JP6763341B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、シートに画像を形成する画像形成装置として、像担持体と、現像装置と、現像剤収容容器と、を備えたものが知られている。現像装置から像担持体に現像剤が供給されると、像担持体上に形成された静電潜像が現像剤像として顕在化される。現像剤収容容器は現像剤排出口を備え、現像装置に備えられた現像剤補給口に補給現像剤を供給する。

特許文献１には、体積補給型の現像装置が開示されている。当該現像装置は、現像ハウジングと、現像ローラーと、現像剤搬送部材と、層厚規制部材と、を備える。現像剤搬送部材は、現像ハウジング内において回転されることで、現像剤を搬送および攪拌する。層厚規制部材が現像ローラーに対向して配置されることで、現像ローラー上に担持される現像剤量が規制される。

また、現像ハウジングのうち現像剤搬送部材の上方には上記の現像剤補給口が開口されている。また、現像剤搬送部材のうち現像剤補給口よりも下流側には、部分的に搬送能力が抑制された搬送能力抑制部が形成されている。この結果、現像剤補給口の周辺には現像剤の滞留部が形成される。現像ハウジング内の現像剤量が増大すると、滞留部が現像剤補給口を封止するため、現像剤収容容器から現像ハウジングへの補給現像剤の流入が規制される。一方、現像ハウジング内の現像剤量が減少すると、滞留部と現像剤補給口との間に隙間が形成されるため、現像剤収容容器から現像ハウジングに補給現像剤が流入する。

特開２００５−３４６１１６号公報

特許文献１に記載されたような体積補給型の現像装置では、現像剤収容容器内の補給現像剤残量が少なくなると、現像ハウジング内の現像剤量も減少する。この場合、現像剤搬送部材から現像ローラーに供給される現像剤量も低下する。このため、層厚規制部材の裏側に溜まった現像剤の循環が悪化し、現像剤の凝集物が発生しやすくなる。このように発生した現像剤の凝集物は、層厚規制部材と現像ローラーとの間に詰まり、画像上に白筋などの画像欠陥をもたらす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、体積補給型の現像装置を備えた画像形成装置において、層厚規制部材の裏面において現像剤の凝集物が発生することを抑止するとともに、当該凝集物に起因した画像欠陥の発生を抑止することを目的とする。

本発明の一局面に係る画像形成装置は、内部に現像剤を収容する現像剤収容容器であって、前記現像剤を排出可能な現像剤排出口を有する現像剤収容容器と、回転可能とされ、周面に現像剤を担持する現像ローラーを有し、前記現像剤収容容器から前記現像剤を受け入れる現像装置と、表面に静電潜像が形成されるとともに、前記静電潜像が前記現像ローラー上の前記現像剤によって顕在化された現像剤像を担持する感光体ドラムと、前記感光 体ドラム上の前記現像剤像をシートに転写する転写部と、前記現像剤収容容器内の現像剤の残量が所定の閾値を下回ったことを検知する残量検知部と、前記現像ローラーを所定の軸回りに第１回転方向および前記第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転させる駆動力を発生する駆動部と、前記駆動部を制御して、前記現像ローラーを回転駆動させる駆動制御部と、を備えた画像形成装置であって、前記現像装置は、前記現像ローラーを回転可能に支持する現像ハウジングと、前記現像ハウジングに形成された現像剤搬送路であって、前記現像ローラーと間隔をおいて配置され前記現像ローラーの軸方向に沿った第１方向に前記現像剤が搬送される第１搬送路と、前記現像ローラーと前記第１搬送路との間に配置され、前記第１方向とは反対の第２方向に前記現像剤が搬送される第２搬送路とを含み、前記第１搬送路と前記第２搬送路との間で前記現像剤が循環搬送される現像剤搬送路と、前記現像剤排出口の下方であって前記第１搬送路の上方において前記ハウジングに開口され、前記現像剤収容容器から前記現像剤搬送路に前記現像剤を受け入れる現像剤補給口と、前記第１搬送路に回転可能に配置され、前記第１方向に前記現像剤を搬送する第１搬送部材と、前記第２搬送路に回転可能に配置され、前記第２方向に前記現像剤を搬送するとともに前記現像ローラーに前記現像剤を供給する第２搬送部材と、前記現像剤補給口よりも前記第１方向下流側において、前記第１搬送部材の前記第１方向への現像剤の搬送能力を部分的に抑制することで、前記現像剤補給口に対向する位置に現像剤の滞留部を形成する搬送能力抑制部と、前記現像ローラーに対向して配置され、前記第２搬送部材から前記現像ローラーに供給された前記現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、を有し、前記駆動制御部は、前記静電潜像が前記現像ローラー上の前記現像剤によって顕在化さる現像動作時に前記現像ローラーを前記第１回転方向に回転させ、前記残量検知部によって前記現像剤収容容器内の現像剤の残量が前記閾値を下回ったことが検知されると所定のタイミングで前記現像ローラーを前記第２回転方向に回転させ、前記駆動制御部は、前記現像剤収容容器内の前記現像剤の残量が少ないほど、前記現像ローラーを前記第２回転方向に回転させる頻度を増加させる。

本構成によれば、体積補給型の現像装置において、現像剤収容容器内の現像剤の残量が減少することで、層厚規制部材の裏面に溜まった現像剤が凝集しやすい場合であっても、所定のタイミングで現像ローラーが逆回転される。この結果、凝集物が層厚規制部材と現像ローラーとの間に詰まり、筋状の画像欠陥が発生することが抑止される。また、本構成によれば、凝集物が層厚規制部材と現像ローラーとの間に詰まり、筋状の画像欠陥が発生することが更に抑止される。

上記の構成において、前記駆動制御部は、更に、前記残量検知部によって前記現像剤収容容器内の現像剤の残量が前記閾値を下回ったと検知されるよりも前の期間においても、所定のタイミングで前記現像ローラーを前記第２回転方向に回転させることが望ましい。

本構成によれば、現像剤収容容器内の現像剤の残量が充分な場合でも、現像ローラーが逆回転されるため、筋状の画像欠陥が発生することが更に抑止される。

上記の構成において、前記駆動制御部は、前記シートに前記現像剤像が転写される画像形成動作時とは異なる非画像形成動作時に、前記現像ローラーを前記第２回転方向に回転させることが望ましい。

本構成によれば、画像形成動作に影響を及ぼすことなく、現像ローラーを第２回転方向に回転させることができる。

上記の構成において、前記非画像形成動作時は、前記画像形成動作の前後の期間、または、複数のシートに連続して画像が形成される際のシート間に相当する期間であることが望ましい。

本構成によれば、画像形成動作時における生産性を著しく低下させることなく、現像ローラーを第２回転方向に回転させることができる。

上記の構成において、前記駆動制御部は、前記現像ローラーを１回転以下の回転角度分だけ前記第２回転方向に回転させることが望ましい。

本構成によれば、現像ローラー上の現像剤層を著しく欠損させることなく、層厚規制部材の裏面に溜まった現像剤を動かすことができる。

上記の構成において、前記駆動制御部は、前記現像ローラーを前記第２回転方向に回転させる際に、前記第１搬送部材および前記第２搬送部材の回転を停止させることが望ましい。

本構成によれば、現像ローラーが逆回転される間に、搬送能力抑制部によって形成された現像剤の滞留部が崩れることが抑止される。

上記の構成において、前記駆動制御部は、前記現像ローラーを前記第２回転方向に回転させる際に、前記現像ローラーが前記第１回転方向に回転される場合における前記第１搬送部材および前記第２搬送部材の回転方向と同じ回転方向に前記第１搬送部材および前記第２搬送部材をそれぞれ回転させることが望ましい。

本構成によれば、現像ローラーが逆回転される間に、搬送能力抑制部によって形成された現像剤の滞留部が崩れることが抑止される。

上記の構成において、前記現像ローラーは、前記第２搬送部材の斜め上方の位置に配置され、前記層厚規制部材は、前記第２搬送部材の上方において前記現像ローラーに対向して配置され、前記第２搬送部材は、前記現像動作時に、水平方向において前記現像ローラーに近い側の領域を下方から上方に移動するように回転することが望ましい。

本構成によれば、現像ローラーの逆回転によって層厚規制部材の裏面から落下した現像剤がそのまま現像ローラーに供給されることが抑止される。

本発明によれば、体積補給型の現像装置を備えた画像形成装置において、層厚規制部材の裏面において現像剤の凝集物が発生することが抑止されるとともに、当該凝集物に起因した画像欠陥の発生が抑止される。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の内部構造を示す模式的な平面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の内部構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置に現像剤が補給される様子を示す模式的な断面図である。 現像剤収容容器内の現像剤残量と現像装置内の現像剤量との関係を示したグラフである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造を示す側断面図である。ここでは、画像形成装置１としてモノクロプリンターを例示するが、画像形成装置は、複写機、ファクシミリ装置、或いは、これらの機能を備える複合機であってもよく、またカラー画像を形成する画像形成装置であっても良い。

画像形成装置１は、略直方体形状の筐体構造を有する本体ハウジング１０と、この本体ハウジング１０内に収容される給紙部１６、画像形成部３０、定着部４０及びトナーコンテナ５０（現像剤収容容器）と、を含む。

本体ハウジング１０の前面側には前カバー１１が、後面側には後カバー１２が各々備えられている。前カバー１１が開放されることで、トナーコンテナ５０が前面側に露出する。これにより、ユーザーは、トナー切れの際にトナーコンテナ５０を本体ハウジング１０の前面側から取り出すことができる。後カバー１２は、シートジャムやメンテナンスの際に開放されるカバーである。画像形成部３０及び定着部４０の各ユニットは、後カバー１２が開放されることで、本体ハウジング１０の後面側から取り出し可能となる。また、本体ハウジング１０の上面には、画像形成後のシートが排出される排紙部１３が備えられている。本体ハウジング１０の内部空間Ｓに、画像形成を実行するための各種装置が内装される。

給紙部１６は、画像形成処理が施されるシートを収容する給紙カセット１７を含む。給紙カセット１７には、前記シートの束が収容されるシート収容空間、前記シートの束を給紙のためにリフトアップするリフト板等が備えられている。給紙カセット１７の後端側の上部には、給紙カセット１７内のシート束の最上層のシートを１枚ずつ繰り出すための給紙ローラー１８が配置されている。

画像形成部３０は、給紙部１６から送り出されるシートにトナー画像を形成する画像形成処理を行う。画像形成部３０は、感光体ドラム３１（像担持体）と、この感光体ドラム３１の周囲に配置された、帯電装置３２、露光装置（図１には表れていない）、現像装置２０、転写ローラー３４（転写部）及びクリーニング装置３５とを含む。

感光体ドラム３１は、不図示の回転軸と、回転軸回りに回転する円筒面（周面）と、を備える。前記円筒面には静電潜像が形成されるとともに、該静電潜像が現像ローラー２１上のトナー（現像剤）によって顕在化されたトナー像（現像剤像）が前記円筒面に担持される。感光体ドラム３１としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系材料を用いた感光体ドラムを用いることができる。

帯電装置３２は、感光体ドラム３１の表面を均一に帯電するものであって、感光体ドラム３１に当接する帯電ローラーを含む。

クリーニング装置３５は、不図示のクリーニングブレードを有し、トナー像転写後の感光体ドラム３１の円筒面に付着したトナーを清掃するとともに、不図示の回収装置に該トナーを搬送する。

露光装置は、レーザー光源とミラーやレンズ等の光学系機器とを有し、感光体ドラム３１の周面に、パーソナルコンピューター等の外部装置から与えられる画像データに基づいて変調された光を照射して、静電潜像を形成する。

現像装置２０は、感光体ドラム３１上の前記静電潜像を現像してトナー像を形成するために、感光体ドラム３１の周面にトナーを供給する。現像装置２０は、周面にトナーを担持し感光体ドラム３１にトナーを供給する現像ローラー２１と、現像剤を攪拌しながら循環搬送する第１攪拌スクリュー２３（第１搬送部材）および第２攪拌スクリュー２４（第２搬送部材）とを含む。また、現像装置２０は、トナーコンテナ５０から補給トナーを受け入れる。なお、現像装置２０については、後記で詳述する。

転写ローラー３４は、感光体ドラム３１の円筒面に形成されたトナー像をシート上に転写させるためのローラーである。転写ローラー３４は、感光体ドラム３１の円筒面に当接し、転写ニップ部を形成している。この転写ローラー３４には、トナーと逆極性の転写バイアスが与えられる。

定着部４０は、転写されたトナー像をシート上に定着する定着処理を行う。定着部４０は、加熱源を内部に備えた定着ローラー４１と、この定着ローラー４１に対して圧接され、定着ローラー４１との間に定着ニップ部を形成する加圧ローラー４２とを含む。トナー像が転写されたシートが前記定着ニップ部に通紙されると、トナー像は、定着ローラー４１による加熱および加圧ローラー４２による押圧により、シート上に定着される。

トナーコンテナ５０は、現像装置２０に補給するトナー（現像剤）を内部に収容する。トナーコンテナ５０は、トナーの主な貯留箇所となるコンテナ本体５１と、コンテナ本体５１の一側面の下部から突設された筒状部５２と、コンテナ内部に収容されトナーを搬送する回転部材５４と、トナーセンサ５０Ｓ（残量検知部）と、を含む。トナーコンテナ５０内に貯留されたトナーは、回転部材５４が回転駆動されることによって、筒状部５２の先端下面に設けられトナーを排出可能なトナー排出口５２１（現像剤排出口）から現像装置２０内に供給される。回転部材５４は、所定の周期で回転駆動される。この結果、筒状部５２の先端側に、コンテナ本体５１内のトナーが送り続けられる。

トナーセンサ５０Ｓは、コンテナ本体５１内のトナー残量（トナーの残量が所定の閾値を下回ったこと）を検知する。詳しくは、トナーセンサ５０Ｓは、圧電素子または透磁率センサ（磁気センサ）からなり、トナーセンサ５０Ｓが対向する領域に存在するトナーの有無に応じて、＋５Ｖ（トナーあり）または０Ｖ（トナーなし）の信号を出力する。トナーセンサ５０Ｓの出力は、後記の制御部９０によって参照され、トナーコンテナ５０内のトナー残量が少なくなったことが検知される。

本体ハウジング１０内には、シートを搬送するために、主搬送路ＳＰ及び反転搬送路ＤＰが備えられている。主搬送路ＳＰは、給紙部１６から画像形成部３０及び定着部４０を経由して、本体ハウジング１０上面の排紙部１３に対向して設けられている排紙口１４まで延びている。反転搬送路ＤＰは、シートに対して両面印刷を行う場合に、片面印刷されたシートを主搬送路ＳＰにおける画像形成部３０の上流側に戻すための搬送路である。

主搬送路ＳＰは、感光体ドラム３１および転写ローラー３４によって形成される転写ニップ部を、下方から上方に向かって、通過するように延設される。また、主搬送路ＳＰの、転写ニップ部よりも上流側には、レジストローラー対１９が配置されている。シートは、レジストローラー対１９にて一旦停止され、スキュー矯正が行われた後、画像転写のための所定のタイミングで、前記転写ニップ部に送り出される。主搬送路ＳＰ及び反転搬送路ＤＰの適所には、シートを搬送するための搬送ローラーが複数配置されており、例えば排紙口１４の近傍には排紙ローラー対１５が配置されている。反転搬送路ＤＰは、本体ハウジング１０の後カバー１２の内側に形成されている。

＜現像装置について＞
図２は、現像装置２０の内部構造を示す平面図である。また、図３は、現像装置２０の断面図であって、現像ローラー２１の軸方向と直交する断面図である。現像装置２０は、一方向（現像ローラー２１の軸方向、左右方向）に長尺の箱形形状を有する現像ハウジング２１０を備える。該現像ハウジング２１０は、貯留空間２２０を有する。また、現像ハウジング２１０には、トナー補給口２５が開口されている。現像装置２０は、更に、貯留空間２２０に配置された、現像ローラー２１と、第１攪拌スクリュー２３および第２攪拌スクリュー２４と、規制ブレード２６（層厚規制部材）と、を備える。本実施形態では、磁性一成分現像方式が適用され、貯留空間２２０には、一成分磁性トナーが現像剤として充填されている。

現像ローラー２１は、現像ハウジング２１０の長尺方向に延設される円筒形状を有する。現像ローラー２１は、固定磁石２１Ａと、スリーブ２１Ｂと、を備える（図３）。固定磁石２１Ａは、現像ハウジング２１０に固定された円筒状の磁石である。スリーブ２１Ｂは、固定磁石２１Ａの周囲を回転可能となるように、現像ハウジング２１０に支持されている。固定磁石２１Ａは、スリーブ２１Ｂの回転方向（周方向）に沿って、４つの磁極を備えている。表１は、固定磁石２１Ａが有する４つの磁極の磁力（ピーク位置の磁束密度）および位置を示した例である。

Ｓ１極は、規制ブレード２６に対向して配置され、現像ローラー２１（スリーブ２１Ｂ）上に担持するトナー量（現像剤量）を規制する規制極として機能する。Ｎ１極は、第２攪拌スクリュー２４に対向して配置され、第２攪拌スクリュー２４によって汲み上げられたトナーを受け取る汲上げ極として機能する。Ｓ２極は、現像ローラー２１と感光体ドラム３１とが対向する現像位置を通過したトナーを現像ハウジング２１０内に回収するためにトナーを搬送する搬送極として機能する。Ｎ２極は、感光体ドラム３１に対向して配置され、感光体ドラム３１にトナーを供給するために、現像位置に磁気ブラシを形成する主極として機能する。

現像ハウジング２１０の貯留空間２２０は、不図示の天板によって覆われるとともに、左右方向に延びる仕切り板２２によって、左右方向に長尺の第１搬送路２２１と第２搬送路２２２とに区画されている。第１搬送路２２１は、現像ローラー２１と間隔をおいて配置され現像ローラー２１の軸方向に沿った第１方向（Ｄ１）にトナーが搬送される搬送路である。一方、第２搬送路２２２は、現像ローラー２１と第１搬送路２２１との間に配置され、前記第１方向とは反対の第２方向（Ｄ２）にトナーが搬送される搬送路である。仕切り板２２は、現像ハウジング２１０の左右方向の幅よりも短く、仕切り板２２の左端及び右端には、第１搬送路２２１と第２搬送路２２２とをそれぞれ連通させる第１連通路２２３及び第２連通路２２４が備えられている。これにより、貯留空間２２０には、第１搬送路２２１、第２連通路２２４、第２搬送路２２２及び第１連通路２２３に至る循環経路が形成される。トナーは、該循環経路内を図２において反時計回りに搬送される。

トナー補給口２５（現像剤補給口）は、現像ハウジング２１０の前記天板に開口された開口部であり、トナーコンテナ５０のトナー排出口５２１（図２）の下方であって第１搬送路２２１の左端側の上方に配置されている。トナー補給口２５は、上記の循環経路に対向して配置され、トナー排出口５２１から補給される補給トナー（補給現像剤）を貯留空間２２０に受け入れる機能を備える。

第１攪拌スクリュー２３は、第１搬送路２２１に回転可能に配設されている。第１攪拌スクリュー２３は、第１回転軸２３ａと、この第１回転軸２３ａの周上にスパイラル状に突設された第１螺旋羽根２３ｂとを含む。第１攪拌スクリュー２３は、第１回転軸２３ａ回り（矢印Ｒ２）に回転駆動されることで、図２の矢印Ｄ１方向にトナーを搬送する。第１攪拌スクリュー２３のトナー搬送方向（Ｄ１方向）下流側には、第１パドル２３ｃが配設されている。第１パドル２３ｃは、図２の矢印Ｄ４方向に向かって、第１搬送路２２１から第２搬送路２２２にトナーを受け渡す。なお、現像ローラー２１は、第２攪拌スクリュー２４の斜め上方に位置する。また、感光体ドラム３１、現像ローラー２１および第２攪拌スクリュー２４は、図３に示すように略一直線上に配置されている。

第２攪拌スクリュー２４は、水平方向において第１攪拌スクリュー２３に対向するように、第２搬送路２２２に回転可能に配設されている。第２攪拌スクリュー２４は、第２回転軸２４ａと、この第２回転軸２４ａの周上にスパイラル状に突設された第２螺旋羽根２４ｂとを含む。第２攪拌スクリュー２４は、第２回転軸２４ａ回り（矢印Ｒ１）に回転駆動されることで、図２の矢印Ｄ２方向にトナーを搬送しながら、現像ローラー２１にトナーを供給する。第２攪拌スクリュー２４のトナー搬送方向（Ｄ２方向）下流側には、第２パドル２４ｃが配設されている。第２パドル２４ｃは、図２の矢印Ｄ３方向に向かって、第２搬送路２２２から第１搬送路２２１にトナーを受け渡す。

規制ブレード２６は、図３に示すように、現像ローラー２１の周面（スリーブ２１Ｂ）に向かって延びるとともに現像ローラー２１に対向するように、現像ハウジング２１０に支持されている。規制ブレード２６は、第２攪拌スクリュー２４から現像ローラー２１に供給されたトナーの層厚を規制する。規制ブレード２６の先端とスリーブ２１Ｂとの間には、所定の隙間（たとえば０．２〜０．４ｍｍ）が形成されている。本実施形態では、規制ブレード２６は、現像ローラー２１に向かって先下がりとなるように、水平面に対して傾斜している。また、規制ブレード２６は、現像ローラー２１のスリーブ２１Ｂ上においてトナーが担持される領域を含むように軸方向に沿って延びている。規制ブレード２６は、非磁性の金属材料からなるプレートに磁性部材が固定されることで構成される。

トナーコンテナ５０（図１）は、現像ハウジング２１０のトナー補給口２５の上方に配置されている。トナーコンテナ５０は、前述のトナー排出口５２１（図２）を備える。トナー排出口５２１は、現像装置２０のトナー補給口２５に対応して、トナーコンテナ５０の筒状部５２（図１）に配設されている。トナー排出口５２１から落下したトナーは、トナー補給口２５から現像装置２０に補給される。

更に、現像装置２０は、駆動部Ｍと、制御部９０と、を備える（図２）。駆動部Ｍは、不図示のモーターとギア群とから構成されている。本実施形態では、駆動部Ｍのモーターは、正逆方向に回転可能とされる。この結果、駆動部Ｍは、現像ローラー２１、第１攪拌スクリュー２３および第２攪拌スクリュー２４を所定の軸回りに第１回転方向および前記第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転させる駆動力を発生する。また、駆動部Ｍのギア群は、現像ハウジング２１０に回転可能に支持されており、モーターが発生する回転駆動力を、現像ローラー２１、第１攪拌スクリュー２３および第２攪拌スクリュー２４に同期して伝達する。なお、画像形成装置１においてシートに画像が形成される画像形成時、換言すれば、現像装置２０によって感光体ドラム３１上の静電潜像が顕在化される現像動作時には、感光体ドラム３１、現像ローラー２１、第１攪拌スクリュー２３および第２攪拌スクリュー２４は、図３の矢印で示す方向にそれぞれ回転される。すなわち、第１攪拌スクリュー２３は、仕切り板２２に対向する領域を下方から上方に向かって回転し、第２攪拌スクリュー２４は、仕切り板２２に対向する領域を上方から下方に向かって回転する。また、現像ローラー２１と第２攪拌スクリュー２４とは互いに対向する領域を、同じ方向に回転する。規制ブレード２６は、現像ローラー２１と第２攪拌スクリュー２４とが互いに対向する領域の上方に位置する。

制御部９０は、画像形成時に、所定のタイミングで駆動部Ｍを制御し、現像ローラー２１、第１攪拌スクリュー２３および第２攪拌スクリュー２４を回転駆動させる。なお、後記の逆回転制御時には、制御部９０は、駆動部Ｍのモーターを逆回転させることで、現像ローラー２１、第１攪拌スクリュー２３および第２攪拌スクリュー２４を図３の矢印とは反対の方向に回転させる。また、制御部９０は、感光体ドラム３１を含む画像形成装置１のその他の部材の動作、回転を制御する。

＜トナー補給について＞
次に、トナー補給口２５から新たに補給されるトナーの流れについて説明する。図４は、現像装置２０に配設されたトナー補給口２５およびトナーコンテナ５０に配設されたトナー排出口５２１付近の断面図である。

トナーコンテナ５０のトナー排出口５２１から供給された補給トナーＴ２は、第１搬送路２２１に落下して既存のトナーＴ１と混合され、第１攪拌スクリュー２３により矢印Ｄ１方向に搬送される。この際、トナーＴ１、Ｔ２は攪拌され、帯電される。

第１攪拌スクリュー２３は、トナー補給口２５よりトナー搬送方向（第１方向）下流側に、部分的に現像剤の搬送性能が抑制される抑制パドル２８（搬送能力抑制部）を備える。本実施形態では、抑制パドル２８は、第１攪拌スクリュー２３の隣接する第１螺旋羽根２３ｂ間に配置された板状部材である。抑制パドル２８が第１回転軸２３ａ回りに回転することで、抑制パドル２８よりも上流側から搬送されるトナーは滞留し始める。そして、これらのトナーの滞留は、抑制パドル２８の直ぐ上流側であって、トナー補給口２５が第１搬送路２２１に対向する位置まで累積していく。この結果、トナー補給口２５の入口付近には、現像剤の滞留部２９（現像剤滞留部）が形成される。また、他の実施形態において、搬送能力抑制部は、第１攪拌スクリュー２３の第１螺旋羽根２３ｂが部分的に欠落され、第１回転軸２３ａが軸方向に沿って部分的に露出した領域によって形成されてもよい。このような構成においても、第１攪拌スクリュー２３の搬送能力が部分的に抑制されるため、現像剤の滞留部が形成される。

トナー補給口２５から補給トナーＴ２が補給され、貯留空間２２０内のトナー量が増えると、この滞留部２９で滞留するトナーがトナー補給口２５を塞ぎ（封止し）、それ以上のトナーの補給を抑制する。その後、貯留空間２２０内のトナーが現像ローラー２１から消費され滞留部２９で滞留するトナーが減少すると、トナー補給口２５を塞いでいたトナーが減り、滞留部２９とトナー補給口２５との間に隙間が生じる。この結果、再び補給トナーＴ２がトナー補給口２５から貯留空間２２０に流入する。このように、本実施形態では、滞留部２９に滞留するトナーの減少に伴って、補給トナー量の受入量が調整される体積補給型のトナー補給形式が採用される。

図５は、トナーコンテナ５０内のトナー残量と現像装置２０内の現像剤量との関係を示したグラフである。一例として、新品のトナーコンテナ５０内には、トナーが５００ｇ充填されている。この状態で、画像形成装置１において画像形成動作が実行されると、現像装置２０がトナーを消費することに伴って、上記の体積補給型のトナー補給形式によって、トナーコンテナ５０から現像装置２０にトナーが補給される。トナーコンテナ５０内のトナー量が５００ｇから１００ｇまで減少する間、現像装置２０内の現像剤量は１６０ｇ前後で推移する。この場合、第２攪拌スクリュー２４から現像ローラー２１に対して十分なトナーが汲み上げられる。現像ローラー２１に供給された当該トナーは、スリーブ２１Ｂの回転に伴って、規制ブレード２６に向かって搬送される。そして、規制ブレード２６とスリーブ２１Ｂとの隙間を通過したトナーは、現像位置に向かって搬送され、必要に応じて感光体ドラム３１に供給される。

一方、規制ブレード２６によって規制されたトナーは、Ｓ１極（図３）および規制ブレード２６によって形成された磁界によって、規制ブレード２６の下面部（裏面部）に滞留する（規制滞留部ＴＳ）。ここで、Ｓ１極による磁界は限られているため、やがて規制滞留部ＴＳから溢れたトナーは、図３の矢印で示すように下方に落下する。したがって、規制滞留部ＴＳでは、トナーの入れ替わりが安定して行われるため、トナーの凝集物は発生しにくい。

図５を参照して、トナーコンテナ５０内のトナー量が１００ｇを下回ると、トナーコンテナ５０のトナー残量にほぼ比例して現像装置２０内の現像剤量が低下する。これは、現像装置２０内の滞留部２９（図４）とトナー補給口２５との間に隙間が形成されているにも関わらず、充分なトナーが現像装置２０内に流入しないためである。この場合、第２攪拌スクリュー２４から現像ローラー２１に対して汲み上げられるトナーの量も減少する。この結果、図３の規制滞留部ＴＳのトナーの入れ替わりが充分行われず、規制滞留部ＴＳにおいてトナーの凝集物が発生しやすくなる。特に、スリーブ２１Ｂによって下方から上方に向かって搬送されるトナーの圧力が、規制ブレード２６の下面部に付与されるため、当該下面部の周辺でトナーに大きなストレスがかかり、トナーの凝集が引き起こされる。このようなトナーの凝集物は、現像ローラー２１の回転の立ち上がり時などに発生する振動によって規制滞留部ＴＳから落下した後、第２攪拌スクリュー２４によって現像ローラー２１上に汲み上げられる。しかしながら、凝集物は、規制ブレード２６とスリーブ２１Ｂとの間の隙間を通過することができないため、当該隙間に留まる。この結果、規制ブレード２６を通過したトナー層において、凝集物の位置に対応して層厚が低い部分が形成される。これによって、画像上に低濃度筋（白筋）が発生する。

このような問題を解決するために、本実施形態では、体積補給型の現像装置２０において、トナーコンテナ５０Ｓの出力に応じて、制御部９０（駆動制御部）が現像ローラー２１を所定の時間だけ逆回転させる。換言すれば、制御部９０は、感光体ドラム３１上の静電潜像が現像ローラー２１上のトナーによって顕在化さる現像動作時に現像ローラー２１を第１回転方向に回転させ、トナーセンサ５０Ｓによってトナーコンテナ５０内のトナーの残量が所定の閾値を下回ったことが検知されると所定のタイミングで現像ローラー２１を第２回転方向に回転させる。

この結果、規制滞留部ＴＳのトナーは、スリーブ２１Ｂの回転力を受けて下方に落下する、または、規制滞留部ＴＳ内で移動する。このため、次に、制御部９０がスリーブ２１Ｂを正方向に回転させると、規制滞留部ＴＳ内のトナーが入れ替わる。この結果、規制滞留部ＴＳにおいてトナーの凝集物が発生することが抑止される。この結果、凝集物が規制ブレード２６と現像ローラー２１との間に詰まり、筋状の画像欠陥が発生することが抑止される。

なお、制御部９０は、更に、トナーセンサ５０Ｓによってトナーコンテナ５０内のトナーの残量が前記閾値を下回ったと検知されるよりも前の期間においても、所定のタイミングで現像ローラー２１を第２回転方向に回転させてもよい。この場合、トナーコンテナ５０内のトナーの残量が充分な場合でも、現像ローラー２１が逆回転されるため、常に規制滞留部ＴＳの入れ替わりが促進され、筋状の画像欠陥が発生することが更に抑止される。

また、制御部９０は、シートにトナー像が転写される画像形成動作時とは異なる非画像形成動作時に、現像ローラー２１を第２回転方向に回転させることが望ましい。この場合、画像形成動作に影響を及ぼすことなく、現像ローラー２１を第２回転方向に回転させることができる。更に、非画像形成動作として、画像形成動作の前後の期間、または、複数のシートに連続して画像が形成される際のシート間に相当する期間において、現像ローラー２１が第２回転方向に回転されることが望ましい。この場合、画像形成動作における生産性を著しく低下させることなく、現像ローラー２１を第２回転方向に回転させることができる。

また、本実施形態に係る現像ローラー２１の逆回転制御は、スリーブ２１Ｂが１回転以下の範囲（回転角度）で逆回転されることが望ましい。この場合、現像ローラー２１上のトナー層を著しく欠損させることなく、規制ブレード２６の裏面に溜まったトナー（規制滞留部ＴＳ）を動かすことができる。

次に、実施例を通して本発明の効果を更に詳述する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。後記の実験１および実験２は、以下の共通する実験条件、実験方法のもとで行った。
＜共通実験条件＞
・感光体ドラム３１の直径：３０ｍｍ
・感光体ドラム３１の線速（プロセススピード）：１４０ｍｍ／ｓｅｃ
・現像ローラー２１の直径：２０ｍｍ
・現像ローラー２１の線速（周速）：２２４．７２ｍｍ／ｓｅｃ
・規制ブレード２６：ＳＵＳ４３０製
・規制極（Ｓ１極）のピーク磁束密度：８０ｍＴ
・規制ブレード２６と現像ローラー２１との間隔（ブレードギャップ）：３００μｍ
・第１攪拌スクリュー２３および第２攪拌スクリュー２４の直径：２２．５ｍｍ
・第１攪拌スクリュー２３および第２攪拌スクリュー２４の回転数：２３ｒｐｍ
・現像ローラー２１の逆回転制御時の回転角度：３０度
・ トナー：磁性一成分トナー、体積平均粒径６．８μｍ、ポリエステル樹脂製
・実験環境：２８度、８０％ＲＨ
・印字パターン：画像密度４％、文字チャート
・トナー残量検知部：透磁率センサ（トナーセンサ５０Ｓ）

＜共通実験方法＞
トナーコンテナ５０内のトナー残量が５００ｇから８０ｇになるまで画像印字を行い、トナーコンテナ５０内のトナー残量とともに現像装置２０内のトナー量が減少していく状態を形成する。この状態で、スリーブ２１Ｂ上のトナー層の目視確認と画像評価用のハーフトーン画像を出力し、トナー凝集筋のレベルの確認を行った。なお、トナー凝集筋の判定基準は以下のとおりであり、３以上を合格レベルと評価した。
５：スリーブ２１Ｂ上のトナー層が均一であり、画像に全く発生しない。
４：スリーブ２１Ｂ上に軽微な縦筋はあるが、画像には現れないレベル。
３：スリーブ上に縦筋が発生しており、画像にうっすらと筋が認識できるレベル。実使用上問題ないレベル。
２：スリーブ２１Ｂ上に縦筋が発生しており、画像でも認識できるレベルの縦筋が発生。
１：スリーブ２１Ｂ上に縦筋が発生しており、規制ブレード２６と現像ローラー２１との間（ブレードギャップ）にトナーの凝集物が詰まっている状態。画像にも白筋が発生している。

＜実験１＞
実験１の各条件と評価結果を表２に示す。なお、現像ローラー２１の逆回転制御において「通常」とはトナーコンテナ５０のトナー残量に関わらず実行されるものであり、「トナー残量減少後」とはトナーセンサ５０Ｓによってトナーコンテナ５０のトナー残量が少ない（８０ｇ以下）と判定された場合に、実行されるものである。実験２においても同様である。

比較例１においては、現像ローラー２１の逆回転制御を行わなかったため、規制ブレード２６裏のトナーの入れ替わりが充分行われず、スリーブ２１Ｂ上にトナーの凝集物による縦筋が発生するとともに、評価画像で認識できるレベルの縦筋が発生した。また、実施例１においては、現像駆動時間３０秒に１回のタイミングにて、画像形成時とは逆方向に回転角度３０度分のスリーブ２１Ｂの逆回転を行いながら印字を行った結果、スリーブ２１Ｂ上のトナー層は均一であり、評価画像上にトナーの凝集物による筋の発生はなかった。実施例２においては、実施例１と比較して逆回転の頻度が減少しているため、スリーブ２１Ｂ上に軽微なレベルの縦筋が確認されたが、評価画像には全く現れないレベルであった。また、実施例３においては、更に逆回転の頻度が減少しているため、スリーブ２１Ｂ上に縦筋が確認されたが、評価画像には微かに認識できるレベルであり、実使用上全く問題ないレベルであった。

以上のように、トナーコンテナ５０のトナー残量が所定の閾値よりも少なくなった場合に、所定の間隔で現像ローラー２１の逆回転制御を実行することによって、トナーコンテナ５０の交換直前時期に発生する、トナー凝集筋の発生を抑止することが可能となった。
なお、逆回転制御がトナーコンテナ５０の交換直前時期のみに限定することで、逆回転制御の割り込みよる画像形成装置１の生産性の低下を最小限に抑制することができる。

＜実験２＞
実験２の各条件と評価結果を表３に示す。

実施例４から実施例７では、トナーコンテナ５０のトナー残量に関わらず、所定の間隔で現像ローラー２１の逆回転制御が行われることで、先の実施例１から実施例３と比較して、トナーコンテナ５０のトナー残量が充分である時期のトナー凝集筋のレベルが良好な結果となった。一方、比較例２においては、通常における現像ローラー２１の逆回転制御が実行されているが、トナー残量が少なくなった際の逆回転制御が実行されないために、規制ブレード２６裏のトナーの入れ替わりが不足し、ブレードギャップに凝集トナーの詰まりが確認され、画像に白抜けとなって発生した。このように、トナーコンテナ５０のトナー残量に関わらず、現像ローラー２１の逆回転制御が実行されることで、継続的に高い画像品質が維持可能とされる。一方、現像ローラー２１の逆回転制御のために、画像形成動作を一時的に中断することや紙間を長く形成する必要があるため、トナーコンテナ５０のトナー残量が少なくなった後のみに、現像ローラー２１の逆回転制御が実行されることで、画像形成装置１の生産性に大きな影響を与えることなく、画像品質を維持することが可能となる。

以上、本発明の実施形態に係るプリンター１００について説明した。一方、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採用することができる。

（１）上記の実施形態では、本発明に係る残量検知部として、トナーコンテナ５０に備えられたトナーセンサ５０Ｓを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。新品のトナーコンテナ５０装着後の回転部材５４の総駆動時間が所定の閾値時間を超えた場合や、新品のトナーコンテナ５０装着後の画像形成装置１における総印字率が所定の閾値を超えた場合や、不図示の濃度センサが検出する画像濃度（パッチ濃度）が所定の閾値を下回った場合に、トナーコンテナ５０のトナー残量が少なくなったことが、制御部９０によって検知（推定）される態様でもよい。この場合、制御部９０は、不図示の現像剤残量推定部を備えることが望ましい。

（２）また、上記の実施形態では、駆動部Ｍが現像ローラー２１、第１攪拌スクリュー２３および第２攪拌スクリュー２４を連動して正回転方向および逆回転方向に回転させる態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。現像装置２０は、現像ローラー２１を回転駆動する第１駆動部と、第１攪拌スクリュー２３および第２攪拌スクリュー２４を回転駆動させる第２駆動部と、を備える態様でもよい。また、駆動部Ｍは、第１攪拌スクリュー２３および第２攪拌スクリュー２４に繋がる駆動経路にワンウェイクラッチなどの回転方向規制部材を備えるものでもよい。いずれの場合においても、現像ローラー２１の逆回転制御に際して、第１攪拌スクリュー２３および第２攪拌スクリュー２４の逆回転が規制される、すなわち、第１攪拌スクリュー２３および第２攪拌スクリュー２４の回転が停止されるものでもよい。

なお、前述のように、第１攪拌スクリュー２３には、抑制パドル２８が備えられており、第１攪拌スクリュー２３の回転に伴って現像剤の滞留部２９が形成される。当該滞留部２９はトナーコンテナ５０から現像装置２０へのトナーの補給を制御するために機能をする。一方、現像ローラー２１の逆回転動作に際して、第１攪拌スクリュー２３が逆回転されると、トナー補給口２５の周辺に形成された滞留部２９が崩れ、第１方向Ｄ１とは逆方向に流されてしまう。この場合、次の印字動作の開始時に、不必要な補給トナーの流入が発生する可能性がある。このため、上記のように、現像ローラー２１の逆回転動作に際して、少なくとも第１攪拌スクリュー２３の逆回転が阻止されることで、トナーの滞留部２９が崩れることが抑止される。この結果、体積補給型のトナー補給を安定して実現するとともに、トナーコンテナ５０のトナー残量減少に伴う規制ブレード２６周辺でのトナー凝集および筋画像の発生を抑止することができる。

更に、上記のワンウェイクラッチは第１攪拌スクリュー２３に対してのみ機能するとともに、現像ローラー２１の逆回転制御に際して、第２攪拌スクリュー２４は正回転方向（現像ローラー２１が第１回転方向に回転される場合における第２攪拌スクリュー２４の回転方向と同じ回転方向）に回転されてもよい。この場合も、現像ローラー２１が逆回転される間に、抑制パドル２８によって形成されたトナーの滞留部２９が崩れることが抑止される。

（３）なお、図３に示すように、現像ローラー２１は、第２攪拌スクリュー２４の斜め上方の位置に配置され、規制ブレード２６は、第２攪拌スクリュー２４の上方において現像ローラー２１に対向して配置されている。また、第２攪拌スクリュー２４は、現像動作時に、水平方向において現像ローラー２１に近い側の領域を下方から上方に移動するように回転している。この状態で、現像ローラー２１が図３の矢印とは逆方向に回転されると、規制滞留部ＴＳのトナーの一部が下方に落下する。この際、第２攪拌スクリュー２４が図３の矢印の回転方向（正回転方向）に回転されると、落下したトナーが仕切り板２２側に一時的に搬送される。換言すれば、落下したトナーがそのまま現像ローラー２１に再付着することが抑止される。この結果、規制滞留部ＴＳに存在し帯電量が不足しているトナーが感光体ドラム３１側に移動し、トナーかぶりや色点などの画像欠陥が発生することが抑止される。なお、当該効果は、現像ローラー２１が逆回転される際に、第２攪拌スクリュー２４の回転が停止されても、発現される。この場合、落下したトナーは、第２攪拌スクリュー２４の次の回転開始とともに、仕切り板２２側に一時的に搬送される。

（４）また、制御部９０は、トナーコンテナ５０内のトナーの残量が少ないほど、現像ローラー２１を第２回転方向に回転させる頻度を増加させてもよい。この場合、凝集物が規制ブレード２６と現像ローラー２１との間に詰まり、筋状の画像欠陥が発生することが更に抑止される。

（５）また、上記の実施形態では、転写部として転写ローラー３４を用いて説明したが、転写部は、公知の中間転写ユニットなどを含むものでもよい。

１ 画像形成装置
１０ 本体ハウジング
２０ 現像装置
２１ 現像ローラー
２１０ 現像ハウジング
２１Ａ 固定磁石
２１Ｂ スリーブ
２３ 第１攪拌スクリュー（第１搬送部材）
２４ 第２攪拌スクリュー（第２搬送部材）
２５ トナー補給口（現像剤補給口）
２６ 規制ブレード（層厚規制部材）
２８ 抑制パドル（搬送能力抑制部）
２９ 滞留部
３０ 画像形成部
３１ 感光体ドラム
３４ 転写ローラー（転写部）
５０ トナーコンテナ（現像剤収容容器）
５０Ｓ トナーセンサ（残量検知部）
５２１ トナー排出口（現像剤排出口）
９０ 制御部（駆動制御部）
Ｍ 駆動部
ＴＳ 規制滞留部

Claims (8)

1. 内部に現像剤を収容する現像剤収容容器であって、前記現像剤を排出可能な現像剤排出口を有する現像剤収容容器と、
   回転可能とされ、周面に現像剤を担持する現像ローラーを有し、前記現像剤収容容器から前記現像剤を受け入れる現像装置と、
   表面に静電潜像が形成されるとともに、前記静電潜像が前記現像ローラー上の前記現像剤によって顕在化された現像剤像を担持する感光体ドラムと、
   前記感光体ドラム上の前記現像剤像をシートに転写する転写部と、
   前記現像剤収容容器内の現像剤の残量が所定の閾値を下回ったことを検知する残量検知部と、
   前記現像ローラーを所定の軸回りに第１回転方向および前記第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転させる駆動力を発生する駆動部と、
   前記駆動部を制御して、前記現像ローラーを回転駆動させる駆動制御部と、
   を備えた画像形成装置であって、
   前記現像装置は、
   前記現像ローラーを回転可能に支持する現像ハウジングと、
   前記現像ハウジングに形成された現像剤搬送路であって、前記現像ローラーと間隔をおいて配置され前記現像ローラーの軸方向に沿った第１方向に前記現像剤が搬送される第１搬送路と、前記現像ローラーと前記第１搬送路との間に配置され、前記第１方向とは反対の第２方向に前記現像剤が搬送される第２搬送路とを含み、前記第１搬送路と前記第２搬送路との間で前記現像剤が循環搬送される現像剤搬送路と、
   前記現像剤排出口の下方であって前記第１搬送路の上方において前記ハウジングに開口され、前記現像剤収容容器から前記現像剤搬送路に前記現像剤を受け入れる現像剤補給口と、
   前記第１搬送路に回転可能に配置され、前記第１方向に前記現像剤を搬送する第１搬送部材と、
   前記第２搬送路に回転可能に配置され、前記第２方向に前記現像剤を搬送するとともに前記現像ローラーに前記現像剤を供給する第２搬送部材と、
   前記現像剤補給口よりも前記第１方向下流側において、前記第１搬送部材の前記第１方向への現像剤の搬送能力を部分的に抑制することで、前記現像剤補給口に対向する位置に現像剤の滞留部を形成する搬送能力抑制部と、
   前記現像ローラーに対向して配置され、前記第２搬送部材から前記現像ローラーに供給された前記現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、
   を有し、
   前記駆動制御部は、前記静電潜像が前記現像ローラー上の前記現像剤によって顕在化さる現像動作時に前記現像ローラーを前記第１回転方向に回転させ、前記残量検知部によって前記現像剤収容容器内の現像剤の残量が前記閾値を下回ったことが検知されると所定のタイミングで前記現像ローラーを前記第２回転方向に回転させ、
   前記駆動制御部は、前記現像剤収容容器内の前記現像剤の残量が少ないほど、前記現像ローラーを前記第２回転方向に回転させる頻度を増加させる、画像形成装置。
2. 前記駆動制御部は、更に、前記残量検知部によって前記現像剤収容容器内の現像剤の残量が前記閾値を下回ったと検知されるよりも前の期間においても、所定のタイミングで前記現像ローラーを前記第２回転方向に回転させる、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記駆動制御部は、前記シートに前記現像剤像が転写される画像形成動作時とは異なる非画像形成動作時に、前記現像ローラーを前記第２回転方向に回転させる、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記非画像形成動作時は、前記画像形成動作の前後の期間、または、複数のシートに連続して画像が形成される際のシート間に相当する期間である、請求項３に記載の画像形成
   装置。
5. 前記駆動制御部は、前記現像ローラーを１回転以下の回転角度分だけ前記第２回転方向に回転させる、請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記駆動制御部は、前記現像ローラーを前記第２回転方向に回転させる際に、前記第１搬送部材および前記第２搬送部材の回転を停止させる、請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記駆動制御部は、前記現像ローラーを前記第２回転方向に回転させる際に、前記現像ローラーが前記第１回転方向に回転される場合における前記第１搬送部材および前記第２搬送部材の回転方向と同じ回転方向に前記第１搬送部材および前記第２搬送部材をそれぞれ回転させる、請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記現像ローラーは、前記第２搬送部材の斜め上方の位置に配置され、
   前記層厚規制部材は、前記第２搬送部材の上方において前記現像ローラーに対向して配置され、
   前記第２搬送部材は、前記現像動作時に、水平方向において前記現像ローラーに近い側の領域を下方から上方に移動するように回転する、請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。

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