JP5757912B2

JP5757912B2 - 現像装置及びそれを備えた画像形成装置

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Publication number: JP5757912B2
Application number: JP2012109387A
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Inventors: 和久近藤
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Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2032-05-11
Also published as: JP2013238633A

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置においては、静電潜像を形成した像担持体上に現像装置からトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像している。カラー画像形成装置では、感光体ドラムや感光体ベルト等の像担持体に対して現像装置が接離可能に設けられているものがある。例えば特許文献１に記載の現像装置は、感光体ベルトにトナーを供給する現像ローラーと、現像ローラーにトナーを供給するトナー供給ローラーと、トナーを撹拌するアジテーターとを備える。現像装置が感光体ベルトに対して上下方向に接離可能であるように、現像ローラー、アジテーター等を支持する現像容器には、装置本体に対して上下方向に摺動する摺動部材が設けられている。この現像装置の重心を現像容器の中心よりも低い位置とし、また、摺動部材を現像装置の重心より低い位置とする構成とし、現像装置が上下移動する場合や、現像ローラー、アジテーター等が回転して現像する場合、摺動部材を中心に回動する振動を発生し難くし、現像時の画像の乱れを防止している。

また、特許文献２に記載の画像形成装置は、トナー補給容器と一体化され現像ローラーを回転可能に保持する現像容器と、像担持体を回転可能に保持するクリーニング容器とを結合して構成される。像担持体と現像ローラーとの間を所定の間隔で保持して、現像容器とクリーニング容器とを結合構成とするために、現像容器とクリーニング容器との間に引張バネを張架して両容器を加圧している。そして、クリーニング容器の上面からアーム部が現像容器側に向かって一体に水平に延設され、現像容器の上面にはリブが設けられ、現像容器の上面でリブとアーム部が回動可能に結合されている。この構成によって、クリーニング容器に対する現像容器の回動中心が現像容器の重心を通る垂線上に位置するため回動中心回りのモーメントは０（零）となり、トナー量が多い使用初期において両容器の加圧力が過大となる状態がなくなり、スペーサ部材が過大な加圧力によって変形することがなく、画像乱れの発生を防いでいる。

特開平９−１９７８２６号公報（段落［００３９］〜［００４２］、第２図）特開平７−１４６６３４号公報（段落［００１９］〜［００２５］、第１図）

しかしながら、特許文献１記載の現像装置では、現像装置の重心を現像容器の中心よりも低い位置とする構成であるので、装置のレイアウトに制約があり、装置の小型化が難しかった。また、現像装置の重心を現像容器の中心よりも低い位置する構成では、駆動源に接続されている駆動ギア等を回転させてアジテーター及び現像ローラーを回転させるとき、現像装置の振動を取り除くことはまだ不十分であった。

また、特許文献２記載の画像形成装置では、駆動源に接続されている駆動ギア等を回転させて現像ローラーを回転させるとき、現像装置の振動を取り除くことは難しいという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、現像ローラー及び撹拌部材を回転駆動したとき、回転駆動による現像装置の振動を抑える現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１の発明は、トナーを収容する現像容器と、該現像容器内でトナーを撹拌及び搬送する撹拌部材と、該撹拌部材から搬送されたトナーを像担持体に供給する現像ローラーと、駆動源からの回転力を前記撹拌部材及び前記現像ローラーに伝達する駆動軸と、を有する現像装置において、前記現像装置の重心を通り前記現像装置の長手方向に延びる慣性主軸が前記駆動軸の軸径内に位置するように構成されることを特徴としている。

また、第２の発明は、前記現像装置において、前記慣性主軸を前記駆動軸の軸径内に位置させるための、所定の質量を有する均衡部材を配設したことを特徴としている。

また、第３の発明の画像形成装置は、トナーを収容する現像容器と、該現像容器内でトナーを撹拌及び搬送する撹拌部材と、該撹拌部材から搬送されたトナーを像担持体に供給する現像ローラーと、駆動源からの回転力を前記撹拌部材及び前記現像ローラーに伝達する駆動軸と、を有する着脱可能な現像装置と、所定の質量を有する上下方向に移動可能な均衡部材と、を備える画像形成装置であって、前記現像装置を装着することで、前記均衡部材が前記現像装置の所定の位置に保持され、前記現像装置の重心を通り前記現像装置の長手方向に延びる慣性主軸が前記駆動軸の軸径内に位置することを特徴としている。

また、第４の発明の画像形成装置は、トナーを収容する現像容器と、該現像容器内でトナーを撹拌及び搬送する撹拌部材と、該撹拌部材から搬送されたトナーを像担持体に供給する現像ローラーと、駆動源からの回転力を前記撹拌部材及び前記現像ローラーに伝達する駆動軸と、前記現像容器に対し着脱可能であり、前記現像容器内に補給するトナーを貯留するトナー補給容器と、所定の質量を有する上下方向に移動可能な均衡部材と、を有する現像装置と、前記均衡部材を上下方向に移動させる駆動手段と、トナーを満杯にした前記トナー補給容器を装着した時からの累計印字時間或いは累計印刷枚数を累計する印刷計数手段と、該印刷計数手段の累計印字時間或いは累計印刷枚数に基づいて前記駆動手段を駆動させて、前記現像装置の重心を通り前記現像装置の長手方向に延びる慣性主軸が前記駆動軸の軸径内に位置するように制御する制御手段と、を備えるとしている。

また、第５の発明の画像形成装置は、トナーを収容する現像容器と、該現像容器内でトナーを撹拌及び搬送する撹拌部材と、該撹拌部材から搬送されたトナーを像担持体に供給する現像ローラーと、駆動源からの回転力を前記撹拌部材及び前記現像ローラーに伝達する駆動軸と、前記現像容器に補給するトナーを貯留するトナー補給容器と、所定の質量を有する上下方向に移動可能で且つ水平方向に揺動可能な均衡部材と、を有する現像装置と、前記均衡部材を上下方向に移動させるとともに下端を中心に水平方向に揺動させる駆動手段と、前記現像装置の所定の位置に配設され前記現像装置の重量を測定する複数の重量センサーと、該複数の重量センサーの出力に基づいて前記現像装置の重心位置を算出し、該重心位置に応じて前記駆動手段を駆動させて、前記現像装置の重心を通り前記現像装置の長手方向に延びる慣性主軸が前記駆動軸の軸径内に位置するように制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。

第１の発明によれば、現像装置の重心を通り現像装置の長手方向に延びる慣性主軸が駆動軸の軸径内に位置するように構成されることにより、撹拌部材及び現像ローラーを回転させる駆動軸が安定して回転し、現像装置を振動させようとする回転モーメントが抑えられる。

本発明の実施形態に係る現像装置を備える画像形成装置を概略的に示す断面図本発明の第１実施形態に係る現像装置を概略的に示す断面図第１実施形態に係る現像装置の駆動軸の配置を概略的に示す側面図第２実施形態に係る均衡部材を設けた現像装置を概略的に示す側面図第３実施形態に係る画像形成装置の均衡部材を保持した現像装置を概略的に示す側面図第４実施形態に係るトナー補給容器のトナー量に応じて均衡部材を移動させる画像形成装置を概略的に示す側面図第５実施形態に係る重量センサーを設けた現像装置を概略的に示す平面図第５実施形態に係るトナー補給容器の重量に応じて均衡部材を作動させる画像形成装置を概略的に示す側面図

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１は、本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の概略構成を断面図である。画像形成装置１は、その下部に配設された給紙部２と、給紙部２の右側方に配設された用紙搬送部３と、給紙部２の上方に配設された画像形成部４と、画像形成部４の用紙排出側に配設された定着部５と、画像形成部４及び定着部５の上方に配設された画像読取部６と、トナー補給容器１２０とを備えている。

給紙部２は、用紙９を収容する複数の給紙カセット７を備えており、給紙ローラー８により複数の給紙カセット７のうち選択された給紙カセット７から用紙９を１枚ずつ用紙搬送部３に送り出す。

用紙搬送部３に送られた用紙９は、画像形成部４に向けて用紙搬送経路１０を搬送させられる。画像形成部４は、電子写真プロセスによって、用紙９にトナー像を形成するものであり、図１の矢印方向に回転可能に支持された感光体１１と、この感光体１１の周囲にその回転方向に沿って、帯電部１２、露光部１３、現像装置１４、転写部１５、クリーニング部１６、及び除電部１７を備えている。

帯電部１２は、高電圧を印加される帯電ワイヤを備えており、この帯電ワイヤからのコロナ放電によって感光体１１表面に所定電位を与えると、感光体１１表面が一様に帯電させられる。そして、画像読取部６によって読み取られた原稿の画像データに基づく光が、露光部１３により感光体１１に照射されると、感光体１１の表面電位が選択的に減衰され、感光体１１表面に静電潜像が形成される。

次いで、現像装置１４が感光体１１表面にトナーを供給し、感光体１１表面の静電潜像がトナー像に現像される。感光体１１表面のトナー像が転写部１５によって感光体１１と転写部１５との間に搬送された用紙９に転写される。現像により現像装置１４のトナーが消費されると、トナー補給容器１２０からトナーが補給される。

トナー像が転写された用紙９は、画像形成部４の用紙搬送方向の下流側に配置された定着部５に向けて搬送される。定着部５では、熱源によって加熱される加熱ローラー１８及び加熱ローラー１８に圧接する加圧ローラー１９によって用紙９が加熱加圧され、用紙９上にトナー像が溶融定着される。次いで、トナー像が定着された用紙９は、排出ローラー対２０によって排出トレイ２１上に排出される。

転写部１５によって用紙９が転写された後、感光体１１表面に残留しているトナーは、クリーニング部１６により除去され、また感光体１１表面の残留電荷は除電部１７により除去される。そして、感光体１１は帯電部１２によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。

図２は、上述の画像形成装置１に用いられる本発明の第１実施形態に係る現像装置１４の構成を示す断面図である。

現像装置１４は、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を収容する現像容器２２と、この現像剤を撹拌、搬送する第１撹拌部材２３及び第２撹拌部材２４と、現像ローラー２７と、規制部材２８と、トナー濃度センサー３７と、トナー補給容器１２０とを備える。

現像容器２２は、現像装置１４の外郭を構成し、その下部から突出する仕切り部２２ｂによって第１搬送路２２ｃ及び第２搬送路２２ｄに区分され、第１搬送路２２ｃ及び第２搬送路２２ｄには現像剤が収容される。また、現像容器２２は、第１及び第２撹拌部材２３、２４と現像ローラー２７を回転可能に保持し、規制部材２８を一体に保持している。さらに、現像容器２２の上壁には、トナー補給容器１２０からトナーの補給を可能とする補給口４２が設けられる。

第１撹拌部材２３は第１搬送路２２ｃ内に設けられ、第２撹拌部材２４は第２搬送路２２ｄ内に設けられる。第１及び第２撹拌部材２３、２４は現像剤を撹拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させ、これによりトナーは磁性キャリアに保持される。第１撹拌部材２３の回転によって第１搬送路２２ｃ内を現像剤が撹拌されながら搬送され、仕切り部２２ｂの長手方向（図２の紙面の表裏面方向）の両端部側に設けた連通部（図略）から第２搬送路２２ｄに搬送される。そして、第２撹拌部材２４の回転によって第２搬送路２２ｄ内を現像剤が撹拌されながら搬送され、第２撹拌部材２４から現像ローラー２７に供給される。

現像ローラー２７は、固定磁石体２５と現像スリーブ２６とを備える。現像スリーブ２６は、円筒状の非磁性材からなり、第２撹拌部材２４に隣接する位置で現像容器２２に回転可能に支持される。固定磁石体２５は、現像スリーブ２６内に固設される永久磁石からなり、現像スリーブ２６に向けて磁界を発生する。また、現像ローラー２７は、像担持体である感光体１１に一定の間隔を隔てて対向している。この対向する領域は、現像スリーブ２６上に担持されている現像剤を感光体１１に向けて供給するための現像領域Ｄとなっている。さらに、現像スリーブ２６には、トナーを感光体１１に供給するために、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス２９が印加される。

規制部材２８は、現像スリーブ２６表面に担持される現像剤を所定の層厚に規制するものであり、ブレード状をなし現像スリーブ２６の略上方で現像スリーブ２６表面との間に所定間隔を隔てて、現像容器２２に取り付けられる。

現像スリーブ２６内の固定磁石体２５の磁力により、第２撹拌部材２４から供給された現像剤が現像スリーブ２６表面に担持される。担持された現像剤は、規制部材２８により所定の層厚に規制され、現像スリーブ２６の矢印方向の回転により、現像流域Ｄに向けて搬送される。現像スリーブ２６に現像バイアス２９が印加されることにより、現像領域Ｄにおいて現像スリーブ２６と感光体１１との間に電位差が発生し、現像スリーブ２６上のトナーは感光体１１に供給され、感光体１１上の静電潜像はトナー像に現像される。

また、第１搬送路２２ｃの右側壁には、現像容器２２内に収容される現像剤のトナー濃度を検知するためのトナー濃度センサー３７が配設される。トナー濃度センサー３７は、一定時間間隔で現像容器２２内の現像剤の透磁率を検知し、この透磁率に基づいて現像容器２２内に収容された現像剤のトナーと磁性キャリアとの混合比（トナー濃度）を検知する。トナー濃度センサー３７によって現像容器２２内のトナー濃度が検知され、現像容器２２内のトナー濃度が所定値以下になった場合、トナー補給容器１２０から現像容器２２内にトナーが補給される。

トナー補給容器１２０は、現像容器２２にトナーを補給するためのものであり、現像容器２２の上側に配設される。トナー補給容器１２０内には搬送スクリュー１２２が設けられる。搬送スクリュー１２２は、トナー補給容器１２０内の底部に長手方向に延びて設けられ、軸部の周りに一定のピッチで螺旋状に形成される螺旋羽根を有する。搬送スクリュー１２２の一端部には送出口１２０ａが対向して配置される。搬送スクリュー１２２が回転することで、トナー補給容器１２０内のトナーが送出口１２０ａに向かって搬送され、送出口１２０ａから現像容器２２の補給口４２を介して現像容器２２内にトナーが供給される。

上記構成の現像装置１４の重心Ｇは、現像容器２２０の仕切り部２２ｂの下方に位置する。この現像装置１４には、現像装置１４の重心Ｇを通り現像装置１４の長手方向（図２の紙面表裏方向）に延びる慣性主軸Ｉが形成される。本実施形態では、現像ローラー２７と第１及び第２撹拌部材２３、２４を回転させる共通の駆動軸の軸径内に上記の慣性主軸Ｉが位置するように構成される。この構成によって、モーター等の駆動源により駆動軸が回転駆動したとき、駆動軸の回転駆動による現像装置１４の回転モーメントが抑えられるため、現像装置１４の駆動よる振動が抑えられ、さらに現像装置１４の駆動が画像形成装置１に伝わり難くなり画像形成装置１の振動が抑えられる。

駆動軸の詳しい配置構成を図３に示す。図３は駆動軸及び駆動軸によって回転する第１実施形態の現像装置１４のギア列の配置を概略的に示す側面図である。

現像容器２２の側壁面には、現像ローラー２７、第１及び第２撹拌部材２３、２４（図２参照）を回転させる複数のギアが回転可能に取り付けられる。第１撹拌ギア５４は第１撹拌軸２３ａを介して第１撹拌部材２３を回転させ、また第２撹拌ギア５６は第２撹拌軸２４ａを介して第２撹拌部材２４を回転させ、さらに現像ギア５７は現像軸２７ａを介して現像ローラー２７を回転させる。

第１撹拌ギア５４は中継ギア５５に噛合し、中継ギア５５は第２撹拌ギア５６と同軸に設けられ、また現像ギア５７は第２撹拌ギア５６に噛合する。第２撹拌ギア５６は駆動ギア５３に噛合し、駆動ギア５３の駆動軸５１は図示しないモーター等の駆動源に接続される。駆動軸５１は所定の軸径を有するが、現像装置１４の長手方向に延びる慣性主軸Ｉが駆動軸５１の軸径内に位置するように配置される。

従って、モーター駆動によって駆動軸５１が回転すると、駆動ギア５３が回転し、さらに第２撹拌ギア５６が回転することで、第２撹拌部材２４が回転する。第２撹拌ギア５６の回転によって、中継ギア５５を介して第１撹拌ギア５４が回転し、第１撹拌部材２３が回転する。また第２撹拌ギア５６の回転によって、現像ギア５７が回転し、現像ローラー２７が回転する。現像ローラー２７、第１及び第２撹拌部材２３、２４が回転する場合、慣性主軸Ｉが駆動軸５１の軸径内に位置することで駆動軸５１が安定して回転し、現像装置１４を振動させようとする回転モーメントが抑えられる。さらに現像装置１４の振動が抑えられるため、画像形成装置１の振動も抑えられる。

尚、上記実施形態の駆動軸５１及びギア列５３〜５７を介してトナー補給容器１２０の搬送スクリュー１２２（図２参照）を回転駆動させる構成にしてもよい。また、上記実施形態の中継ギア５５に替えて、第１撹拌ギア５４及び第２撹拌ギア５６に噛合するアイドルギアを設けて、アイドルギアによって第１撹拌ギア５４を回転させる構成であってもよい。これらの場合も、上記実施形態と同様の効果を奏する。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る均衡部材を設けた現像装置を概略的に示す側面図である。第１実施形態と異なる駆動軸５１の配置及び均衡部材７１について説明し、以降、第１実施形態と同じ部分の説明を省略する。

第２実施形態における現像装置１４は、第１実施形態と同様に現像容器２２、トナー補給容器１２０、現像ローラー２７、第１及び第２撹拌部材２３、２４を備え、この現像装置１４の重心Ｇを通り現像装置１４の長手方向に延びる慣性主軸Ｉａが現像容器２２の仕切り部２２ｂの下方に位置する。

現像容器２２の側壁面には、現像ギア５７、第１撹拌ギア５４、第２撹拌ギア５６が回転可能に取り付けられる。第２撹拌ギア５６が第１撹拌ギア５４に噛合し第１撹拌ギア５４が現像ギア５７に噛合する。図示しない側板には駆動ギア５３及びアイドルギア５８が回転可能に取り付けられる。駆動ギア５３及びアイドルギア５８は現像容器２２の右上側に配設され、アイドルギア５８は第１撹拌ギア５４に噛合するとともに駆動ギア５３に噛合している。駆動ギア５３の駆動軸５１は図示しないモーター等の駆動源に接続される。

現像装置１４の慣性主軸Ｉａに対して、駆動軸５１は右上側の離間した位置に配置されており、この配置ではモーターにより駆動軸５１を回転駆動させると、慣性主軸Ｉａに対して比較的に大きな回転モーメントが作用し、現像装置１４が振動する。

そこで、現像装置１４の慣性主軸Ｉａが駆動軸５１の軸径内に位置するように、現像容器２２に所定の質量を有する均衡部材７１を取り付ける。均衡部材７１が現像容器２２の所定の位置に取り付けられることで、慣性主軸Ｉａが慣性主軸Ｉｂに移動し、慣性主軸Ｉｂは駆動軸５１の軸径内に位置する。

従って、モーター駆動によって駆動軸５１が回転すると、駆動ギア５３が回転し、駆動ギア５３の回転力がアイドルギア５８、第１撹拌ギア５４、第２撹拌ギア５６及び現像ギア５７の順に伝達され、現像ローラー２７、第１及び第２撹拌部材２３、２４が回転する。現像ローラー２７、第１及び第２撹拌部材２３、２４が回転する場合、慣性主軸Ｉｂが駆動軸５１の軸径内に位置することで駆動軸５１が安定して回転し、現像装置１４を振動させようとする回転モーメントが抑えられる。さらに現像装置１４の振動が抑えられるため、画像形成装置１の振動も抑えられる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る均衡部材を保持した現像装置を概略的に示す側面図である。第３実施形態は、現像装置１４の画像形成装置１への装着にともない、現像装置１４が画像形成装置１に設けられた均衡部材７１を保持する構成である。尚、第３実施形態では、現像ローラー２７と第１及び第２撹拌部材２３、２４を回転させるギア列及び駆動軸５１が第２実施形態と同じ配置、構成であり、また、現像装置１４そのものの慣性主軸Ｉａが第２実施形態と同じ位置に配置されるものとする。

画像形成装置１の装置本体１ａには、所定の質量を有する均衡部材７１が吊り紐７２によって上下方向に移動可能に支持される。均衡部材７１は現像装置１４の近傍の所定位置に配設される。

現像装置１４は画像形成装置１から着脱可能に配設され、トナー補給容器１２０内のトナーを所定量まで使うと、現像装置１４を画像形成装置１から取り外しトナー補給容器１２０内にトナーを充填するか、或いは新しい現像装置１４に交換して画像形成装置１に装着する。現像容器２２には持ち上げ部７３が突出して設けられ、現像装置１４を画像形成装置１に装着した状態で、持ち上げ部７３は均衡部材７１に対向し均衡部材７１を保持する。

現像装置１４を画像形成装置１から取り外した場合、均衡部材７１は吊り紐７２によって吊り下げられた状態（図５の均衡部材７１が下側に下がった状態）で保持されている。現像装置１４を画像形成装置１に装着すると、持ち上げ部７３は均衡部材７１の下方に入り込み、均衡部材７１を持ち上げる。そして、吊り紐７２を弛ませた状態で均衡部材７１を保持する（図５の状態）。現像装置１４が均衡部材７１を保持した状態では、慣性主軸Ｉａが慣性主軸Ｉｂに移動し、慣性主軸Ｉｂは駆動軸５１の軸径内に位置する。

従って、モーター駆動によって駆動軸５１が回転すると、駆動ギア５３が回転し、駆動ギア５３の回転力がアイドルギア５８、第１撹拌ギア５４、第２撹拌ギア５６及び現像ギア５７の順に伝達され、現像ローラー２７、第１及び第２撹拌部材２３、２４が回転する。現像ローラー２７、第１及び第２撹拌部材２３、２４が回転する場合、慣性主軸Ｉｂが駆動軸５１の軸径内に位置することで駆動軸５１が安定して回転し、現像装置１４を振動させようとする回転モーメントが抑えられる。さらに現像装置１４の振動が抑えられるため、画像形成装置１の振動もが抑えられる。

尚、上記実施形態の持ち上げ部７３は、現像装置１４の挿入側先端部をスロープ形状として、均衡部材７１を持ち上げるときに、均衡部材７１の下方に入り込み易くしてもよい。また、均衡部材７１を吊り紐７２によって吊り下げる構成に替えて、均衡部材７１が装置本体１ａに設けた台座に載せられ、現像装置１４を画像形成装置１に装着すると、持ち上げ部７３が台座と均衡部材７１の下面部との間に入り込み、均衡部材７１を持ち上げ保持する構成であってもよい。

（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態に係る現像装置１４とその周辺の構成を示す側面図である。第４実施形態は、トナー補給容器１２０のトナー量に応じて均衡部材７１を移動させる構成を備えるものであり、多量の印刷が可能である高速の画像形成装置に適する。第１〜第３実施形態では、トナー補給容器１２０の容量が比較的に小さく、重心位置を設定する際にトナー補給容器１２０内のトナー量の変化の影響は小さいが、第４実施形態では、トナー補給容器１２０に多量のトナーを貯留しているため、そのトナー重量の変化を無視することができない場合である。尚、第４実施形態では、現像ローラー２７と第１及び第２撹拌部材２３、２４を回転させるギア列及び駆動軸５１は第２、３実施形態と同じ配置、構成である。

本実施形態において、トナー補給容器１２０がトナーで満杯である場合、及びトナー補給容器１２０のトナーが空に近い場合では、現像装置１４の重心位置が変化する。トナーが満杯であるときには重心は上側に位置にするが、トナーが空に近くなると重心は下側に位置する。従って、トナー補給容器１２０がトナーで満杯であるとき、現像装置１４の重心を通る慣性主軸Ｉａ１は最も上側の位置にあり、トナー補給容器１２０内のトナーが減少するのに伴って慣性主軸が下側に下がり、トナー補給容器１２０のトナーが略空になり交換が必要である状態になると、慣性主軸Ｉａ２は最も下側の位置にある。

現像容器２２の外壁には、上下方向に移動可能で且つ回転できない均衡部材７１が設けられる。均衡部材７１は駆動手段によって図６の実線位置と破線位置の間を上下移動させられる。駆動手段は、送りネジ部材７５と、ギア７６、７７及びモーター７８を備える。

送りネジ部材７５は、棒状であって画像形成装置１の装置本体１ａに回転可能に立設され、均衡部材７１の雌ネジに螺合する。送りネジ部材７５が回転すると、送りネジ部材７５と均衡部材７１の螺合によって均衡部材７１は上下方向に移動させられる。

送りネジ部材７５の下方にはギア７６が固着され、ギア７６はモーター７８によって回転させられるギア７７に噛合する。モーター７８が正方向に回転駆動すると、ギア７７、７８を介して送りネジ部材７５が正方向に回転し、送りネジ部材７５の回転によって均衡部材７１は上昇し実線位置から破線位置まで移動する。モーター７８が逆方向に回転駆動すると、ギア７６、７７を介して送りネジ部材７５が逆方向に回転し、送りネジ部材７５の回転によって均衡部材７１は下降し破線位置から実線位置まで移動する。

モーター７８は制御部９１に接続される。制御部９１は、モーター７８とともに印刷計数部９２を接続し、マイクロコンピュータ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶素子等で構成される。制御部９１は、記憶素子に設定されたプログラム及びデータを参照し、印刷計数部９２から入力される印字時間のデータに基づいてモーター７８の回転方向と回転量を制御する。

印刷計数部９２は、トナーを満杯にしたトナー補給容器１２０を画像形成装置１に装着したときから、印刷される毎に印字時間を計数及び累計しその累計印字時間を制御部９１に出力する。

制御部９１は、印刷計数部９２から入力される累計印字時間に基づいて、トナー補給容器１２０内のトナー量を算出し、さらにその算出結果からモーター７８の駆動量を算出する。具体的には、トナー補給容器１２０がトナーで満杯であるとき、均衡部材７１が実線位置に保持されようにモーター７８を駆動制御し、トナー補給容器１２０内のトナーが減少するのに伴って、均衡部材７１が実線位置から上側に移動するようにモーター７８を駆動制御し、さらにトナー補給容器１２０のトナーが略空になったとき、均衡部材７１が破線位置に保持されるようにモーター７８を駆動制御する。

制御部９１の上記制御によって、トナー補給容器１２０がトナーで満杯であるとき、均衡部材７１を取り付けていない場合の現像装置１４の慣性主軸Ｉａ１は慣性主軸Ｉｂに移動し、慣性主軸Ｉｂは駆動軸５１の軸径内に位置することになる。また、トナー補給容器１２０のトナーが略空になったとき、均衡部材７１を取り付けていない場合の現像装置１４の慣性主軸Ｉａ２は慣性主軸Ｉｂに移動する。さらに、トナー補給容器１２０内のトナーが減少（累計印字時間の増加）するのに伴って、慣性主軸は慣性主軸Ｉａ１から慣性主軸Ｉａ２に移動するが、均衡部材７１が徐々に上昇するため慣性主軸は常に慣性主軸Ｉｂに保持される。

従って、トナー補給容器１２０のトナー量が変化しても、慣性主軸Ｉｂが駆動軸５１の軸径内に位置することで駆動軸５１が安定して回転し、現像装置１４を振動させようとする回転モーメントが抑えられる。さらに現像装置１４の駆動が画像形成装置１に伝わり難くなり画像形成装置１の振動が抑えられる。

尚、上記実施形態では、印刷計数部９２が累計印字時間を制御部９１に出力する構成を示したが、本発明はこれに限らず、印刷計数部９２が累計印刷枚数を制御部９１に出力し、制御部９１が累計印刷枚数に基づいてモーター７８を駆動制御する構成として、慣性主軸Ｉｂを駆動軸５１の軸径内に位置させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では駆動手段としてモーター７８によって回転させられる送りネジ部材７５を用いたが、送りネジ部材７５に替えて別の部材で構成してのよい。例えば、上下方向に移動可能な均衡部材の下面を保持する作動部材が、モーター等の駆動源によって上下方向に移動する構成であってもよい。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態に係る発明は、トナー補給容器１２０のトナー量に応じて均衡部材７１を移動させる構成を備えるものであり、多量の印刷が可能である高速の画像形成装置に適する。第５実施形態は、第４実施形態と同様に均衡部材７１が上下方向に移動するが、さらに均衡部材７１が水平方向に揺動する点が第４実施形態と異なる。図７は重量センサーを設けた現像装置を概略的に示す平面図であり、図８は均衡部材を作動させる構成を示す側面図である。尚、第５実施形態では、現像ローラー２７、第１及び第２撹拌部材２３、２４を回転させるギア列及び駆動軸５１は第４実施形態と同じ配置、構成である。

本実施形態において、トナー補給容器１２０がトナーで満杯である場合、及びトナー補給容器１２０のトナーが空に近い場合では、現像装置１４の重心位置が変化し、トナーが満杯であるときには重心は上側に位置にするが、トナーが空に近くなると重心は下側に位置する。さらにトナー補給容器１２０内に貯留されたトナー量が長手方向（図８の紙面表裏方向）に偏ると、現像装置１４の重心位置が現像装置１４の長手方向に変動する。

そこで図７に示すように、トナー補給容器１２０内のトナー量の変化に応じた重心位置を検知するために複数（本実施形態では三つ）の重量センサー９４が設けられる。重量センサー９４は歪ゲージ等からなり現像装置１４の下面に配設される。現像装置１４の長手方向（図７の上下方向）の両端の角部に二つの重量センサー９４が配置され、長手方向に延びる他側辺の中央部に一つの重量センサー９４が配置される。

図８に示すように、複数の重量センサー９４の検知結果が制御部９１に入力される。制御部９１は、各重量センサー９４の検知結果（重量データ）と各重量センサー９４の配置位置に基づいて、上下方向の重心位置を及び長手方向における重心位置を算出する。

また、制御部９１は、均衡部材７１を上下方向へ移動させるとともに水平方向に揺動させるために、算出した重心位置データに基づいて駆動手段を制御する。駆動手段は、送りネジ部材８０と、ギア７６、７７とモーター７８及び揺動モーター８１を備える。

送りネジ部材８０は、棒状にて回転可能で且つ水平方向に揺動可能に画像形成装置１に立設され、均衡部材７１の雌ネジに螺合する。送りネジ部材８０が回転すると、送りネジ部材８０と均衡部材７１の螺合によって均衡部材７１は上下方向に移動させられる。また、送りネジ部材８０が図８の紙面表裏方向に揺動すると、均衡部材７１は送りネジ部材８０と同様に搖動する。尚、揺動部材７１は現像容器２２外壁の長手方向の中央部に上下方向に移動可能で且つ水平方向に揺動可能に設けられる。

送りネジ部材８０の下方にはギア７６が固着され、ギア７６はモーター７８によって回転させられるギア７７に噛合する。モーター７８が正方向に回転駆動すると、ギア７７、７８を介して送りネジ部材８０が正方向に回転し、送りネジ部材８０の回転によって均衡部材７１は上昇し実線位置から破線位置まで移動する。モーター７８が逆方向に回転駆動すると、ギア７６、７７を介して送りネジ部材８０が逆方向に回転し、送りネジ部材８０の回転によって均衡部材７１は下降し破線位置から実線位置まで移動する。

また、送りネジ部材８０の揺動支点８２には、送りネジ部材８０を揺動させる揺動モーター８１が設けられ、送りネジ部材８０はギア７６、７７の噛合状態を維持しながら揺動モーター８１の正回転駆動によって一方側に搖動する一方、揺動モーター８１の逆回転駆動によって他方側に搖動する。送りネジ部材８０が揺動することで、均衡部材７１は図８の紙面表裏方向に揺動する。

制御部９１は、重量センサー９４から入力される重量データに基づいて、現像装置１４の重心位置を算出し、重心位置データからモーター７８及び揺動モーター８１の駆動量を算出する。

具体的には、制御部９１は、上下方向の重心位置の算出結果に基づいて、均衡部材７１を取り付けていない場合の現像装置１４の重心がＧ１（慣性主軸はＩａ１）であるとき、均衡部材７１が実線位置に保持されようにモーター７８を制御し、また、上記同様の現像装置１４の重心の下降に伴って、均衡部材７１が実線位置から上側に移動するようにモーター７８を制御し、さらに上記同様の現像装置１４の重心がＧ２（慣性主軸はＩａ２）であるとき、均衡部材７１が破線位置に保持されるようにモーター７８を制御する。

また、制御部９１は、重量センサー９４による長手方向の重心位置の算出結果に基づいて、現像装置１４の長手方向の重心位置が中央部から偏っている場合、その偏りを矯正する方向に揺動モーター８１を駆動する。

制御部９１の上記制御によって、現像装置１４の重心が上下方向に変動したとき、均衡部材７１を取り付けていない場合の現像装置１４の慣性主軸Ｉａ１、Ｉａ２は慣性主軸Ｉｂに移動し、慣性主軸Ｉｂは駆動軸５１の軸径内に位置することになる。また、トナー補給容器１２０内のトナーが減少するのに伴って、慣性主軸は慣性主軸Ｉａ１から慣性主軸Ｉａ２に移動しても、慣性主軸は常に慣性主軸Ｉｂに保持される。また、現像装置１４の重心が長手方向に偏っているとき、重心位置を長手方向の中央部に移動させる。

従って、トナー補給容器１２０のトナー量が変化しても、またトナー補給容器１２０内でトナーが偏在しても、慣性主軸Ｉｂが駆動軸５１の軸径内に位置することで駆動軸５１が安定して回転し、現像装置１４を振動させようとする回転モーメントが抑えられる。さらに現像装置１４の駆動が画像形成装置１に伝わり難くなり画像形成装置１の振動が抑えられる。

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができる。

１画像形成装置
１ａ装置本体
１１感光体
１４現像装置
２２現像容器
２３第１撹拌部材
２３ａ第１撹拌軸
２４第２撹拌部材
２４ａ第２撹拌軸
２７現像ローラー
２７ａ現像軸
４２補給口
５１駆動軸
５３駆動ギア
５４第１撹拌ギア
５５中継ギア
５６第２撹拌ギア
５７現像ギア
５８アイドルギア
７１均衡部材
７２吊り紐
７３持ち上げ部
７５、８０送りネジ部材（駆動手段）
７６、７７ギア（駆動手段）
７８モーター（駆動手段）
８１揺動モーター（駆動手段）
９１制御部（制御手段）
９２印刷計数部（印刷計数手段）
９４重量センサー
１２０トナー補給容器
１２０ａ送出口
１２２搬送スクリュー
Ｉ、Ｉａ、Ｉａ１、Ｉａ２、Ｉｂ慣性主軸

Claims

トナーを収容する現像容器と、
該現像容器内でトナーを撹拌及び搬送する撹拌部材と、
該撹拌部材から搬送されたトナーを像担持体に供給する現像ローラーと、
駆動源からの回転力を前記撹拌部材及び前記現像ローラーに伝達する駆動軸と、を有する着脱可能な現像装置と、
所定の質量を有する上下方向に移動可能な均衡部材と、を備える画像形成装置であって、
前記現像装置を装着することで、前記均衡部材が前記現像装置の所定の位置に保持され、前記現像装置の重心を通り前記現像装置の長手方向に延びる慣性主軸が前記駆動軸の軸径内に位置することを特徴とする画像形成装置。
トナーを収容する現像容器と、
該現像容器内でトナーを撹拌及び搬送する撹拌部材と、
該撹拌部材から搬送されたトナーを像担持体に供給する現像ローラーと、
駆動源からの回転力を前記撹拌部材及び前記現像ローラーに伝達する駆動軸と、
前記現像容器に対し着脱可能であり、前記現像容器内に補給するトナーを貯留するトナー補給容器と、
所定の質量を有する上下方向に移動可能な均衡部材と、を有する現像装置と、
前記均衡部材を上下方向に移動させる駆動手段と、
トナーを満杯にした前記トナー補給容器を装着した時からの累計印字時間或いは累計印刷枚数を累計する印刷計数手段と、
該印刷計数手段の累計印字時間或いは累計印刷枚数に基づいて前記駆動手段を駆動させて、前記現像装置の重心を通り前記現像装置の長手方向に延びる慣性主軸が前記駆動軸の軸径内に位置するように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
トナーを収容する現像容器と、
該現像容器内でトナーを撹拌及び搬送する撹拌部材と、
該撹拌部材から搬送されたトナーを像担持体に供給する現像ローラーと、
駆動源からの回転力を前記撹拌部材及び前記現像ローラーに伝達する駆動軸と、
前記現像容器に補給するトナーを貯留するトナー補給容器と、
所定の質量を有する上下方向に移動可能で且つ水平方向に揺動可能な均衡部材と、を有する現像装置と、
前記均衡部材を上下方向に移動させるとともに下端を中心に水平方向に揺動させる駆動手段と、
前記現像装置の所定の位置に配設され前記現像装置の重量を測定する複数の重量センサーと、
該複数の重量センサーの出力に基づいて前記現像装置の重心位置を算出し、該重心位置に応じて前記駆動手段を駆動させて、前記現像装置の重心を通り前記現像装置の長手方向に延びる慣性主軸が前記駆動軸の軸径内に位置するように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。