(57)【要約】【課題】トナーとキャリアとを含む現像剤に補給するトナーの拡散性を向上したトナー補給方法、これを用いた現像装置、これらを用いた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、これらを用いた画像形成方法の提供。【解決手段】トナーとキャリアとを含む現像剤を用いる現像装置８にトナーを補給するトナー補給方法において、一軸偏心スクリューポンプ５０を用い、一軸偏心スクリューポンプ５０のトナーの排出部９４を、現像装置８における現像剤内に位置させた。【選択図】図３
2009031681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを含む現像剤を用いる現像装置にトナーを補給するトナー補給方法において、
一軸偏心スクリューポンプを用い、この一軸偏心スクリューポンプのトナーの排出部を、前記現像装置における前記現像剤内に位置させたことを特徴とするトナー補給方法。
【請求項２】
請求項１記載のトナー補給方法において、
前記現像剤を所定の方向に搬送する現像剤搬送部材を有する現像装置にトナーを補給することを特徴とするトナー補給方法。
【請求項３】
請求項２記載のトナー補給方法において、
前記排出部からトナーが排出される方向と、前記所定の方向とを平行にしたことを特徴とするトナー補給方法。
【請求項４】
請求項２または３記載のトナー補給方法において、
前記現像剤搬送部材は回転軸を有し、
前記一軸偏心スクリューポンプの駆動軸と前記回転軸とを一体化したことを特徴とするトナー補給方法。
【請求項５】
請求項２または３記載のトナー補給方法において、
前記現像剤搬送部材は回転軸を有し、
前記一軸偏心スクリューポンプの駆動軸と前記回転軸との間に介在し、前記駆動軸と前記回転軸との回転数比を変化させることが可能な回転数比可変手段を用いることを特徴とするトナー補給方法。
【請求項６】
請求項２または３または５記載のトナー補給方法において、
前記現像剤搬送部材は回転軸を有し、
前記一軸偏心スクリューポンプの駆動軸と前記回転軸との間に介在するクラッチを用いることを特徴とするトナー補給方法。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか１つに記載のトナー補給方法において、
前記現像装置は前記現像剤を担持する現像剤担持体を有し、
前記排出部を、前記現像剤担持体から離れた位置に配設したことを特徴とするトナー補給方法。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか１つに記載のトナー補給方法において、
前記現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を用いることを特徴とするトナー補給方法。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか１つに記載のトナー補給方法を用いて前記現像剤にトナーを補給する現像装置。
【請求項１０】
請求項１ないし８の何れか１つに記載のトナー補給方法、または、請求項９記載の現像装置を用いる画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の画像形成装置において、カラー画像を形成可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１ないし８の何れか１つに記載のトナー補給方法、または、請求項９記載の現像装置、または、請求項１０または１１記載の画像形成装置を用いる画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置においてトナーとキャリアとを含む現像剤を用いる現像装置にトナーを補給するトナー補給方法、これを用いたかかる現像装置、これらを用いたかかる画像形成装置、これらを用いた画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、〔特許文献１〕等に記載されているように、トナーとキャリアとを含むいわゆる二成分現像剤（以下、現像剤）を用いて現像を行う現像装置を備えたものが知られている。
【０００３】
かかる現像装置においては、画像形成のための現像を行う過程で、現像剤中のトナーが消費されるため、消費に応じて、新たなトナーが既存の現像剤に補給されるようになっている。
【０００４】
トナーは現像剤中において攪拌され、摩擦によって帯電して現像に適した状態となるため、既存の現像剤に補給された新たなトナーをかかる現像剤中に拡散させ、攪拌効率を高めることが重要である。
【０００５】
そこで、〔特許文献１〕に記載されているように、スパイラル状の羽根を軸上に設けた攪拌部材を現像装置に配設し、現像剤を攪拌する技術が知られており、特に〔特許文献１〕では、一軸偏心スクリューポンプを用いて新たなトナーを既存の現像剤に供給する技術が提案されている。
【０００６】
一軸偏心スクリューポンプを用いてトナーを補給する構成では、新たなトナーを蓄えたトナー貯容部と、現像装置において現像剤を蓄えているトナー収容部とが連通することがなく、これらの部分が隔絶された状態が保たれるため、単に上述の攪拌部材のような部材でトナーを補給する構成においては必要な、トナーの過剰な補給を防止するための、トナー貯容部とトナー収容部とを隔離するための構成が不要となるという利点がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２５１５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記〔特許文献１〕に記載の一軸偏心スクリューポンプは、既存の現像剤上にトナーを落下させる態様で新たなトナーを補給する構成となっているため、補給された新たなトナーが既存の現像剤中に拡散しにくいという問題がある。
【０００９】
上述のように、新たなトナーを既存の現像剤中に拡散させて攪拌し帯電させることは、現像を良好に行うために必要である。ところが、〔特許文献１〕に記載のトナー補給方法では、新たなトナーが既存の現像剤中に拡散しにくいため、特にトナー消費が多くこれに伴ってトナー補給量が多くなったような場合には、トナーが十分に帯電せず、画像の地肌部に帯電不足のトナーが付着する地肌汚れ等の現像不良が生じやすくなり、さらにはトナー飛散も生じやすくなる。トナー飛散が生じると、画像形成装置内がトナーで汚染され、感光体等の像担持体に飛散トナーが付着し、画像を汚すこともある。
【００１０】
本発明は、上記の様な現状の問題点に鑑み、トナーとキャリアとを含む現像剤に補給するトナーの拡散性を向上したトナー補給方法、これを用いた現像装置、これらを用いた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、これらを用いた画像形成方法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】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、トナーとキャリアとを含む現像剤を用いる現像装置にトナーを補給するトナー補給方法において、一軸偏心スクリューポンプを用い、この一軸偏心スクリューポンプのトナーの排出部を、前記現像装置における前記現像剤内に位置させたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のトナー補給方法において、前記現像剤を所定の方向に搬送する現像剤搬送部材を有する現像装置にトナーを補給することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のトナー補給方法において、前記排出部からトナーが排出される方向と、前記所定の方向とを平行にしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載のトナー補給方法において、前記現像剤搬送部材は回転軸を有し、前記一軸偏心スクリューポンプの駆動軸と前記回転軸とを一体化したことを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項２または３記載のトナー補給方法において、前記現像剤搬送部材は回転軸を有し、前記一軸偏心スクリューポンプの駆動軸と前記回転軸との間に介在し、前記駆動軸と前記回転軸との回転数比を変化させることが可能な回転数比可変手段を用いることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項２または３または５記載のトナー補給方法において、
【００１７】
前記現像剤搬送部材は回転軸を有し、前記一軸偏心スクリューポンプの駆動軸と前記回転軸との間に介在するクラッチを用いることを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載のトナー補給方法において、前記現像装置は前記現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記排出部を、前記現像剤担持体から離れた位置に配設したことを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７の何れか１つに記載のトナー補給方法において、前記現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を用いることを特徴とする。
【００２０】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れか１つに記載のトナー補給方法を用いて前記現像剤にトナーを補給する現像装置にある。
【００２１】
請求項１０記載の発明は、請求項１ないし８の何れか１つに記載のトナー補給方法、または、請求項９記載の現像装置を用いる画像形成装置にある。
【００２２】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の画像形成装置において、カラー画像を形成可能であることを特徴とする。
【００２３】
請求項１２記載の発明は、請求項１ないし８の何れか１つに記載のトナー補給方法、または、請求項９記載の現像装置、または、請求項１０または１１記載の画像形成装置を用いる画像形成方法にある。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、トナーとキャリアとを含む現像剤を用いる現像装置にトナーを補給するトナー補給方法において、一軸偏心スクリューポンプを用い、この一軸偏心スクリューポンプのトナーの排出部を、前記現像装置における前記現像剤内に位置させたので、トナーとキャリアとを含む現像剤に補給するトナーの拡散性を向上することができ、トナーの帯電性が良好となり、地肌汚れ等の現像不良やトナー飛散による画像の汚れを防止ないし抑制することができ、濃度変動の少ない良好な画像形成に寄与することができるとともに、現像装置や画像形成装置のメンテナンスに要する時間や回数を減じることができ、かかる装置のダウンタイムを減じることができる信頼性の高いトナー補給方法を提供することができる。
【００２５】
前記現像剤を所定の方向に搬送する現像剤搬送部材を有する現像装置にトナーを補給することとすれば、かかる現像剤搬送部材を有する現像装置においてトナーとキャリアとを含む現像剤に補給するトナーの拡散性を向上することができ、トナーの帯電性が良好となり、地肌汚れ等の現像不良やトナー飛散による画像の汚れを防止ないし抑制することができ、濃度変動の少ない良好な画像形成に寄与することができるとともに、現像装置や画像形成装置のメンテナンスに要する時間や回数を減じることができ、かかる装置のダウンタイムを減じることができる信頼性の高いトナー補給方法を提供することができる。
【００２６】
前記排出部からトナーが排出される方向と、前記所定の方向とを平行にしたこととすれば、かかる現像剤搬送部材を有する現像装置において同現像剤搬送部材によって搬送される現像剤の流れによる圧力とトナー補給による圧力が逆方向に加わることがなくトナーの損傷が防止ないし抑制されるとともに、トナーとキャリアとを含む現像剤に補給するトナーの拡散性を向上することができ、トナーの帯電性が良好となり、地肌汚れ等の現像不良やトナー飛散による画像の汚れを防止ないし抑制することができ、濃度変動の少ない良好な画像形成に寄与することができるとともに、現像装置や画像形成装置のメンテナンスに要する時間や回数を減じることができ、かかる装置のダウンタイムを減じることができる信頼性の高いトナー補給方法を提供することができる。
【００２７】
前記現像剤搬送部材は回転軸を有し、前記一軸偏心スクリューポンプの駆動軸と前記回転軸とを一体化したこととすれば、かかる現像剤搬送部材を有する現像装置において同現像剤搬送部材の回転軸によって一軸偏心スクリューポンプを駆動することができ、一軸偏心スクリューポンプを駆動するためだけの駆動源を省略することができ、装置の省スペース化、省電力化、低廉化が可能となるとともに、現像剤搬送部材による現像剤の搬送に伴ってトナー補給を行うことができ、またトナーとキャリアとを含む現像剤に補給するトナーの拡散性を向上することができ、トナーの帯電性が良好となり、地肌汚れ等の現像不良やトナー飛散による画像の汚れを防止ないし抑制することができ、濃度変動の少ない良好な画像形成に寄与することができるとともに、現像装置や画像形成装置のメンテナンスに要する時間や回数を減じることができ、かかる装置のダウンタイムを減じることができる信頼性の高いトナー補給方法を提供することができる。
【００２８】
前記現像剤搬送部材は回転軸を有し、前記一軸偏心スクリューポンプの駆動軸と前記回転軸との間に介在し、前記駆動軸と前記回転軸との回転数比を変化させることが可能な回転数比可変手段を用いることとすれば、かかる現像剤搬送部材を有する現像装置において同現像剤搬送部材の回転軸によって一軸偏心スクリューポンプを駆動することができ、一軸偏心スクリューポンプを駆動するためだけの駆動源を省略することができ、装置の省スペース化、省電力化、低廉化が可能となるとともに、現像剤搬送部材による現像剤の搬送に伴ってトナー補給を行うことができ、現像剤搬送部材の回転量と比例するトナー消費量に応じて回転数比を設定することでトナー補給を適量行うことができ、現像剤攪拌性向上のために現像剤搬送部材の回転数のみを上げることも可能であり、またトナーとキャリアとを含む現像剤に補給するトナーの拡散性を向上することができ、トナーの帯電性が良好となり、地肌汚れ等の現像不良やトナー飛散による画像の汚れを防止ないし抑制することができ、濃度変動の少ない良好な画像形成に寄与することができるとともに、現像装置や画像形成装置のメンテナンスに要する時間や回数を減じることができ、かかる装置のダウンタイムを減じることができる信頼性の高いトナー補給方法を提供することができる。
【００２９】
前記現像剤搬送部材は回転軸を有し、前記一軸偏心スクリューポンプの駆動軸と前記回転軸との間に介在するクラッチを用いることとすれば、かかる現像剤搬送部材を有する現像装置において同現像剤搬送部材の回転軸によって一軸偏心スクリューポンプを駆動することができ、一軸偏心スクリューポンプを駆動するためだけの駆動源を省略することができ、装置の省スペース化、省電力化、低廉化が可能となるとともに、現像剤搬送部材による現像剤の搬送に伴ってトナー補給を行うことができ、トナー消費に応じてクラッチを接続することでトナー補給を適量行うことができ、現像剤攪拌性向上のために現像剤搬送部材のみを回転させることも可能であり、またトナーとキャリアとを含む現像剤に補給するトナーの拡散性を向上することができ、トナーの帯電性が良好となり、地肌汚れ等の現像不良やトナー飛散による画像の汚れを防止ないし抑制することができ、濃度変動の少ない良好な画像形成に寄与することができるとともに、現像装置や画像形成装置のメンテナンスに要する時間や回数を減じることができ、かかる装置のダウンタイムを減じることができる信頼性の高いトナー補給方法を提供することができる。
【００３０】
前記現像装置は前記現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記排出部を、前記現像剤担持体から離れた位置に配設したこととすれば、トナーとキャリアとを含む現像剤に補給するトナーの拡散性を向上することができ、トナーの帯電性が良好となり、また排出部を現像剤担持体から遠ざけることで帯電が十分でないトナーが現像剤担持体に担持されることを防止ないし抑制し、地肌汚れ等の現像不良やトナー飛散による画像の汚れを防止ないし抑制することができ、濃度変動の少ない良好な画像形成に寄与することができるとともに、現像装置や画像形成装置のメンテナンスに要する時間や回数を減じることができ、かかる装置のダウンタイムを減じることができる信頼性の高いトナー補給方法を提供することができる。
【００３１】
前記現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を用いることとすれば、トナーとキャリアとを含む現像剤に補給するトナーの拡散性を向上することができ、トナーの帯電性が良好となり、地肌汚れ等の現像不良やトナー飛散による画像の汚れを防止ないし抑制することができ、また、例えば回転数比可変手段を備え、これにおいて現像剤搬送部材の回転数と一軸スクリューポンプの回転数との比を調整可能である場合や、クラッチを備えている場合には、トナー濃度をフィードバック制御することが可能となり、トナー濃度を高精度に制御して濃度変動の少ない良好な画像形成に寄与することができるとともに、現像装置や画像形成装置のメンテナンスに要する時間や回数を減じることができ、かかる装置のダウンタイムを減じることができる信頼性の高いトナー補給方法を提供することができる。
【００３２】
本発明は、かかるトナー補給方法を用いて前記現像剤にトナーを補給する現像装置にあるので、トナーとキャリアとを含む現像剤に補給するトナーの拡散性を向上することができ、トナーの帯電性が良好となり、地肌汚れ等の現像不良やトナー飛散による画像の汚れを防止ないし抑制することができ、濃度変動の少ない良好な画像形成に寄与することができるとともに、現像装置自身や画像形成装置のメンテナンスに要する時間や回数を減じることができ、かかる装置のダウンタイムを減じることができる信頼性の高い現像装置を提供することができる。
【００３３】
本発明は、かかるトナー補給方法、または、かかる現像装置を用いる画像形成装置にあるので、トナーとキャリアとを含む現像剤に補給するトナーの拡散性を向上することができ、トナーの帯電性が良好となり、地肌汚れ等の現像不良やトナー飛散による画像の汚れを防止ないし抑制することができ、濃度変動の少ない良好な画像形成を行うことができるとともに、現像装置や画像形成装置自身のメンテナンスに要する時間や回数を減じることができ、かかる装置のダウンタイムを減じることができる信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００３４】
本発明は、かかる画像形成装置において、カラー画像を形成可能であることとすれば、色によりトナーの特性が異なっていても、トナーとキャリアとを含む現像剤に補給するトナーの拡散性を向上することができ、トナーの帯電性が良好となり、地肌汚れ等の現像不良やトナー飛散による画像の汚れを防止ないし抑制することができ、濃度変動の少ない良好な画像形成を行うことができるとともに、現像装置や画像形成装置自身のメンテナンスに要する時間や回数を減じることができ、かかる装置のダウンタイムを減じることができる信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００３５】
本発明は、かかるトナー補給方法、または、かかる現像装置、または、かかる画像形成装置を用いる画像形成方法にあるので、トナーとキャリアとを含む現像剤に補給するトナーの拡散性を向上することができ、トナーの帯電性が良好となり、地肌汚れ等の現像不良やトナー飛散による画像の汚れを防止ないし抑制することができ、濃度変動の少ない良好な画像形成を行うことができるとともに、現像装置や画像形成装置のメンテナンスに要する時間や回数を減じることができ、かかる装置のダウンタイムを減じることができる信頼性の高い画像形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図１に、本発明を適用した画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１００は、複写機、プリンタ、ファクシミリの複合機である。画像形成装置１００は、この画像形成装置１００で読み取った原稿の画像データ、または外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体として画像形成を行なうことが可能である。
【００３７】
画像形成装置１００は、他のタイプの画像形成装置、すなわちたとえばプリンタ、ファクシミリ、複写機、複写機とプリンタとの複合機等であっても良い。
また画像形成装置１００は、単色画像を形成するものであるが、２色以上の画像すなわちフルカラー画像等のカラー画像を形成することが可能なものであっても良い。
【００３８】
画像形成装置１００は、画像形成を行う画像形成部４と、画像形成部４の上方に配設された排紙トレイ１５と、排紙トレイ１５の上方に配設された原稿読み取り部１６と、画像形成部４の下方に配設された給紙装置１７と、画像形成装置１００の動作の全般を制御するＣＰＵ、メモリ等を備えた図示しない制御手段と、ユーザーに対し所定の情報を表示する図示しない表示装置及びユーザーにより所定の情報の入力を可能とする図示しない入力装置を備えた図示しない操作パネルとを有している。
【００３９】
画像形成部４は、その中心に配設された、ドラム状の像担持体としての感光体ドラムである、図示しない駆動源によって図中矢印Ａで示す時計方向に回転駆動される感光体５と、感光体５の上方に配設され、感光体５に、原稿読み取り部１６によって読み取った画像情報または外部から入力された画像情報に応じた潜像を形成するための光走査装置１４とを有している。
【００４０】
画像形成部４はまた、感光体５の周囲に、回転方向Ａに沿って配設された、感光体５を帯電させる帯電手段としての帯電装置６と、感光体５にトナーを担持させて現像を行ない可視像を形成する現像手段としての現像装置８と、回転方向Ａにおける現像装置８の下流側に、感光体５に対向して配設され感光体５上のトナーの濃度を検知するトナー濃度センサとしての反射型濃度センサである画像濃度センサ１８とを有している。
【００４１】
画像形成部４はまた、感光体５の周囲に、回転方向Ａにおけるトナー濃度センサ１８の下流側に、感光体５に対向して配設され感光体５上のトナー像を図示しないシート状の記録媒体としての用紙に転写するとともにトナー像を転写された用紙を搬送するための転写装置２０と、転写装置２０によって転写が行われた後に感光体５上に残留している残留トナーを感光体５上から掻き取ってクリーニングを行うクリーニング手段としてのクリーニング装置２と、クリーニング装置２によってクリーニングされた感光体５上の残留電荷を除電により除く図示しない除電手段としての除電装置とを有している。
【００４２】
画像形成部４はまた、給紙装置１７から搬送されてきた用紙をトナー像の位置に合わせた所定のタイミングで感光体５と転写装置２０との対向位置に給紙するレジストローラ１９と、転写装置２０により感光体５上のトナー像を転写されトナー像を担持した用紙に、そのトナー像を定着するための定着手段としての定着装置１０とを有している。
【００４３】
給紙装置１７は、多段に配設されそれぞれ用紙を積載する給紙トレイ３１と、給紙トレイ３１の上方に配設され画像形成部４で片面に画像を形成された用紙を一旦積載するとともに画像形成部４に再度給紙する両面トレイ３２と、給紙トレイ３１、両面トレイ３２に積載された用紙を画像形成部４に向けて送り出す給紙ローラ３３と、給紙ローラ３３によって送り出された用紙の搬送を受け継いで画像形成部４に向けてさらに搬送する搬送ローラ３４とを有している。
【００４４】
画像濃度センサ１８は、図示しない発光素子と受光素子とを有し、感光体５上の、上述の画像情報に基づいて画像を形成する画像部以外の部分に形成された、基準トナー像におけるトナーの付着量を、発光素子によって発せられトナー像によって反射された光を受光素子で受けることで、反射濃度によって検出するようになっている。
【００４５】
転写装置２０は、ゴム材料よりなる中抵抗のベルト２１と、ベルト２１を巻き掛けられ、ベルト２１の駆動を行うための駆動ローラ２２と、駆動ローラ２２とともにベルト２１を巻き掛けられた従動ローラ２３と、ベルト２１を感光体５に対し、転写に適した所定のタイミングで接離する図示しない接離手段とを有する、転写ベルト方式の転写装置である。
【００４６】
定着装置１０は、発熱する加熱ローラ２５と、加熱ローラ２５に圧接した加圧ローラ２６とを有しており、用紙に担持されたトナー像を、加熱に溶融し圧接により圧着させることで、用紙に定着させる。
排紙トレイ１５は、画像形成装置１００の胴内に配設されている。画像形成装置１００は胴内排紙型の画像形成装置である。
【００４７】
光走査装置１４は、感光体５に対し、方向Ａにおける帯電装置６と現像装置８との間に形成すべき画像に対応したビームＬを照射し、上述の画像情報に応じた潜像を形成する。
感光体５は、帯電装置６によって帯電された後、ビームＬによって潜像を形成され、現像装置８によって現像を行われる。
【００４８】
図２に示すように、現像装置８は、感光体５に対向する部分に開口部を有する、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤（以下、現像剤）を収容した現像剤容器としての現像ケース５５と、かかる開口部から感光体５に臨むよう感光体ドラム５に近接対向して配設され矢印Ｅ方向に回転し現像剤を担持する現像剤担持体である現像ローラ５１と、現像ローラ５１上の現像剤を一定の高さに規制するドクターブレードである現像ドクタたる現像剤規制部材としての現像ブレード５２とを有している。
【００４９】
現像装置８はまた、現像ケース５５の下部に互いに平行に配設され、現像剤を循環するように搬送しつつ攪拌する、現像剤搬送部材である現像剤攪拌搬送部材たる第１の搬送部材としての第１搬送スクリュー５３及び現像剤搬送部材である現像剤攪拌搬送部材たる第２の搬送部材としての第２搬送スクリュー５４と、現像ケース５５内の現像剤中に含まれるトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ９０とを有している。
【００５０】
現像ローラ５１は、図示を省略するが、非磁性体を円筒形に形成したＥ方向に回転駆動される現像スリーブと、複数の磁極が着磁された固定のマグネットローラとを有しており、現像スリーブの内側にマグネットローラが配設されている。現像スリーブはアルミニウム製であるが、非磁性体であれば、他に真鍮、ステンレス、導電性樹脂などによって構成することができる。
【００５１】
現像スリーブ表面には凹凸が形成されている。
現像ブレード５２は、例えばアルミニウムの押し出し成型品やステンレス鋼などからなり、現像スリーブ表面から数百ミクロン程度の間隔を保って固定されている。
【００５２】
現像剤は現像ローラ５１内のマグネットローラのマグネットの磁力により現像スリーブ上に磁気ブラシとして磁気的に吸着され、現像スリーブの凹凸により現像スリーブの回転に伴って運ばれ、現像ブレード５２で均一な厚さに均されてから、対向する感光体５の表面へ搬送される。搬送された現像剤のうち、トナーのみが感光体５の表面に形成された静電潜像へ静電的に付着して現像が行われる。感光体５に付着するのはトナーのみであり、現像に使用されなかったトナーおよびトナーを搬送してきたキャリアは現像スリーブの回転に伴い、再び現像装置８内へ運ばれ、放出される。
【００５３】
図３に示すように、現像装置８はまた、現像ケース５５内に補給するためのトナーを内部に収容したトナー収容部としてのトナーカートリッジ４１と、トナーカートリッジ４１内のトナーを現像ケース５５に導くためのトナー補給手段としてのトナー補給装置４２とを有している。
【００５４】
現像装置８はまた、現像ローラ５１、第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４を回転駆動するための駆動源としてのモータ４３と、モータ４３の駆動力を現像ローラ５１、第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４に伝達する駆動力伝達手段としてのギア列４４、４５と、現像ローラ５１、第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４をそれぞれ現像ケース５５に回転自在に支持した軸受け４６、４７、４８とを有している。モータ４３は、制御手段によって駆動を制御される。
【００５５】
図２に示すように、現像ケース５５は、第１搬送スクリュー５３及び現像剤を収容した現像室５８と、第２搬送スクリュー５４及び現像剤を収容した攪拌室５９と、現像室５８と攪拌室５９とを仕切り、区画する仕切り板としての隔壁８１とを有している。
【００５６】
第１搬送スクリュー５３が現像ローラ５１に現像剤を供給するよう、現像ローラ５１に対向しているため、現像室５８と攪拌室５９とでは、現像室５８のほうが現像ローラ５１に近い方に位置している。
【００５７】
第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４はそれぞれ、軸受け４７、４８に回転自在に支持され回転中心をなす回転軸８３、８４と、回転軸８３、８４上に形成された螺旋状すなわちスパイラル状の突条によって構成されたフィンとしてのスクリュー部８５、８６とを有している。第１搬送スクリュー５３と第２搬送スクリュー５４とは、互いに平行に配設されており、且つ現像ローラ５１に平行に配設されている。フィンはスパイラル状でなく斜板状であってもよい。
【００５８】
第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４はそれぞれ、回転軸８３、８４を中心とする、ギア列４５による互いに逆向きの回転により、スクリュー部８５、８６の作用によって、その回転軸方向すなわち回転軸８３、８４が延在する図２における紙面と垂直な方向に、現像剤を搬送するようになっている。
【００５９】
第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４による現像剤の搬送方向はそれぞれ、具体的には、図２においては、紙面奥側から手前側、紙面手前側から奥側であり、図３においては、右から左方向、左から右方向であって、互いに逆向きである。また、隔壁８１は、第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４の両端部に対応する部分には配設されていない。したがって、現像剤は、第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４の回転により、図３において反時計方向に循環するように搬送され、この過程で攪拌されるようになっている。
【００６０】
トナー濃度センサ９０は、現像剤の透磁率を検知することにより、現像剤中のトナー濃度を検知するものである。現像剤の透磁率を確実に検知できるように、図２に示されているように、トナー濃度センサ９０は、その検知部９０ａが攪拌室５９内を覗くように、攪拌室５９の底部に配設されている。
【００６１】
このような構成の現像装置８においては、第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４に攪拌され、トナーの帯電が行われた現像室５８内の現像剤が、現像ローラ５１に担持され、その担持量は、現像ブレード５２によって規制される。現像ローラ５１上において規制され適量とされた層状の現像剤は、現像ローラ５１のＥ方向への回転により、現像ローラ５１と感光体５との間の現像領域に運ばれ、十分に帯電された現像剤中のトナーが感光体５の表面に形成された静電潜像に静電的に移行して、静電潜像をトナー像として可視像化するようになっている。
【００６２】
このように、現像装置８は、非磁性トナーである黒色のトナーと、磁性キャリアとを含有する二成分現像剤を用いて現像を行うものであるが、現像が行われるにつれ、現像剤中のトナー量が減少する。このため、トナー補給装置４２によってトナーカートリッジ４１から適宜トナーを補給して現像ケース５５内を循環する現像剤のトナー濃度を現像に適した状態に保つのであるが、そのために、トナー濃度センサ９０を用いたフィードバック制御を行う。フィードバック制御は、制御手段を用いて行われる。
【００６３】
トナー濃度とトナー濃度センサ９０の出力電圧とは、略線形の特性を示すものであって、トナー濃度が高くなると透磁率が低くなり、トナー濃度センサ９０の出力電圧は低くなり、トナー濃度が低くなると透磁率が高くなり、トナー濃度センサ９０の出力電圧は高くなるようになっている。すなわち、トナー濃度センサ９０の出力からトナー濃度が検知される。
【００６４】
このような特性を利用して、トナー濃度センサ９０の出力電圧が高くなると、現像剤中のトナー濃度が低くなったことが検知され、すなわちトナーの消費が進んだことが検知され、トナー補給装置４２によってトナーがトナーカートリッジ４１から現像ケース５５内に供給される。この制御が制御手段によって行われる。
【００６５】
ここで、現像剤の透磁率は、環境変化や現像剤の嵩密度変化などによって変動するため、トナー濃度センサ９０の出力目標値は適宜補正される。具体的には、画像濃度センサ１８を用いて測定した、感光体５上に形成した基準トナー像の画像濃度の出力結果に応じてトナー濃度センサ９０の出力目標値が補正される。
【００６６】
トナー補給装置４２によって現像ケース５５内に供給されたトナーは第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４によってもともと現像ケース５５内にあった既存の現像剤と攪拌・混合される。
【００６７】
図３に示すように、トナー補給装置４２は、トナーカートリッジ４１と、トナーカートリッジ４１の下部に配設された補給切換手段としての電磁弁４９と、一端側が現像ケース５５に取り付けられた一軸偏心スクリューポンプ５０と、一軸偏心スクリューポンプ５０の他端側とトナーカートリッジ４１の下端とを接続したトナー移送部材としてのチューブ８９とを有している。
【００６８】
一軸偏心スクリューポンプ５０は、金属などの剛性をもつ材料で偏芯したスクリュー形状に作られた、一軸偏心スクリューポンプ５０の駆動軸であるロータ９１と、ゴムや樹脂等の弾性体で内側が２条のスクリュー形状に成形され、固定設置されるステータ９２と、これらを包みかつ粉体であるトナーの移送路を形成する樹脂材料などで成形されたハウジング９３とを有している。
【００６９】
ハウジング９３は、チューブ８９が接続された側と反対側の端部が現像ケース５５に固定され、同端部が、一軸偏心スクリューポンプ５０のトナーの補給口である排出部９４となっている。
【００７０】
図４に示すように、ロータ９１がステータ９２にセットされた状態では、ロータ９１がステータ９２に食い込んで接触しているとともに、ローラ９１とステータ９２との間には閉じられた空間である密閉空間９５が複数形成されるようになっている。
【００７１】
この密閉空間９５は、体積が一定であり、ロータ９１が回転することによって、図３における左方に対応するその移動方向上流側に負圧を発生し、同図における右方に対応するその移動方向下流側に正圧を発生する。そのため、密閉空間９５内にトナーが充満している場合には、ロータ９１の回転によって、トナーが排出部９４から順次現像ケース５５内に補給される。補給されるトナーの量、言い換えると排出部９４からのトナーの吐出量は、密閉空間９５の体積が一定であることにより、ロータ９１の回転量に応じて、高精度に制御される。
【００７２】
また、ロータ９１がステータ９２に食い込んで接触し、ロータ９１とステータ９２との間に密閉空間９５が形成されるため、チューブ８９内の空間と現像ケース５５内の空間とが連通することがなく、ロータ９１の回転停止時にトナー補給が行われることがない。
【００７３】
電磁弁４９は、制御手段により開閉制御され、解放されたときにトナーカートリッジ４１内の電磁弁４９より上方のトナーがチューブ８９に補給されることを許容し、閉塞されたときに解放されたときにトナーカートリッジ４１内の電磁弁４９より上方のトナーがチューブ８９に補給されることを禁止する。
【００７４】
チューブ８９は、内径φ４〜１０のチューブ状で、フレキシブルでかつ耐トナー性に優れたゴム材料、例えばポリウレタン、ニトリル、ＥＰＤＭ、シリコン等やプラスチック材料、例えばポリエチレン、ナイロン等を用いることが非常に有効である。
【００７５】
電磁弁４９を通過した、チューブ８９内のトナーは、ロータ９１の回転により吸引され、上述の密閉空間９５に送り込まれ、現像ケース５５内に補給されることとなる。
ただし、電磁弁４９が閉じられているときには、ロータ９１が回転しても、チューブ８９内のトナーが消費された後は、現像ケース５５内へのトナーの補給が停止された状態となる。
【００７６】
ここで、かりに、排出部９４から現像ケース５５内に補給されたトナーが、現像ケース５５内の既存の現像剤上に落下するとすれば、補給された新たなトナーが既存の現像剤中に拡散しにくく、トナーが十分に帯電せず、地肌汚れ等の現像不良やトナー飛散が生じやすくなり、画像を汚すといった問題がある。
【００７７】
そこで、一軸偏心スクリューポンプ５０にあっては、その排出部９４を、現像ケース５５内の現像剤内に位置させている。なお、現像ケース５５内の現像剤量は、現像によるトナーの消費や、温湿度等の使用環境によって増減する。しかし、排出部９４は、現像ケース５５内の現像剤量が最も少なくなったときにおいても、かかる現像剤に浸された状態となる位置に配設されているため、排出部９４から現像ケース５５内に排出され吐出されたトナーは、必ず現像剤中言い換えると現像剤内に補給されるようになっている。よって補給されたトナーが既存の現像剤上を滑ることなく、現像剤中に確実に補給される。
【００７８】
上述のように、一軸偏心スクリューポンプ５０は圧力によりトナーを補給するため、吐出部９４が現像剤中に位置していても良好にトナー補給を行うものであり、吐出部９４の位置を含め、その取り付け位置に制約を受けないという利点があるものである。
【００７９】
また、排出部９４の配設位置は、現像ケース５５内の現像剤内であって、ロータ９１が第２搬送スクリュー５４の回転軸８４と同一直線上に位置するようになっているとともに、ロータ９１の、排出部９４側の端部は、回転軸８４の排出部９４側の端部と一体化されている。
【００８０】
このように、ロータ９１の延在方向と回転軸８４の延在方向とを一致させ、これらを一体化することにより、排出部９４からトナーが排出される方向と、第２搬送スクリュー５４によってトナーが搬送される方向とが平行となっており、補給されたトナーの滞留、損傷が防止ないし抑制され、補給されたトナーは既存の現像剤中に速やかに拡散され攪拌混合されるため、帯電性が向上する。補給されたトナーに、一軸偏心スクリューポンプ５０による押し出し圧力と現像ケース５５内の現像剤流による圧力とが逆方向に加わってトナーに負荷がかかりトナーが損傷することもない。
【００８１】
特に、回転軸８４の、ロータ９１と一体化された側の端部は、第２搬送スクリュー５４による現像剤の搬送方向上流側端部にあたるため、第２搬送スクリュー５４によって攪拌混合される距離及び時間が大きく、帯電性が向上する。
【００８２】
また、第２搬送スクリュー５４は、第１搬送スクリュー５３に比べても、現像ローラ５１から遠い位置に配設されているように、現像ローラ５１から離れた位置に配設されており、排出部９４も、現像ローラ５１から離れた位置に配設され、現像ローラ５１から遠ざけられているため帯電不足のトナーが現像ローラ５１に供給されることが防止ないし抑制され、上述のような問題が防止ないし緩和される。排出部９４を現像ローラ５１から離れ現像ローラ５１から隔離した位置に配設することには、隔壁８１も寄与している。
【００８３】
そして、トナー飛散等による画像形成装置本体内の汚染が防止ないし緩和されるため、サービスマンのメンテナンス時間や回数を減らすことが可能となる。また、かかる汚染の防止ないし緩和により、メンテナンスに伴うマシンのダウンタイムを減らすことがかのうとなる。さらに、一度に補給されるトナー量を多くすることが可能となり、微量なトナー補給制御を行わないようにすることが可能となり、この場合には制御が簡略となり装置の低コスト化になると同時に、トナー補給装置４２の信頼性が向上する。
【００８４】
また、ロータ９１がモータ４３から駆動力を得てモータ４３によって回転駆動されることとなるため、一軸偏心スクリューポンプ５０を駆動するための新たな駆動源が不要となり、構造の簡素化、小型化、低廉化、省電力化がなされる。
【００８５】
さらに、一軸偏心スクリューポンプ５０においては、トナーの補給量がロータ９１の回転量、回転時間に略比例するため、第２搬送スクリュー５４の駆動時間に応じてトナーの補給量が決定されることから、第２搬送スクリュー５４の駆動時間当たりに消費されるトナーの量が一定であるとすれば、電磁弁４２を解放した状態で第２搬送スクリュー５４を駆動すればトナー濃度が自動的に一定に保たれることとなるという利点もある。
【００８６】
なお、ロータ９１と回転軸８４が一体であるため、上述のフィードバック制御は実質的に電磁弁４２の開閉によって行われる。そのため、第２搬送スクリュー５４の回転量に応じたトナー消費量に対して、ロータ９１の回転量に応じたトナーの補給量は、多めに設定し、トナーの消費量に対する補給量に余裕を持たせることが望ましい。ロータ９１と回転軸８４との一体化は、接着、溶接、一体成形など、種々の方法によって行うことが可能である。
【００８７】
図５に示すように、ロータ８１は、回転軸８４と直結して直接一体化するのでなく、ロータ８１と回転軸８４との間には、ロータ８１と回転軸８４との回転数比を変化させることが可能な回転数比可変手段９６を介在させ、回転数比可変手段９６でロータ８１と回転軸８４とを連結するようにしても良い。これにより、一軸偏心スクリューポンプ５０の回転数と第２搬送スクリュー５４の回転数とを独立に設定可能となる。回転数比可変手段９６は、ギア列等を用いたギア接続、無端状のベルトを用いたベルト接続、これらの組み合わせ等の周知の手段によって構成することができる。
【００８８】
上述のように、一軸偏心スクリューポンプ５０においては、トナーの補給量がロータ９１の回転量、回転時間に略比例し、第２搬送スクリュー５４の駆動時間に応じてトナーの補給量が決定されることから、第２搬送スクリュー５４の駆動時間当たりに消費されるトナーの量に応じて、かかる回転数比を決定しておけば、電磁弁４２を解放した状態で第２搬送スクリュー５４を駆動すればトナー濃度が自動的に一定に保たれることとなる。
【００８９】
回転数比可変手段９６に変速機構を配し、制御手段によって変速機構を制御するようにすれば、回転数比可変手段９６によるかかる回転数比を制御し調整するようにすることもできる。このようにすれば、時間当たりのトナーの消費量の大小に応じてかかる回転数比を制御し、トナーの補給量を適切な量とすることができる。また現像剤攪拌性向上のためトナー補給量を保ちつつあるいは抑制しつつ第２搬送スクリュー５４の回転数のみを上げることも可能である。変速機構としてはギア列におけるギア比を変えるものなど周知のものを用いることができる。
【００９０】
かかる回転数比可変手段９６に代えて、あるいはかかる回転数比可変手段９６とともに、ロータ８１と回転軸８４との間には、クラッチ９７を介在させ、クラッチ９７でロータ８１と回転軸８４とを連結するようにしても良い。クラッチ９７は、乾式クラッチ、電磁クラッチ等の周知の手段によって構成することができる。クラッチ９７を電磁クラッチとした場合には、磁力が漏れないように磁性金属で覆うなどの対策が必要である。現像剤が磁性キャリアを含んでいるためである。
【００９１】
クラッチ９７の制御は、制御手段によって行う。具体的には、時間当たりのトナーの消費量の大小に応じてクラッチ９７によるロータ８１と回転軸８４との連結時間を調整するように制御し、トナーの補給量を適切な量とする。
【００９２】
回転数比可変手段９６と組み合わせた場合には、より細かなトナー補給量の調整が可能となる。
また、回転数比可変手段９６、クラッチ９７を配した場合には、トナー濃度センサ９０、制御手段を用いたトナー濃度のフィードバック制御を行うにあたり、電磁弁４９は必ずしも必要でない。
【００９３】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００９４】
例えば、画像形成装置が、フルカラー画像等のカラー画像を形成することが可能なものである場合には、像担持体を並設したタンデム方式の画像形成装置とすることができる他、１つの感光体ドラム上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる１ドラム方式の画像形成装置とすることができる。いずれのタイプの画像形成装置でも、中間転写体を用いてもよいし、中間転写体を用いず、各色のトナー像を転写紙等に直接転写しても良い。
【００９５】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の概略正面図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に備えられた現像装置の一部の概略正面図である。
【図３】図１に示した画像形成装置に備えられた現像装置本体の概略平断面図及び同現像装置本体に接続され同現像装置に備えられた、一軸偏心スクリューポンプを用いたトナー補給手段の概略図である。
【図４】図３に示した一軸偏心スクリューポンプの構成の概念図である。
【図５】図３に示したトナー補給手段の変形例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００９７】
８    現像装置
５０    一軸偏心スクリューポンプ
５１    現像剤担持体
５４    現像剤搬送部材
８４    回転軸
９１    駆動軸
９０    トナー濃度検知手段
９４    排出部
９６    回転数比可変手段
９７    クラッチ
１００    画像形成装置
【図１】
2009031681.tif 000003
【図２】
2009031681.tif 000004
【図３】
2009031681.tif 000005
【図４】
2009031681.tif 000006
【図５】
2009031681.tif 000007