JP4951458B2 - 現像装置、そのトナー補給方法およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents
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Description
画像形成装置における画像形成工程では、例えば、回転駆動される感光体の表面を帯電装置によって均一に帯電し、帯電した感光体表面にレーザ光を照射して静電潜像が形成される。続いて、現像装置によって感光体上の静電潜像が現像され、感光体表面上にトナー像が形成される。続いて、転写装置によって感光体上のトナー像が転写材上に転写され、その後、定着装置によって加熱されることによって、トナー像は転写材上に固定される。また、感光体表面上に残った転写残留トナーは、クリーニング装置により除去されて所定の回収部に回収されると共に、クリーニング後の感光体表面は、除電装置により残留電荷が除去されて次の画像形成に備える。
一成分現像剤を用いる場合、一成分現像剤にはキャリアが含まれていないため、現像装置はトナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構などを必要とせずシンプルになるといった利点を有するが、トナーの帯電量が安定しにくいという欠点がある。
二成分現像剤を用いる場合、現像装置はトナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構などを必要とし、構造が複雑になるが、帯電安定性や高速機への適合性に優れ、高速画像形成装置やカラー画像形成装置に広く使用されている。
この際、現像槽内に配置されるトナー濃度センサ(例えば透磁率センサ)の出力値を所定の閾値と比較することにより、トナー濃度が基準濃度の範囲内であるか否かを検出し、前記出力値が所定の閾値よりも大きい場合に、トナー補給ローラを回転させて前記出力値が閾値に達するように現像槽内にトナーが補給される。
また、トナー濃度をより精度よく制御するために、画像データから算出したトナー消費量を基にトナー濃度の制御を行う方法も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
前記トナーホッパは、前記トナーカートリッジから補給されるトナーを内部に導入するためのトナー導入口と、内部のトナーを前記現像槽へ補給するためのトナー補給口と、前記トナー導入口の下方近傍位置に配置されて内部のトナーを攪拌しトナー界面を平坦化するトナー攪拌ローラと、該トナー攪拌ローラの近傍に配置されて前記トナー界面を検出するトナー界面検知センサと、このトナー界面検知センサよりも下方位置のトナー界面を検知する第2トナー界面検知センサと、前記トナー補給口の内側近傍に配置されて現像槽内にトナーを補給するトナー補給ローラとを有し、
前記トナーカートリッジは、前記トナーホッパのトナー導入口と連通するトナー供給口を有するホルダと、該ホルダにて回転可能に保持されかつ前記トナー供給口と連通可能に配置されたボトル開口部を有するトナーボトルとを有し、
前記トナー攪拌ローラの回転軸の高さが、前記トナー補給ローラの回転軸の高さと同じまたはそれよりも低く設定され、
前記駆動制御部は、前記トナーボトルを回転駆動する第1駆動系と、前記トナー攪拌ローラを回転駆動する第2駆動系と、前記トナー補給ローラを回転駆動する第3駆動系と、前記第1駆動系と第2駆動系と第3駆動系を制御しかつ第1駆動系と第3駆動系のうち少なくとも一方の駆動と第2駆動系の駆動とを同期させるよう制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記トナーホッパ内のトナー界面が前記トナー攪拌ローラの回転軸の高さと同じ第1の所定高さよりも低くなったときの前記トナー界面検知センサからの信号によって、前記第1、第2および第3駆動系を駆動して、前記トナーボトルを回転してトナーホッパ内へトナーを補給し、かつ前記トナー攪拌ローラを回転してトナーホッパ内のトナーを攪拌し平坦化し、かつ前記トナー補給ローラを回転してトナーホッパ内のトナーを現像槽内にトナーを補給するよう制御し、前記トナーホッパ内のトナー界面が前記第1の所定高さよりも低い第2の所定高さに達したときの前記第2トナー界面検知センサからの信号によって、前記トナーボトル、前記トナー攪拌ローラおよび前記トナー補給ローラの回転を停止し、かつ画像形成を中止するよう制御するよう構成された現像装置が提供される。
本発明の現像装置は、トナーおよび磁性体キャリアを含む二成分現像剤を収容する現像槽と、内部にトナーを収容しかつトナーを前記現像槽内に補給するトナーホッパと、内部にトナーを収容しかつトナーを前記トナーホッパ内に補給するトナーカートリッジとを備え、前記トナーホッパは、前記トナーカートリッジから補給されるトナーを内部に導入するためのトナー導入口と、内部のトナーを前記現像槽へ補給するためのトナー補給口と、前記トナー導入口の下方近傍位置に配置されて内部のトナーを攪拌しトナー界面を平坦化するトナー攪拌ローラと、該トナー攪拌ローラの近傍に配置されて前記トナー界面を検出するトナー界面検知センサと、前記トナー補給口の内側近傍に配置されて現像槽内にトナーを補給するトナー補給ローラとを有し、前記トナーカートリッジは、前記トナーホッパのトナー導入口と連通するトナー供給口を有するホルダと、該ホルダにて回転可能に保持されかつ前記トナー供給口と連通可能に配置されたボトル開口部を有するトナーボトルと、該トナーボトルを回転させるトナーボトル駆動機構とを有し、さらに、前記トナーボトル、前記トナー攪拌ローラおよび前記トナー補給ローラを駆動制御する駆動制御部を具備し、前記トナーホッパ内のトナー界面が所定高さよりも低くなったときの前記トナー界面検知センサからの信号によって、前記駆動制御部が前記トナーボトルを回転させて、前記ボトル開口部からトナーをトナーホッパ内へ供給することを特徴とする。
ここで、「トナー界面」とは、トナーホッパ内の空間に露出しているトナーの表層面を意味している。
本現像装置において、前記トナー攪拌ローラの回転軸の高さが、前記トナー補給ローラの回転軸の高さと同じまたはそれよりも低く、前記トナー界面の所定高さが、トナー攪拌ローラの回転軸の高さと同じであるように構成してもよい。
このようにすれば、トナー補給ローラ周辺のトナー界面をトナー補給ローラの回転軸の高さ付近に調整することができるため、トナー補給ローラ周辺のトナーにかかる圧力を和らげることができ、トナーの凝集を防止できる。つまり、トナー補給ローラ周辺のトナー界面がトナー補給ローラの回転軸よりも高い位置であると、トナー補給ローラ周辺のトナーにかかる圧力が高くなってトナーが凝集し易くなるため、これを防止することができる。
このようにすれば、トナーホッパ内へトナー補給が必要なときにトナーボトルおよびトナー攪拌ローラを同期的に回転制御し、トナーホッパ内へのトナー補給と同時にトナー界面の平坦化を行うことができ、常にトナー界面を水平状に保つことができる。この結果、トナー界面検知センサの検知精度が高まる。また、不必要なときにはトナーボトルおよびトナー攪拌ローラの回転を停止することで、トナーへのストレスを抑えることができる。また、現像槽内へのトナー補給が必要なときに、トナー搬送ローラをトナーボトルおよびトナー攪拌ローラとは独立して駆動制御することができる。
このようにすれば、現像槽内へのトナー補給が必要なときにトナー攪拌ローラが回転してトナー界面を水平状に保つことができ、回転するトナー補給ローラによって安定した補給量でトナーを現像槽へ補給することができる。
このようにすれば、トナー補給ローラ周辺のトナーにかかる圧力をさらに和らげ、トナーの凝集をより効果的に防止することができる。
このようにすれば、トナー汲み上げローラからトナー補給ローラへのトナー供給を確実かつスムースに行うことができる。
トナーカートリッジ内のトナーが無くなってトナーホッパ内へトナーが供給されなくなった場合、トナーホッパ内のトナー量が著しく少なくなるため、トナー補給ローラにより現像槽内へ補給されるトナーの補給量が低下して現像層内のトナー濃度を基準濃度に維持することができなくなる。第2トナー界面検知センサを設けることによって、トナーホッパ内のトナー量が著しく少なくなったことを検知し、現像層内のトナー濃度を基準濃度に維持できなくなる前に現像部の駆動を停止することができる。
この結果、画像濃度が低下したトナー画像を記録媒体に形成することを未然に防止することができる。また、第2トナー界面検知センサからの検知信号により、ユーザーにトナーカートリッジの交換を促すことができると共に、トナー補給ローラ、トナー攪拌ローラ等の駆動を停止させて節電し、かつトナーホッパ内のトナーを過剰に攪拌してストレスがかかることを防止することが可能となる。
このようにすれば、現像槽内のトナーが消費されてトナー濃度が基準濃度より低くなると、直ちにトナー補給ローラが回転してトナーホッパ内のトナーが現像槽内へ供給されるので、現像槽内のトナーの濃度を高精度に基準濃度に維持することができる。なお、現像槽内にトナーが補給されてもトナー濃度が平均化するまでにある程度(15秒以下)時間を要し、この間の画像濃度が基準よりも幾分低く(薄く)なるため、基準濃度を幾分高めに設定することにより早めにトナー補給を行って画像濃度が基準より低くならないようにすることが好ましい。
さらに、トナーホッパ内のトナー界面が所定高さよりも低くなったときのトナー界面検知センサからの信号によって、制御部にて第1駆動系および第2駆動系を駆動し、トナーボトルを回転してトナーホッパ内へトナーを補給すると共に、トナー攪拌ローラを回転してトナーホッパ内のトナーを攪拌し平坦化するステップをさらに含むようにしてもよい。このようにすれば、トナーホッパ内のトナー界面を平坦に維持することができ、トナー界面検知センサによって高精度にトナー界面の検知を行うことができる。
そこで、本現像装置において、前記現像槽内の湿度を検知して前記制御部に湿度検知信号を出力する湿度センサをさらに備え、前記制御部は、前記湿度センサからの湿度検知信号に基いて前記基準濃度を補正し、前記トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が補正した基準濃度より低いことを示す場合に前記第3駆動系を駆動するようにしてもよい。
このようなトナー補給は、現像槽内の湿度を湿度検知センサにて検知するステップと、制御部にて湿度センサからの湿度検知信号に基いて基準濃度を補正し、トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が補正した基準濃度より低いことを示す場合に、制御部にて第3駆動系を駆動するステップをさらに含むトナー補給方法により実行することができる。
つまり、この画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラムの帯電した表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラムの表面の静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する上述の現像装置と、感光体ドラムの表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、感光体ドラムの表面を清浄化するクリーニング装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを少なくとも備える。
以下、本発明の実施形態に係る現像装置および画像形成装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る現像装置Xを具備する画像形成装置Aを示す概略断面図であり、図2は現像装置Xを示す概略断面図である。
まず、図1を用いて画像形成装置Aの構成について説明する。
画像形成装置Aは、図外の画像読取装置にて読み込まれた画像や、当該画像形成装置Aに外部から接続された機器(例えばパーソナルコンピュータ等のホスト装置)からのデータを、前記電子写真方式により画像として記録出力するプリンタである。
画像形成装置Aは、感光体ドラム3と、感光体ドラム3の周囲に順次配置されて画像形成プロセスの各機能を担う帯電手段5、光走査ユニット11、現像装置X、転写手段6、クリーニングユニット4および除電ランプ12等の各プロセスユニットを備え、これらにより画像形成部が形成されている。
光走査ユニット11は、均一に帯電された感光体ドラム3上に光像を走査して静電潜像を書き込むものである。
現像装置Xが備える後述の現像部1は、光走査ユニット11により書き込まれた静電潜像にトナーを供給して顕像化(現像)するものである。
転写手段6は、感光体ドラム3上に顕像化されたトナー画像を記録シート上に転写するものである。
クリーニングユニット4は、感光体ドラム3上に残留したトナーを除去し、感光体ドラム3上に新たな画像を記録可能とするものである。
除電ランプ12は、感光体ドラム3の表面の電荷を除去するものである。
また、画像形成装置A内の上部には、定着装置8が配置されている。定着装置8は、定着ローラ81および加圧ローラ82を備えており、画像が転写された記録シートを順次受け入れて、定着ローラ81と加圧ローラ82等により熱と圧力により記録シート上に転写された現像画像を定着するものである。これにより、記録シート上に画像が記録される。
また、画像形成装置Aのケーシングの側壁であって、切換えゲート9を挟んで反転ローラ18の反対側には別の排紙口が設けられている。この排紙口は、両面画像形成や後処理の為に選択的に装着される図示しない記録材再供給搬送装置や後処理装置に画像形成された記録シートを送り込むためのものである。
両面画像形成を行う場合は、反転搬送されたシートは、図示しない記録材再供給搬送装置を通り、ケーシングの側壁下部に設けられた給紙口から再び画像形成装置Aに供給される。後処理が成される場合は、記録材再搬送装置から別の切換えゲートにて、図示しない中継搬送装置を介して、後処理装置に搬送され、後処理が施されるようになっている。なお、図1では、記録材再供給搬送装置および後処理装置が装着されていない場合を例示している。
以下、この画像形成装置Aに適用される現像装置Xの各種実施形態について説明する。
図2に示す実施形態1の現像装置Xは、トナーおよびキャリアからなる二成分現像剤(以下、現像剤と略称する場合がある)を収容し、感光体ドラム3にトナーを供給するものである。
現像装置Xは、現像部1と、トナー補給部2と、図示しない駆動制御部とを備える。
現像槽21は、感光体ドラム3に近接する位置に第1開口部を有すると共に、第1開口部とは反対側に第2開口部を有し、第1開口部に近接して現像ローラ24が配置され、第2開口部に近接して攪拌回転羽根22が配置されている。
現像槽21内の現像剤は、現像ローラ24と撹拌回転羽根22およびトナー攪拌ローラ23の回転により撹拌されて帯電する。さらに、現像ローラ24には、感光体ドラム3との電位差を設けるため、現像バイアス電圧が印加されている。
トナー濃度検知センサ25としては、透磁率センサが用いられており、現像槽21の底壁におけるトナー攪拌ローラ23の近傍に配置されている。
トナーホッパ7は、トナーを収容するケーシング74と、トナーカートリッジ30から補給されるトナーを内部に導入するためのケーシング74に形成されたトナー導入口Rと、内部のトナーを現像槽21へ補給するためのケーシング74に形成されたトナー補給口Qと、トナー導入口Rの下方近傍位置に配置されて内部のトナーを攪拌しトナー界面を平坦化するトナー攪拌ローラ75と、トナー攪拌ローラ75の近傍に配置されてトナー界面を検出するトナー界面検知センサ76と、トナー補給口Qの内側近傍に配置されて現像槽21内にトナーを補給するトナー補給ローラ73と、トナー補給ローラ73にトナーを搬送する搬送ローラ72と、搬送ローラ72へトナーを汲み上げるトナー汲み上げローラ71とを備えている。
また、ケーシング74の底壁において、トナー攪拌ローラ75、トナー汲み上げローラ71および搬送ローラ72の真下部分は各ローラの回転軌跡に沿うように断面円弧凹状に形成されていると共に、トナー補給口Qが形成された部分は搬送ローラ72の真下部分よりも低い位置に角溝状に形成されている。
搬送ローラ72は、回転軸に螺旋羽根が設けられたスパイラルローラが用いられている。螺旋羽根は、回転軸の一端から中間までと他端から中間までとで螺旋巻き方向が逆であり、スパイラルローラが回転することにより両端側のトナーを中央に搬送するよう構成されている。この搬送ローラ72の直径は10〜50mm程度であり、回転軸の直径は4〜10mm程度である。
なお、一部の攪拌羽根の先端には、後述する可撓性の金属片75a(例えばアルミニウム片)が固着されている。
トナー攪拌ローラ75の回転軸の高さは、トナー補給ローラ73の回転軸の高さと同じまたはそれよりも低い。また、トナー汲み上げローラ71の回転軸の高さも、トナー補給ローラ73の回転軸の高さと同じまたはそれよりも低い。また、搬送ローラ72の回転軸の高さは、トナー搬送ローラ73の回転軸の高さよりも高い。
トナー界面検知センサ76は、ケーシング74内のトナー界面の高さを検知するものであり、具体的には、トナー攪拌ローラ75と共に回転する金属片75aの先端と最も近づいたときの距離を検知することにより、トナー界面の高さ(トナー量)を検知する。
このように、金属片75aの先端はトナー界面の高さ(トナー量)によって回転軌跡が変化し、この金属片75aの回転軌跡の変化に応じた値の透磁率検知信号を透磁率センサである界面センサ76が出力する。なお、トナー攪拌ローラ75の攪拌羽根が可撓性を有する樹脂製である場合は、攪拌羽根の撓みも加わるため金属片75aの回転軌跡の変化はより大きなものとなる。
前記第1駆動系は、モータと、モータの回転力をトナーボトル32に伝達する歯車機構とを有してなる。具体的には、モータおよび歯車機構の一部の歯車は現像装置Xの外部に設けられており、歯車機構の他の歯車はトナーボトル32の軸端に一体的に取り付けられている。
トナーカートリッジ30は、画像形成装置本体内に着脱可能に装着されるものであり、装着時にはトナーボトル32側の歯車とモータ側の歯車が噛合する。
第3駆動系は、モータと、モータの回転力をトナー補給ローラ73と搬送ローラ72とトナー汲み上げローラ71に同期的に伝達する伝達機構とを有してなる。この伝達機構は、複数の歯車あるいは複数のプーリおよびこれらに巻回されたベルトを用いることができる。
また、この制御部は、第2駆動系を第3駆動系の駆動と同期的に駆動させる、つまり、第1、第2および第3駆動系を同期的に駆動させるものであってもよく、この場合、第1〜第3駆動系を1つのモータと伝達機構にて構成することができる。
さらに、制御部は、トナー濃度検知センサ25からの濃度検知信号が基準濃度よりも低いことを示す場合に第3駆動系を駆動させるものであってもよい。
図3は、制御部40の構成の一部を示すブロック図である。
制御部40は、CPU41、これにより実行されるプログラムを記憶するROM42、RAM43並びにその他周辺装置を備え、トナー濃度検知センサ25、トナー界面検知センサ76、第1〜第3駆動系等の入出力機器が接続されており、CPU41がROM42に記憶されたプログラムを実行することにより後述する各処理を実行する。
CPU41は、トナー濃度検知センサ25が出力した信号に基づいて、第3駆動系に駆動データを供給する。この駆動データは、モータの回転速度を規定する駆動周波数を特定する情報である。第3駆動系は、CPU41から供給される駆動データに基づいてモータを駆動する。モータは、一例としてパルスモータであり、トナー補給ローラ73に回転を供給する。この場合、第3駆動系は、駆動データによって特定される駆動周波数に応じたデューティ比の駆動パルスによってモータを駆動する。
現像槽21内のトナーの濃度が基準濃度よりも低い場合、トナー濃度検知センサ25により検出された透磁率検出値はトナー補給判断用の補給基準値Vrefを越える。透磁率検出値が補給基準値Vrefを越えたことは制御部40にて判定され、その後、制御部40が第3駆動系を駆動してトナー補給ローラ73が所定の回転回数または所定時間だけ回転し、現像槽21内へトナー補給が行われる。
トナー補給ローラ73の回転回数または回転時間は、トナー濃度検知センサ25による透磁率検出値と前記補給基準値(トナー濃度基準値)との比較結果に基づいて決定することができる。この際、例えば、透磁率検出値と補給基準値との差もしくは比率、あるいは透磁率検出値の単位時間内の上昇率などに応じて回転回数または回転時間を決定することができる。
この際、トナーボトル32の回転回数または回転時間は、トナー界面検知センサ76による検出値と、予め設定した透磁率基準値(トナー界面高さ基準値)との比較結果に基づいて決定することができる。
その結果、トナー補給ローラ73の回転により現像槽21へ補給されるトナーの補給量が安定化し、現像槽21内のトナーの濃度のバラツキおよび画像濃度のバラツキを抑えることができる。また、トナー汲み上げローラ71およびトナー攪拌ローラ75の回転軸の高さが、トナー補給ローラ73の回転軸の高さと同じ高さまたはそれより低い位置に設けることにより、トナー補給ローラ73の周辺におけるトナーにかかるストレス(トナーの自重による圧力)を和らげることができ、トナーの凝集を防止できる。なお、トナー攪拌ローラ75は、トナーボトル32およびトナー補給ローラ73が停止している間は同様に停止することによって、トナーへのストレスを最小限に抑えることができる。
この現像装置Xのトナー補給方法は、トナーホッパ7から現像部1へトナーを補給する場合、図2、図3および図4のフローチャートに示すように、現像槽21内のトナーの濃度をトナー濃度検知センサ25にて検知するステップと、トナー濃度検知センサ25からの濃度検知信号が基準濃度の範囲内であるか否かを制御部40にて判定するステップと、トナー濃度検知センサ25からの濃度検知信号が基準濃度より低いことを示す場合に制御部40にて第3駆動系を駆動することにより、トナー補給ローラ73を回転してトナーホッパ7から現像槽21内へトナーを補給するステップとを含む。
一方、透磁率検出値が補給基準値以下の場合は、制御部40はトナー濃度が基準濃度を満たしていると判定し、第3駆動系の停止状態を維持させ、ステップ2へ戻る。
ステップ4の後、現像部1の状態が判定され(ステップ5)、現像装置1が駆動状態である間は、現像槽21内のトナーのトナー濃度が監視され、トナー濃度が基準濃度に維持される。
一方、透磁率検出値が補給基準値以下の場合は、制御部40はトナー界面高さが基準高さ以上であると判定し、第1駆動系の停止状態を維持させる(ステップ7)。
一方、ステップ4においてトナーボトル32が停止していると判定されると、トナー補給ローラ73の状態が判定され(ステップ5)、トナー補給ローラ73が回転していれば制御部40はトナー攪拌ローラ75を回転させるよう第2駆動系を駆動制御し(ステップ6)、トナー補給ローラ73が停止していれば制御部40はトナー攪拌ローラ75を停止するよう第2駆動系を制御する(ステップ7)。
このように、トナー界面が所定の高さよりも低く、かつトナー攪拌ローラ75が回転している間は、トナーボトル32からトナーホッパ7内にトナーが補給され、トナー界面の高さが基準高さに維持される。すなわち、トナーホッパ7内のトナーの量がほぼ一定量に維持される。
その結果、トナー補給ローラ73の回転により現像槽21へ補給されるトナー補給量を安定化させ、トナー濃度のバラツキ、並びに画像濃度のバラツキを抑えることができる。
実施形態2の現像装置(図示省略)は、トナーホッパが、前記トナー界面検知センサよりも下方位置のトナー界面を検知する第2トナー界面検知センサをさらに備えている点以外は、実施形態1と同様の構成である。なお、この第2トナー界面検知センサとしても透磁率センサが用いられている。
トナーカートリッジ30によるトナーの補給量が低下し、トナーホッパ7内のトナー量が低下し、現像槽21内にトナーが一定の量で安定して補給され難くなった場合に、現像槽21内のトナーの濃度が基準濃度を下回り、画像濃度が低下して画像品質が低下するが、実施形態2によれば、第2トナー界面検知センサおよび制御部40にて画像品質が低下した画像形成を回避することができる。
なお、実施形態1の現像装置Xには第2トナー界面検知センサが設けられていないため、例えば、現像槽21内のトナーの濃度が基準濃度を所定時間以上下回ると、制御部40にて現像部1、トナーホッパ7、トナーボトル32および記録媒体の搬送駆動系等を停止させるようにしてもよい。
実施形態3の現像装置(図示省略)は、現像槽内の湿度を検知して前記制御部に湿度検知信号を出力する湿度センサをさらに備え、制御部は、前記湿度センサからの湿度検知信号に基いて基準濃度を補正し、トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が補正した基準濃度よりも低いことを示す場合に第3駆動系を駆動すること以外は、実施形態1または実施形態2と同様の構成である(図2参照)。
この場合、湿度センサの出力に応じた湿度補正値Bを予め制御部に設定入力する。湿度に対する湿度補正値Bは、例えば、湿度0〜10%のときB=−15、湿度10〜20%のときB=−10、湿度20〜30%のときB=−5、湿度30〜60%のときB=0、湿度60〜70%のときB=5、湿度70〜80%のときB=10、湿度80〜100%のときB=15のように設定する。なお、湿度補正値Bの数値は、0.02V/値数を意味する。
そして、現像部1が駆動状態であるかが判定され(ステップ3)、駆動状態であるときは実施形態1で説明したように現像槽21のトナー濃度検知センサ25からの濃度検知信号(透磁率検出値)が制御部40に入力されるため、制御部40は現像槽21内のトナー濃度と補正基準濃度Cとを比較する(ステップ4)。なお、ステップ3での制御部40による前記比較は、現像部1が停止状態であるときは行われない。
このような現像装置およびトナー補給方法によれば、低湿度環境下ではトナー濃度検知センサの基準濃度を上げる方向に補正し、高湿度環境下ではトナー濃度検知センサの基準濃度を下げる方向に補正することができるため、湿度変化によりトナー補給のタイミングのずれを修正し、現像槽内のトナーの濃度をより高精度に所望の濃度に維持することができる。
1.実施形態1および2では、トナー濃度検知センサ25にて現像槽21内のトナー濃度を検知する方法を採用し、実施形態3では、トナー濃度検知センサ25と湿度センサを併用して湿度環境に応じてトナー基準濃度を補正した上でトナー濃度を検知する方法が採用されているが、画像情報をもとに消費されるトナー量を算出してトナー濃度を求める方法を採用してもよい。
搬送ローラ72を省略する場合、トナー汲み上げローラ71とトナー補給ローラ73との間におけるケーシング74の底壁をスロープ状に形成して、トナー汲み上げローラ71にて汲み上げたトナーがトナー補給ローラ73側へ流動するように構成することが好ましい。
トナー汲み上げローラ71を省略する場合、トナー攪拌ローラ75を搬送ローラ72に近接させて配置する。
搬送ローラ72およびトナー汲み上げローラ71を省略する場合、トナー攪拌ローラ75をトナー補給ローラ73に近接させて配置する。この場合も、トナー攪拌ローラ75とトナー補給ローラ73との間におけるケーシング74の底壁をスロープ状に形成して、トナー攪拌ローラ75にて汲み上げたトナーがトナー補給ローラ73側へ流動するように構成することが好ましい。
なお、これらの場合、トナーカートリッジ30はトナー攪拌ローラ75の上方に位置させる。
2 トナー補給部
3 感光体ドラム
7 トナーホッパ
21 現像槽
22 攪拌回転羽根
23 トナー攪拌ローラ
24 現像ローラ
25 トナー濃度検知センサ
30 トナーカートリッジ
31 ホルダ
31a トナー供給口
32 トナーボトル
40 制御部
71 トナー汲み上げローラ
72 搬送ローラ
73 トナー補給ローラ
74 ケーシング
75 トナー攪拌ローラ
75a 金属片
76 トナー界面検知センサ
A 画像形成装置
Q トナー補給口
R トナー導入口
Claims (9)
- トナーおよび磁性体キャリアを含む二成分現像剤を収容する現像槽と、内部にトナーを収容しかつトナーを前記現像槽内に補給するトナーホッパと、内部にトナーを収容しかつトナーを前記トナーホッパ内に補給するトナーカートリッジと、駆動制御部とを備え、
前記トナーホッパは、前記トナーカートリッジから補給されるトナーを内部に導入するためのトナー導入口と、内部のトナーを前記現像槽へ補給するためのトナー補給口と、前記トナー導入口の下方近傍位置に配置されて内部のトナーを攪拌しトナー界面を平坦化するトナー攪拌ローラと、該トナー攪拌ローラの近傍に配置されて前記トナー界面を検出するトナー界面検知センサと、このトナー界面検知センサよりも下方位置のトナー界面を検知する第2トナー界面検知センサと、前記トナー補給口の内側近傍に配置されて現像槽内にトナーを補給するトナー補給ローラとを有し、
前記トナーカートリッジは、前記トナーホッパのトナー導入口と連通するトナー供給口を有するホルダと、該ホルダにて回転可能に保持されかつ前記トナー供給口と連通可能に配置されたボトル開口部を有するトナーボトルとを有し、
前記トナー攪拌ローラの回転軸の高さが、前記トナー補給ローラの回転軸の高さと同じまたはそれよりも低く設定され、
前記駆動制御部は、前記トナーボトルを回転駆動する第1駆動系と、前記トナー攪拌ローラを回転駆動する第2駆動系と、前記トナー補給ローラを回転駆動する第3駆動系と、前記第1駆動系と第2駆動系と第3駆動系を制御しかつ第1駆動系と第3駆動系のうち少なくとも一方の駆動と第2駆動系の駆動とを同期させるよう制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記トナーホッパ内のトナー界面が前記トナー攪拌ローラの回転軸の高さと同じ第1の所定高さよりも低くなったときの前記トナー界面検知センサからの信号によって、前記第1、第2および第3駆動系を駆動して、前記トナーボトルを回転してトナーホッパ内へトナーを補給し、かつ前記トナー攪拌ローラを回転してトナーホッパ内のトナーを攪拌し平坦化し、かつ前記トナー補給ローラを回転してトナーホッパ内のトナーを現像槽内にトナーを補給するよう制御し、前記トナーホッパ内のトナー界面が前記第1の所定高さよりも低い第2の所定高さに達したときの前記第2トナー界面検知センサからの信号によって、前記トナーボトル、前記トナー攪拌ローラおよび前記トナー補給ローラの回転を停止し、かつ画像形成を中止するよう制御するよう構成されたことを特徴とする現像装置。 - 前記トナーホッパは、前記トナー攪拌ローラと前記トナー補給ローラの間にトナー汲み上げローラをさらに有し、
前記トナー汲み上げローラの回転軸の高さが、トナー補給ローラの回転軸の高さと同じまたはそれよりも低い請求項1に記載の現像装置。 - 前記トナーホッパは、前記トナー補給ローラと前記トナー汲み上げローラの間に搬送ローラをさらに有する請求項2に記載の現像装置。
- 前記現像槽内のトナーの濃度を検知して前記制御部に濃度検知信号を出力するトナー濃度検知センサをさらに備え、
前記制御部は、前記トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が基準濃度よりも低いことを示す場合に前記第3駆動系を駆動する請求項1〜3のいずれか1つに記載の現像装置 - 前記現像槽内の湿度を検知して前記制御部に湿度検知信号を出力する湿度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記湿度センサからの湿度検知信号に基いて前記基準濃度を補正し、前記トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が補正した基準濃度よりも低いことを示す場合に前記第3駆動系を駆動する請求項4に記載の現像装置。 - 前記請求項4に記載の現像装置のトナー補給方法であって、
前記現像槽内のトナーの濃度を前記トナー濃度検知センサにて検知するステップと、
トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が基準濃度の範囲内であるか否かを前記制御部にて判定するステップと、
トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が基準濃度より低いことを示す場合に制御部にて前記第3駆動系を駆動することにより、前記トナー補給ローラを回転して前記トナーホッパから前記現像槽内へトナーを補給するステップとを含むトナー補給方法。 - 前記トナーホッパ内のトナー界面が所定高さよりも低くなったときの前記トナー界面検知センサからの信号によって、前記制御部にて前記第1駆動系および第2駆動系を駆動し、前記トナーボトルを回転してトナーホッパ内へトナーを補給すると共に、トナー攪拌ローラを回転してトナーホッパ内のトナーを攪拌し平坦化するステップをさらに含む請求項6に記載のトナー補給方法。
- 前記現像装置が、前記現像槽内の湿度を検知して前記制御部に湿度検知信号を出力する湿度センサをさらに備えたトナー補給方法であって、
前記現像槽内の湿度を前記湿度検知センサにて検知するステップと、
前記制御部にて湿度センサからの湿度検知信号に基いて前記基準濃度を補正し、前記トナー濃度検知センサからの濃度検知信号が補正した基準濃度より低いことを示す場合に、制御部にて前記第3駆動系を駆動するステップをさらに含む請求項6または7に記載のトナー補給方法。 - 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置と、前記感光体ドラムの帯電した表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記感光体ドラムの表面の静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する前記請求項1〜5のいずれか1つに記載の現像装置と、前記感光体ドラムの表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記感光体ドラムの表面を清浄化するクリーニング装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置。
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