印Ａ方向から見ると、図３に示すようになる。つまり、現像剤カートリッジ４１から現像バッファー４２への現像剤供給は現像バッファーの長手方向端部に設けられた連結口４３を通じて行い、又、現像バッファーから現像容器４４への現像剤供給は、現像容器の長手方向全域に対して行うようになっている。
【００２５】
このように、現像バッファーの長手方向端部からの現像剤供給を行うことにより、流動牲の高い超微粒体で構成された現像剤に対しても、現像剤カートリッジから現像バッファーに現像剤を移し替える際、あるいは現像剤移し替え後、現像剤カートリッジを現像バッファーから取り外した直後でも、多量の現像剤が飛散させてしまうことがない。つまり、この飛散した現像剤によって機械の設置環境、オペレーターはもちろんのこと、装置本体内の部材を汚染することもなくなる。
【００２６】
本実施例では、図３に示すように、現像剤カートリッジ内にスクリュー等により構成された搬送手段４５を設け、短時間で現像剤の補充を行うようになっている。
【００２７】
又、このように現像バッファーの長手方向端部から現像剤を供給する構成とした場合、現像バッファーの長手方向における現像剤分布が不均一になるおそれがあるが、図３に示すように現像バッファー内に撹拌手段である現像剤ならし手段（以下、ならし手段とする）５０を設け、かつ現像バッファーから現像容器には、現像容器の長手方向全域にわたって現像剤を供給する構成をとっているので、現像剤の長手方向分布は均一なものとなり、画像不良は発生しない。
【００２８】
なお、本実施例の画像形成装置においては、現像剤カートリッジからの排出は、図２に示すように、シャッター３３によりストップさせることができる。シャッター３３は現像剤カートリッジ着脱に連動させるか、もしくはソレノイド等で開閉をする構成をとる。
【００２９】
次に、現像バッファーに配設された、ならし手段について説明する。図３に示すように、連結部４３から送られてきた現像剤は長手方向の端部に送られるので、そのままでは端部５０ａ付近で山になるだけである。そこで、本実施例では、ならし手段５０を動作させることにより、端部にある現像剤を長手方向全域で均一化している。
【００３０】
本実施例にあっては、現像バッファー内のならし手段に、小判形ならし手段部分５１と、スクリュー形ならし手段部分５２とが備えられている。
【００３１】
小判形ならし手段は、図４に示すように、面に開口部を有する楕円形状の板５３が傾角をもって軸５４に複数取り付けられているため、現像剤を端から逆の端まで送るというよりも、回転していく内に全域に現像剤を広げるという効果を奏することができる。
【００３２】
このように、本実施例の画像形成装置によれは、小判形ならし手段によって、現像バッファー内は常に長手方向全域で均一にならすことができる。又、撹拌能力にも優れていているので現像剤が固まっても撹拌することができる。
【００３３】
スクリューならし手段は、図３のＢ方向（長手均一にならす方向）に現像剤を搬送する能力をもつスクリュー形状部材のスクリューならし手段５５と、Ｂ方向と逆方向に現像剤を搬送する能力をもつスクリュー形状部材のスクリューならし手段５６とを有している。
【００３４】
スクリューならし手段は、現像剤カートリッジからの現像剤が現像バッファー内に送られてくる、現像バッファーの供給口に配されている。
【００３５】
ここで、スクリューならし手段がＢ方向とは逆方向へも現像剤の搬送を行うことで、スクリューならし手段近傍の現像剤が他の長手部分に比較して、現像剤の均一性を損ねることが無いようにすることができる。
【００３６】
次に図２のシャッターローラ３４について、その部分の拡大図５を用いて説明する。シャッターローラ６０が矢印Ｃの方向に回転すると現像バッファーの容器６１とローラ６０の隙間ｔに入り込んだ現像剤が回転とともに移動する。更に上記現像剤が移動すると、容器とローラ６０の隙間ｓ（ｔ＞ｓ）によってｔとｓの差分だけ現像容器に現像剤が搬送される。
【００３７】
現像バッファー内の現像剤は、現像容器長手方向ほぼ全域にわたって設けられた連結口３５を通って、現像容器の長手方向ほぼ全域に均一に供給されるので、画像不良の発生等を防ぐことができる。
【００３８】
シャッターローラは現像容器内のピエゾ式現像剤検出手段からの電気信号により動作し、現像容器内の現像剤の量が一定量以上になるように制御している。
【００３９】
次に、現像容器の構成について説明する。現像容器内には現像剤を現像スリーブ側へ漸次供給するための３つの現像剤搬送部材が配されている。それらは現像スリーブに近い方から第１搬送部材３６、第２搬送部材３７、第３搬送部材３８であり、これら搬送部材の数はスリーブの外径、本数、現像容器に必要とされる現像剤の容量などから大まかには決定されるものであるが、本実施例の画像形成装置は白黒一成分の高プロダクティビティの装置を想定し、大容量が必要とされるため、第１から第３までの現像剤搬送部材を備える構成とした。
【００４０】
第２搬送部材の近傍の現像容器側面にはピエゾ式センサー７０を配置し、現像容器内の現像剤の残量検知を行っている。また、第２搬送部材のピエゾ式センサー側端部には、圧縮バネの一端をアーム上に延長し、ピエゾ式センサーの振動部の清掃を行うための清掃バネ７１が取り付けられている。
【００４１】
第１から第３までの各搬送部材は図中矢印の方向に回転し、現像バッファー部から長手方向ほぼ全域で均一に供給された現像剤を現像スリーブ８０まで到達させている。現像スリーブは不図示のボールベアリングで回動可能に支持される。現像スリーブは図中矢印の方向に回転する。ナイフエッジブレード８１で現像剤を薄層化し、現像スリーブに均一にコートする。現像スリーブ表面の現像剤が感光ドラム８２と近接する現像ポイントにて感光ドラム側の潜像を顕在化させる。
【００４２】
図６及至８に図２の第２搬送部材近傍を矢印Ｄ側から見た図を示す。図６及至８では簡単のため、現像剤を模式的に示している。第２搬送部材１００は図中奥側に位置する不図示の現像スリーブ側、つまり回転中心軸と直角方向に現像剤を搬送するための搬送部１０１と、搬送部材の中心軸体上にスクリュー部１０２を一体的に構成したものである。
【００４３】
１０３は現像剤の有無を検知するためのピエゾ式センサーである。ピエゾ式センサーの近傍には同センサーの検知面に現像剤を固着させないように、圧縮バネの一端１０４をアーム状に延長した清掃バネ１０５を配置し、搬送部材の図中矢印方向（現像剤を図面奥側の現像スリーブへ搬送する方向）への回転に連動して、同清掃バネで常にセンサー面１０６を清掃する構成をとっている。同清掃バネは第２搬送部材の軸端部１０７に巻きつけられていて、アーム部の他端１０８が第２搬送部材の支軸部１０９に引っ掛けられている。これらの構成は既知のピエゾ式センサー面の清掃手段と同一のものである。
【００４４】
また、搬送部材による現像スリーブ側への現像剤搬送量を、長手方向に均一化するために、搬送部材の一端を延長した延長部１１０を形成しているが、これも既知のものと同構成である。
【００４５】
図６は通常の現像容器内の現像剤の粉面レベルを示す。
【００４６】
ところが、例えば、現像剤の消費量が低い画像形成動作が連続する状態で、図中のピエゾ式センサーが現像剤の“無し”状態を検知すると、現像バッファーからの現像剤供給量が過補給状態となり、図７のごとく現像容器内の現像剤の紛面レベルが次第に上昇する。
【００４７】
やがて搬送部材の中心軸体上のスクリュー部も現像剤に埋まるようになる。この状態において、軸線と平行な図中矢印方向に現像剤の搬送力が生じるようになる。
【００４８】
その結果、図８に示すように、現像容器端部において矢印方向（ａ）に現像剤の入れ替わりが発生し、この部分での現像剤の流動性が高まり、現像剤の紛面高さを他の長手方向位置をほぼ同等に保つことができる。
【００４９】
この現象に対して、適切なスクリュー部のピッチ、巻き数、外径等を選択すれば、例えば現像剤の流動性が著しく悪化する高温高湿環境においても、従来問題となっていたピエゾ式センサー面での現像剤の“空洞化”を回避することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、現像剤担持体に現像剤を供給するための現像剤搬送部材と現像容器内における現像剤に関する情報を検知するための検知手段とを備える現像装置において、現像剤搬送部材は現像剤担持体方向以外に現像剤を搬送する構成を有し、それにより生じた現像剤搬送方向の少なくとも一方向が、前記検知手段が配置される方向であること、具体的には、一方向に回転運動するための回転中心支軸を有すると同時に、回転中心支軸上にスクリュー形状部材を一体的に配した構成をとる現像剤搬送部材であることにより、検知手段の検知精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の全体概略図
【図２】本発明の実施例の説明図
【図３】本発明の実施例の説明図
【図４】本発明の実施例の説明図
【図５】本発明の実施例の説明図
【図６】本発明の実施例の説明図
【図７】本発明の実施例の説明図
【図８】本発明の実施例の説明図
【図９】従来例の説明図
【図１０】従来例の説明図
【符号の説明】
３７、１００  現像剤搬送部材
７０、１０３  ピエゾ式センサー
１０１  搬送部
１０２  スクリュー
【図１】
2004163822.tif 000003
【図２】
2004163822.tif 000004
【図３】
2004163822.tif 000005
【図４】
2004163822.tif 000006
【図５】
2004163822.tif 000007
【図６】
2004163822.tif 000008
【図７】
2004163822.tif 000009
【図８】
2004163822.tif 000010
【図９】
2004163822.tif 000011
【図１０】
2004163822.tif 000012