(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、縦循環型の現像装置内のトナーの偏りを検知して、想定外の使用環境下での耐久後であっても、トナー溢れや濃度ムラを抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】攪拌室４のトナー量が増加傾向にある場合、攪拌室４内の第２の搬送スクリュー６の駆動トルクは増加傾向を示す。そして、攪拌室４のトナー量が増加した分、現像室３側のトナー量は減るため、現像室３内の第１の搬送スクリュー５の駆動トルクは減少傾向を示す。スクリュー５、６のトルク時間変化の傾きによってトナー偏りを検出し、トナー偏りを補正すべく第２の搬送スクリュー６の回転速度を変更する。補正しきれないトナー偏りがある場合、表示部に警告メッセージを表示し、スクリュー５、６、現像スリーブの駆動を緊急停止する。【選択図】図２
2012226027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された静電潜像へトナーを供給するトナー担持体と、
前記トナー担持体に現像剤を供給する現像室と、
前記現像室の下方に配設され、現像後に前記トナー担持体に残ったトナーを前記トナー担持体から回収する攪拌室と、
前記現像室に配置され、前記トナー担持体へトナーを搬送する第１のトナー搬送部材と、
前記攪拌室に配置され、前記現像室にトナーを搬送する第２のトナー搬送部材と、
前記第１のトナー搬送部材を回転駆動する第１の駆動手段と、
前記第２のトナー搬送部材を回転駆動する第２の駆動手段と、
前記第１のトナー搬送部材の駆動トルクを検知する第１のトルク検知手段と、
前記第２のトナー搬送部材の駆動トルクを検知する第２のトルク検知手段と、
前記第２のトルク検知手段によって検知した前記第２のトナー搬送部材の駆動トルクが増加し、かつ、  前記第１のトルク検知手段によって検知した前記第１のトナー搬送部材の駆動トルクが減少した場合に、前記第２のトナー搬送部材の回転速度が大きくなるように前記第２の駆動手段の駆動を制御する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２のトナー搬送部材の回転速度を所定の値まで大きくした後に、再度、前記第２のトルク検知手段によって検知した前記第２のトナー搬送部材の駆動トルクが増加し、かつ、  前記第１のトルク検知手段によって検知した前記第１のトナー搬送部材の駆動トルクが減少した場合に、前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段の駆動を停止する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部が前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段の駆動を停止する制御を行う際に、警告を表示する警告表示手段を有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機及びレーザービームプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置に用いられる現像装置として、図９、図１０に示すように、現像室３と攪拌室４とが鉛直方向上下に配置した縦循環型の現像装置１がある（特許文献１参照）。現像室３、攪拌室４は、現像容器２内で隔壁７によって鉛直方向上下に区画されている。複数の現像装置１を水平方向に並列搭載するタンデム方式等のカラー画像形成装置は、水平方向に小型化が可能となる。
【０００３】
搬送スクリュー５、６の回転による搬送によって、トナーＴが隔壁７の現像剤搬送方向で両端部に設けられた連通部１１、１２を通って現像室３と攪拌室４との間で循環する。上部の現像室３内の第１の搬送スクリュー５は、下部の攪拌室４より搬送されてくるトナーを現像スリーブ８に供給する。攪拌室４内の第２の搬送スクリュー６は、現像スリーブ８より回収される現像後のトナーと、攪拌室４内に収納されているトナーと、を攪拌しながら搬送し、トナーのトナー濃度を均一化して現像室３に搬送する。よって、現像スリーブ８には常に均一な濃度のトナーが供給され、スラスト方向の画像ムラや濃度差のない均一な画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４４９０５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、縦循環型の現像装置１において、攪拌室４から現像室３へのトナーの搬送は、スラスト端部に溜まったトナーの圧力により下から上へと押し上げられるようにして行われる。このような縦循環型の現像装置１では、攪拌室４側のトナー量は、現像室３側のトナー量に比べて多くなる傾向がある。
【０００６】
図１１に示すように、攪拌室４内のトナー量が多くなると、現像スリーブ８にコートしたトナーが攪拌室４へ搬送される領域がなくなり、現像室３外へ（図１１中の矢印Ａ方向へ）トナーが溢れることがある。一方、現像室３内のトナー量が減るため、第１の搬送スクリュー５から現像スリーブ８へ（図１１中の矢印Ｂ方向へ）の供給量が少なくなり、画像に濃度ムラなどの画像不良が発生する。使用環境温度が製品保障範囲を超える高温度で長期間使用し場合、トナーの耐久劣化によりトナー搬送に関わる流動特性が極端に悪化し、上記現象が更に顕著になる。
【０００７】
そこで本発明は、縦循環型の現像装置内のトナーの偏りを検知して、想定外の使用環境下での耐久後であっても、トナー溢れや濃度ムラを抑制できる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】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体に形成された静電潜像へトナーを供給するトナー担持体と、前記トナー担持体に現像剤を供給する現像室と、
前記現像室の下方に配設され、現像後に前記トナー担持体に残ったトナーを前記トナー担持体から回収する攪拌室と、前記現像室に配置され、前記トナー担持体へトナーを搬送する第１のトナー搬送部材と、前記攪拌室に配置され、前記現像室にトナーを搬送する第２のトナー搬送部材と、前記第１のトナー搬送部材を回転駆動する第１の駆動手段と、前記第２のトナー搬送部材を回転駆動する第２の駆動手段と、前記第１のトナー搬送部材の駆動トルクを検知する第１のトルク検知手段と、前記第２のトナー搬送部材の駆動トルクを検知する第２のトルク検知手段と、前記第２のトルク検知手段によって検知した前記第２のトナー搬送部材の駆動トルクが増加し、かつ、  前記第１のトルク検知手段によって検知した前記第１のトナー搬送部材の駆動トルクが減少した場合に、前記第２のトナー搬送部材の回転速度が大きくなるように前記第２の駆動手段の駆動を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、縦循環型の現像装置内のトナーの偏りを検知して、想定外の使用環境下での耐久後であっても、トナー溢れや濃度ムラを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る現像装置の構成図である。
【図２】第１実施形態に係る現像装置の断面図である。
【図３】現像スリーブ、スクリューの駆動を説明する図である。
【図４】第１実施形態に係る画像形成装置の制御部のブロック図である。
【図５】第１実施形態に係るトナー偏りを抑制する制御のフローチャートである。
【図６】（ａ）はトナー偏りが発生した際の第２の搬送スクリューの駆動トルクの時間推移を示す図である。はトナー偏りが発生した際の第１の搬送スクリューの駆動トルクの時間推移を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図８】第２実施形態に係るトナー偏りを抑制する制御のフローチャートである。
【図９】従来の現像装置の構成図である。
【図１０】従来の現像装置の断面図である。
【図１１】従来の現像装置のトナーの偏り状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１実施形態］
本発明に係る画像形成装置の第１実施形態について、図を用いて説明する。図７は本実施形態に係る画像形成装置５０の構成図である。図７に示すように、本実施形態の画像形成装置５０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像を形成する各ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを有している。
【００１２】
各ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおいて、感光ドラム（像担持体）１０（１０Ｙ〜１０Ｋ）は、一次帯電手段２１（２１Ｙ〜２１Ｋ）で一様に帯電され、発光素子２２（２２Ｙ〜２２Ｋ）によって、情報信号に応じて変調された光で露光され、静電潜像が形成される。静電潜像は現像装置１（１Ｙ〜１Ｋ）により各色のトナー像として現像される。
【００１３】
各色のトナー像は、転写帯電器２３によって、シート搬送ベルト２４によって搬送されてきたシート２７に重ねて転写される。トナー像を転写されたシート２７は、定着装置２５によって加熱加圧され、トナー像を定着され、装置本体外へ排出される。トナー像の転写後に感光ドラム１０に残った転写残トナーは、クリーニング装置２６により除去される。画像形成で消費されたトナー（トナー）はトナー補給槽２０（２０Ｙ〜２０Ｋ）から補給される。
【００１４】
（現像装置１）
図１に示すように、現像装置１は、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を現像容器２内に収容している。現像装置１は、感光ドラム１０に対向した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像スリーブ（トナー担持体）８が回転可能に配置されている。現像スリーブ８は、固定のマグネットローラ８ａを内包している。
【００１５】
現像容器２は、隔壁７により現像室３と攪拌室４とに上下に区画されている。現像室３には、第１の搬送スクリュー（第１のトナー搬送部材）５が配置されている。攪拌室４には、第２の搬送スクリュー（第２のトナー搬送部材）６が配置されている。
【００１６】
現像室３内のトナーは、現像スリーブ８の回転に伴いマグネットローラ８ａのＮ２極で汲み上げられ、穂切り部材９によって層厚規制され、現像スリーブ８上に薄層形成される。薄層形成されたトナーは、主極Ｓ１に搬送されてくると磁気力によって穂立ちが形成される。穂状に形成されたトナーは、感光ドラム１２８上に形成された静電潜像を反転現像する。反転現像後、現像スリーブ８に残ったトナーは、Ｎ３極とＳ２極の反発磁界によって、現像室３内に回収される。
【００１７】
図２に示すように、トナーは、スクリュー５、６により搬送され、隔壁７のトナー搬送方向で両端部に設けられた連通部１１、１２を通じて現像室３と攪拌室４との間で循環され、混合攪拌される。なお、スクリュー５、６の駆動時の回転速度は４００回転／ｍｉｎに設定している。
【００１８】
第１の搬送スクリュー５は、強磁性体で構成される回転軸の周りに非磁性材料からなる羽根部材をスパイラル状に設けたスクリュー構造となっている。スクリュー５は、上方の現像室３の底部に現像スリーブ８の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転して現像室３内のトナーＴを軸線方向に沿って一方向に搬送し、画像領域Ｂにてトナーを現像スリーブ８に供給する。現像スリーブ８に供されなかったトナーは、循環方向に搬送され、連通部１２から攪拌室４に搬送される。
【００１９】
第２の搬送スクリュー６は、第１の搬送スクリュー５と同様に回転軸の周りに羽根部材を第１の搬送スクリュー５とは逆向きにしてスパイラル状に設けたスクリュー構造となっている。スクリュー６は、下方の攪拌室４内の底部にスクリュー５とほぼ平行に配設され、スクリュー５と同方向に回転して攪拌室４内のトナーＴをスクリュー５と反対方向に搬送する。
【００２０】
スクリュー６は、現像スリーブ８より回収される現像後のトナーと、攪拌室４内に収納されているトナーと、トナー補給槽２０より補給されるトナーと、を攪拌しながら搬送し、トナーのトナー濃度を均一化して現像室３に搬送する。これにより、現像スリーブ８には常に均一な濃度のトナーが供給され、スラスト方向の画像ムラや濃度差のない均一な画像を得ることができる。
【００２１】
図３に示すように、駆動モータ１０６は、駆動ギアを介して、現像スリーブ８を回転駆動している。駆動モータ（第１の駆動手段）１００は、駆動ギア１０２を介して、第１の搬送スクリュー５を回転駆動している。駆動モータ１００としてはＤＣモータを用いている。電流計（第１のトルク検知手段）１０４は、駆動モータ１００に流れる電流変動を測定する。測定した電流値から、スクリュー５の駆動トルクが求められる。
【００２２】
また、駆動モータ（第２の駆動手段）１０１は、駆動ギア１０３を介して、第２の搬送スクリュー６を回転駆動している。駆動モータ１０１としてはＤＣモータを用いている。電流計（第２のトルク検知手段）１０５は、駆動モータ１００に流れる電流変動を測定する。測定した電流値から、スクリュー６の駆動トルクが求められる。
【００２３】
（トナー偏りを抑制する制御）
図４は画像形成装置５０の制御部５１のブロック図である。図５はトナー偏りを抑制する制御のフローチャートである。トナー偏りとは、上述した縦循環型の現像装置１の課題である、攪拌室４側のトナー量が現像室３側のトナー量に比べて多くなるこという。
【００２４】
図４に示すように、画像形成装置５０は、制御部５１、表示部（警告表示手段）５３を有している。制御部５１は、ＣＰＵ５４、ＲＯＭ５５を有している。ＲＯＭ５５には、電流計１０４、１０５で測定した電流値と、電流値と駆動トルクの関係を示すテーブル（関係式）とを用いて、スクリュー５、６、現像スリーブ８の駆動トルクを求めるプログラム（トルク算出手段）が記憶されている。
【００２５】
図５に示すように、画像形成動作をスタートすると、ＣＰＵ５１が駆動モータ１００、１０１、１０６を駆動させることで、現像スリーブ８、スクリュー５、６が回転する（Ｓ１）。そして、駆動モータ１０１が所定の回転速度に到達した後、制御部５１は、電流計１０５で計測した電流値に基づいて、第２の搬送スクリュー６の駆動トルク（Ｎ）の時間変化量αを検出する（Ｓ２）。
【００２６】
駆動モータ１０１が所定の回転速度に到達した後に検出を行うことで、回転速度が安定し、回転速度起因の駆動トルク変動をなくすことができる。本実施形態ではコピースタートの１００ｍｓ後にこの検出を行っている。時間変化量αは、今回算出したスクリュー６の駆動トルク（Ｎ）と、前回算出したスクリュー６の駆動トルク（Ｎ−１）の差分として算出される。本実施形態では、電流値は、ノイズ等の誤差を除くために、１００ｍｓ間隔で計５回検知して、その平均値を用いている。
【００２７】
同様にして、制御部５１は、電流計１０４で計測した電流値に基づいて、第１の搬送スクリュー５の駆動トルク（Ｎ）の時間変化量βを検出する（Ｓ３）。
【００２８】
そして、時間変化量α＞０か否かを判断する（Ｓ４）。ここで、時間変化量α＞０の場合は、スクリュー６の駆動トルクが増加傾向である。
【００２９】
Ｓ４で、時間変化量α≦０と判断した場合にはスクリュー６の駆動トルクは増加していないため、攪拌室４の現像剤が増加していないと判断する。そして、駆動トルク（Ｎ）のカウンター（Ｎの値）を初期値（Ｎ＝１）にリセットし（Ｓ９）、トナー偏りを抑制する制御を終了する。
【００３０】
Ｓ４で、時間変化量α＞０と判断した場合には、スクリュー６の駆動トルクは増加しているため、トナー偏りの恐れがある。そこで、時間変化量β＜０か否かを判断する（Ｓ５）。ここで、時間変化量β＜０の場合は、第１の搬送スクリュー５の駆動トルクが減少傾向である。
【００３１】
Ｓ５で、時間変化量β≧０と判断した場合には、スクリュー５の駆動トルクも増加している。このため、第２の搬送スクリュー６の駆動トルクの増加は、トナー偏りによるものではなく、スリーブ軸と軸受け部との摺動変化等の要因と考えられる。そこで、駆動トルク（Ｎ）のカウンター（Ｎの値）を初期値（Ｎ＝１）にリセットし（Ｓ９）、トナー偏りを抑制する制御を終了する。
【００３２】
Ｓ５で、時間変化量β＜０と判断した場合には、駆動トルク（Ｎ）のカウンター（Ｎの値）を＋１して、Ｎ＝Ｎ＋１とする（Ｓ６）。そして、Ｎ＞１０か否か判断する（Ｓ７）。Ｓ７で、Ｎ≦１０と判断した場合には、Ｓ２に戻る。
【００３３】
Ｓ７で、Ｎ＞１０と判断した場合には、１０回以上、第２の搬送スクリュー６の駆動トルクが増加し、かつ、第１の搬送スクリュー５の駆動トルクが増加していない状態が続いている。この場合、攪拌室４のトナーが増えて現像室３のトナーが減ったトナー偏りの可能性が高いため、表示部５３に警告メッセージを表示する。同時に、駆動モータ１００、１０１、１０６への通電を遮断し、スクリュー５、６、現像スリーブ８の駆動を緊急停止する（Ｓ８）以上の制御動作は、画像形成動作毎に実行する。なお、本発明は、Ｎ＞１０の場合に限定されるものではなく、複数回検知した場合であればよい。
【００３４】
上記制御により、第２の搬送スクリュー６の駆動トルクの増加が、トナー偏りによるものなのか、それ以外のトナー偏りの要因とならないものなのかを精度良く判断できる。そして、トナー偏りである場合には、スクリュー５、６、現像スリーブ８を緊急停止することで、想定外の使用環境下で長期間使用され続けた場合においても、トナー溢れや濃度ムラを未然に抑制できる。
【００３５】
（トナー溢れと駆動トルク）
図６（ａ）はトナー偏りが発生した際の第２の搬送スクリュー６の駆動トルクの時間推移を示す図である。図６（ｂ）はトナー偏りが発生した際の第１の搬送スクリュー５の駆動トルクの時間推移を示す図である。
【００３６】
攪拌室４のトナー量が増加傾向にある場合、図６（ａ）に示すように、攪拌室４内の第２の搬送スクリュー６の駆動トルクは増加傾向を示す。そして、攪拌室４のトナー量が増加した分、現像室３側のトナー量は減るため、図６（ｂ）に示すように、現像室３内の第１の搬送スクリュー５の駆動トルクは減少傾向を示す。つまり、現像室３及び攪拌室４でトナーが循環しているために、トナーの偏りが発生した場合、スクリュー５、６のトルクの推移は必ず逆の傾きをもつことになる。
【００３７】
なお、本実施形態の制御は、あくまでスクリュー５、６のトルク時間変化の傾きによってトナー偏りを検出しており、駆動トルクの絶対値の大小は本発明のトナー偏りの検知に関連しない。すなわち長期間の耐久によってスクリュー軸と軸受け部との摩擦抵抗が増加し、徐々に駆動トルクが増加して、駆動トルクの絶対値が高い値を示しても、本実施形態で述べる制御にはなんら関係しない。このため、正常な耐久変化によるトルク増加をトナー偏りと誤検知することはない。
【００３８】
［第２実施形態］
次に本発明に係る画像形成装置の第２実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図８は本実施形態におけるトナー偏りを抑制する制御のフローチャートである。
【００３９】
図８に示すように、本実施形態のトナー偏りを抑制する制御は、上記第１実施形態の図５のフローのＳ７とＳ８の間に、Ｓ２１〜Ｓ２３の制御（検知データに基づいてトナー偏りを補正すべく第２の搬送スクリュー６の回転速度を変更する制御）を加えたものである。
【００４０】
具体的には、本実施形態では、上記第１実施形態と同様にＳ１〜Ｓ７の制御を行い、Ｓ７で、Ｎ＞１０と判断した場合（トナー偏りがあると判断した場合）には、カウンター（Ｍ）を＋１してカウンターＭ＝Ｍ＋１とする（Ｓ２１）。なお、カウンターＭの初期値はＭ＝１となっている。そして、カウンターＭ＞２か否か判断する（Ｓ２２）。
【００４１】
Ｓ２２でカウンターＭ＞２の場合には、表示部５３に警告メッセージを表示し、スクリュー５、６、現像スリーブ８の駆動を緊急停止する（Ｓ８）。
【００４２】
Ｓ２２でカウンターＭ≦２の場合には、第２の搬送スクリュー６の回転速度を１０％上げ、カウンター（Ｎ）をリセットし（Ｓ２３）、Ｓ２に戻る。本実施形態では、第２の搬送スクリュー６の回転速度は、初期速度（４００ＲＰＭ）となっており、１回目の増速（Ｍ＝２となった場合）で４４０ｒｐｍとなり、２回目の増速（Ｍ＝３となった場合）で４８０ｒｐｍとなる。
【００４３】
このように、第２の搬送スクリュー６の回転速度を上げることで、攪拌室４のトナー量は減少し、現像室３のトナー量が増加するため、トナーの偏りは補正される。
【００４４】
そして、第２の搬送スクリュー６の回転速度を２回上げて４８０ｒｐｍに上昇させた後に（Ｓ２３）、再度、ＣＰＵ５４がカウンター（Ｎ）＞１０を検知する（Ｓ７）。この場合は、補正しきれないトナー偏りがあると判断して、表示部５３に警告メッセージを表示し、スクリュー５、６、現像スリーブ８の駆動を緊急停止する（Ｓ８）。
【００４５】
本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に、想定外の使用環境下で長期間使用され続けた場合においても、トナー溢れや濃度ムラを未然に抑制できる。さらに、本実施形態では、ある程度までトナーの偏りを補正することができ、スクリュー５、６、現像スリーブ８の駆動を緊急停止するまでの時間が長くなり、ユーザビリティを向上させることができる。
【符号の説明】
【００４６】
Ｔ        …トナー
１        …現像装置
２        …現像容器
３        …現像室
４        …攪拌室
５        …第１の搬送スクリュー（第１のトナー搬送部材）
６        …第２の搬送スクリュー（第２のトナー搬送部材）
７        …隔壁
８        …現像スリーブ
８ａ    …マグネットローラ
１０    …感光ドラム（像担持体）
１００、１０１、１０６  …駆動モータ（第１の駆動手段、第２の駆動手段）
１０２、１０３  …駆動ギア
１０４、１０５  …電流計（第１のトルク検知手段、第２のトルク検知手段）
１１、１２    …連通部
５０    …画像形成装置
５１    …制御部
５３    …表示部
５４    …ＣＰＵ
５５    …ＲＯＭ
【図１】
2012226027.tif 000003
【図２】
2012226027.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012226027.tif 000008
【図７】
2012226027.tif 000009
【図８】
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【図９】
2012226027.tif 000011
【図１０】
2012226027.tif 000012
【図１１】
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