現像剤搬送機構及びそれを備えた画像形成装置
【課題】搬送羽に対する現像剤の付着状態を検知し、現像剤の攪拌搬送異常を防止すると共に部材の損傷等を防止することが可能な現像剤搬送装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置１６には、第１攪拌搬送部材３２、第２攪拌搬送部材３５、現像ローラ３９、規制ブレード４０、トナー濃度検知センサ４６が備えられている。第２攪拌層部材３５の第２螺旋羽３７における第１及び第２羽部３７ａ、３７ｂの表面には、静電容量検知装置５５と電気的に接続された電極対５０が対向配置されており、該電極間の静電容量を検知することにより、第２螺旋羽３７間のトナーの付着状態を検知する。
【解決手段】現像装置１６には、第１攪拌搬送部材３２、第２攪拌搬送部材３５、現像ローラ３９、規制ブレード４０、トナー濃度検知センサ４６が備えられている。第２攪拌層部材３５の第２螺旋羽３７における第１及び第２羽部３７ａ、３７ｂの表面には、静電容量検知装置５５と電気的に接続された電極対５０が対向配置されており、該電極間の静電容量を検知することにより、第２螺旋羽３７間のトナーの付着状態を検知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に使用される現像剤の搬送方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置に使用される１成分現像装置は、感光体ドラムに対向するように配置され、現像剤を担持する現像ローラと、この現像ローラのスラスト方向に一方の端部から他端部へと現像剤を攪拌搬送する第１攪拌搬送部材と、第１攪拌搬送部材と平行に配置され、第１攪拌搬送部材とは逆方向に現像剤を攪拌搬送する第２攪拌搬送部材とを有している。
【０００３】
また、第１攪拌搬送部材と第２攪拌搬送部材との間には仕切板が設けられ、第１貯留室と第２貯留室に区画されている。そして、現像装置の長手方向両端部において、第１貯留室と第２貯留室の間を現像剤が移動することができるよう仕切板のない領域が設けられており、現像剤は第１及び第２攪拌搬送部材、の回転によって第１貯留室と第２貯留室とを循環するように構成されている。
【０００４】
このような従来の現像装置においては、機内温度やトナーの帯電状態等により攪拌搬送部材にトナーが付着成長する場合がある。トナーの付着が成長すると、スパイラル（搬送羽）の搬送能力が低下し、トナーが現像ローラまで搬送されず、画像が薄くなる場合がある。或いは、現像搬送経路でトナーが詰まり、現像装置内のトナーが溢れ、現像ローラや感光体ドラム表面に損傷を与えるおそれがある。
【０００５】
そこで、トナーの残量を正確に検知する方法が提案されている。例えば特許文献１には、攪拌手段を、現像剤担持体に平行な回転軸と、回転軸の周囲を螺旋状に囲むと共に攪拌手段の回転数にかかわらず現像担持体に対して一定数の再接近部を有する螺旋部を設け、残量検知手段を、攪拌手段の最接近部と像担持体との間の静電容量を検知することにより、攪拌部材が回転しても、現像剤担持体に対する姿勢が変化しないようにし、トナーの残量を正確に検知する方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２は、トナー容器の内面に対向して複数の電極と、トナー攪拌手段の回転により周期的に変動する複数の電極間の静電容量の変動幅に基づきトナー攪拌手段の異常を検知する検知手段と、を設けることにより、専用のセンサを設けることなくトナー攪拌手段の回転異常を検知する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平６−１６１２４２号公報
【特許文献２】特開２００１−２４２６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１、２の方法では、現像装置内のトナー残量を検知できるが、搬送羽へのトナーの付着を検知することができず、搬送羽へのトナーの付着成長による上記不具合を防止するための方法は開示されていない。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、搬送羽に対する現像剤の付着状態を検知し、現像剤の攪拌搬送異常を防止すると共に部材の損傷等を防止することが可能な現像剤搬送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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、搬送羽を有する攪拌搬送部材を備え、該攪拌搬送部材の長手方向に現像剤を搬送する現像剤搬送機構であって、前記搬送羽間の静電容量を検知する静電容量検知手段が設けられたことを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、前記静電容量検知手段は、前記搬送羽のうち前記長手方向に直近する２つの搬送羽の表面に互いに対向配置される一対の電極を有し、該一対の電極間の静電容量を検知することを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、前記静電容量検知手段の検知結果が所定量以上となる状態が所定時間以上続いたとき、装置本体の表示手段に警告表示を行うことを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、現像剤の量を検知する量検知手段が設けられ、該量検知手段の検知結果が所定量以下のとき、前記静電容量検知手段による検知が行われることを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、前記現像剤搬送装置を備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の構成によれば、攪拌搬送部材の搬送羽間の静電容量を検知することにより、該搬送羽間に対する現像剤の付着状態を検知することができるため、搬送羽にトナーが過剰に付着したまま攪拌搬送を行うことを防止することができ、攪拌搬送異常の防止や部材の損傷等を防止することができる。
【００１５】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、静電容量検知手段が、長手方向に直近する２つの搬送羽の表面に互いに対向配置される一対の電極を有し、該一対の電極間の静電容量を検知することにより、搬送羽間に対する現像剤の付着状態を精度良く検知することができる。
【００１６】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１または第２の構成の現像装置において、静電容量検知手段の検知結果が所定量以上となる状態が所定時間以上続いたとき、装置本体の表示手段に警告表示を行うことにより、上記現像剤の付着状態をユーザに速やかに知らせることができるため、効果的に攪拌搬送異常の防止や部材の損傷等の防止を図ることができる。
【００１７】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１〜第３のいずれかの構成の現像剤搬送機構において、現像剤の量を検知する量検知手段を設け、該量検知手段の検知結果が所定量以下のとき、静電容量検知手段による検知を行うことにより、より確実に上記現像剤の付着状態を検知することができる。
【００１８】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１〜第４のいずれかの構成の現像剤搬送機構を備えた画像形成装置とすることによって、現像剤の攪拌搬送異常の防止や部材の損傷等の防止を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る現像剤搬送機構を備えた画像形成装置の全体構成を示す概略構成図であり、右側を画像形成装置の前方側として図示している。図１に示すように、画像形成装置１００は、本体下部に積載された用紙を収容する給紙カセット２が備えられている。この給紙カセット２の上方には、本体前方から本体後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて本体上面に形成された排紙部３に至る用紙搬送路４が形成されている。
【００２０】
この用紙搬送路に沿って上流側から順に、ピックアップローラ５、フィードローラ６、中間搬送ローラ７、レジストローラ対８、画像形成部９、定着部１０及び排出ローラ対１１が配置されている。更に、画像形成装置１００内には、上記の各ローラ、画像形成部９、定着部１０等の動作を制御する制御部（ＣＰＵ）３０が配置されている。また、画像形成装置１００の前面側上面には、操作パネル（表示手段）５６が配置されている。
【００２１】
給紙カセット２には、用紙搬送方向後端部に設けられた回動支点１２ａによって、給紙カセット２に対して回動自在に支持された用紙積載板１２が備えられており、用紙積載板１２上に積載された用紙がピックアップローラ５に押圧されるようになっている。また、給紙カセット２の前方側には、フィードローラ６に圧接するようにリタードローラ１３が配設されており、ピックアップローラ５によって複数枚の用紙が同時に給装された場合には、これらフィードローラ６とリタードローラ１３とによって用紙が捌かれ、最上位の１枚のみが搬送されるよう構成されている。
【００２２】
そして、フィードローラ６とリタードローラ１３とによって捌かれた用紙は、中間搬送ローラ７によって搬送方向を装置後方へと変えられてレジストローラ対８へと搬送され、レジストローラ対８によってタイミングを調整されて画像形成部９へと供給される。
【００２３】
画像形成部９は、電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、図１において時計方向に回転可能に軸支された像担持体である感光体ドラム１４と、この感光体ドラム１４の周囲に配置される帯電装置１５、現像装置１６、クリーニング装置１７、用紙搬送路４を挟んで感光体ドラム１４に対向するように配置される転写ローラ１８及び感光体ドラム１４の上方に配置される露光ユニット（ＬＳＵ）１９から構成されており、現像装置１６の上方には、現像装置１６へトナーを補給するトナーコンテナ２０が配置されている。
【００２４】
帯電装置１５には、図示しない電源が接続された導電性ゴムローラ１５ａが備えられており、この導電性ゴムローラ１５ａが感光体ドラム１４に当接するよう配置されている。そして、感光体ドラム１４が回転すると、導電性ゴムローラ１５ａが感光体ドラム１４の表面に接触して従動回転し、この時、導電性ゴムローラ１５ａに所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１４の表面が一様に帯電させられることとなる。
【００２５】
次いで、露光ユニット（ＬＳＵ）１９からのレーザビームにより感光体ドラム１４上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置１６により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１４の表面にトナー像が形成され、転写ローラ１８により感光体ドラム１４の表面のトナー像が、感光体ドラム１４と転写ローラ１８とのニップ部に形成された転写位置に供給された用紙へと転写される。
【００２６】
トナー像が転写された用紙は、感光体ドラム１４から分離されて定着部１０に向けて搬送される。この定着部１０は、画像形成部９の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成部９においてトナー像が転写された用紙は、定着部１０に備えられた加熱ローラ２１、及びこの加熱ローラ２１に圧接される加圧ローラ２２によって加熱、加圧され、用紙に転写されたトナー像が定着される。
【００２７】
そして、画像形成部９及び定着部１０において画像形成がなされた用紙は、排出ローラ対１１によって排紙部３に排出される。一方、転写後に感光体ドラム１４の表面に残留しているトナーはクリーニング装置１７により除去される。そして、感光体ドラム１４は帯電装置１５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。
【００２８】
続いて、図２、図３及び図４を参照して本発明に係る現像装置１６について詳述する。図２は、本実施形態に係る現像剤搬送機構が適用された現像装置周辺の側面断面図であり、図３は本実施形態の現像装置を上方から見た平面図、図４は現像装置の側面断面図である。なお、図４は図３におけるＸＸ′矢視断面図に相当し、図３においては説明の便宜上、カバー３１ｂを外した状態を示している。
【００２９】
図２〜図４に示すように、現像装置１６は、磁性１成分現像剤が収容されるケーシング３１ａと、ケーシング３１ａに収容された現像剤が外部に漏れないように封止するカバー３１ｂとから構成される筐体３１内に、第１攪拌搬送部材３２、第２攪拌搬送部材（攪拌搬送部材）３５、現像ローラ３９、規制ブレード４０、トナー濃度検知センサ４６が備えられている。また、ここでは、現像剤搬送機構を現像装置１６に適用することとした。
【００３０】
ケーシング３１ａの内部は、長手方向に延在する仕切板４１によって第１貯留４２と第２貯留室４３とに区画されており、第１貯留室４２には第１攪拌搬送部材３２が、第２貯留室４３には第２攪拌搬送部材３５がそれぞれ配設されている。また、仕切板４１は、図３に示すようにケーシング３１ａの左右両端部には設けられておらず、この部分が第１貯留室４２と第２貯留室４３の間を現像剤が移動する通路４４となっている。
【００３１】
第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３５は、それぞれ回転軸３３、３６と、その外周面に一体形成された第１螺旋羽３４、第２螺旋羽（搬送羽）３７から構成され、互いに略平行となるようにケーシング３１ａ内に回転可能に軸支されており、通常は第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３５が所定方向に回転することによって第１貯留室４２内の現像剤を矢印Ａ方向に搬送し、第２貯留室４３内の現像剤を矢印Ｂ方向に搬送するよう構成されている。
【００３２】
また、第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３５の第１螺旋羽３４、第２螺旋羽３７は、絶縁性を有する樹脂材料から形成されている。また、トナー濃度センサ４６のトナー濃度検知結果に応じてケーシング３１ａ内にトナーを補給できるように、カバー３１ｂにはトナーコンテナ２０（図１参照）からトナーが供給されるトナー補給口３８が設けられている。
【００３３】
そして、第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３５の回転軸３３、３６には駆動入力ギヤ４５ａ、４５ｂが連結されており、駆動入力ギヤ４５ａ、４５ｂは図示しないモータに接続されている。このモータにより第１及び第２攪拌搬送部材３２、３５を所定方向に回転駆動することによって、現像剤が第１貯留室４２及び第２貯留室４３内を搬送され、また、上述したようにケーシング３１ａの左右両端部に設けられた通路４４を通過して、第１貯留室４２と第２貯留室４３とを循環するようになっている。
【００３４】
現像ローラ３９は、第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３５と略平行となるように第１貯留室４２内に回転可能に軸支され、上記モータとは別個の駆動手段（図示せず）が接続されている。この現像ローラ３９には、内面に永久磁石から成る磁界発生部材（図示せず）が固定されたマグネットローラが使用されており、感光体ドラム１４の回転に応じて現像ローラ３９が回転すると、この磁界発生部材の磁力により現像ローラ３９の表面に現像剤が付着（担持）されて現像剤層が形成される。
【００３５】
そして、所定の現像域において現像ローラ３９に付着した現像剤中のトナーが、感光体ドラム１４の表面電位と現像ローラ３９に印加される現像バイアスとの電位差により感光体ドラム１４へと飛翔して感光層に付着し、感光体ドラム１４表面にトナー像が形成される。
【００３６】
規制ブレード４０は、感光体ドラム１４に供給するトナー量、すなわち現像ローラ３９への現像剤付着量を規制するものであり、例えばＳＵＳ３０３等の非磁性体のＳＵＳ（ステンレス）が用いられる。そして、規制ブレード４０は、その先端と現像ローラ３５との間に所定の隙間が形成されるように配設されており、この規制ブレード４０と現像ローラ３９との隙間によって現像ローラ３９への現像剤付着量が規制され、現像ローラ３９の表面には数百ミクロンの現像剤薄層が形成される。
【００３７】
第２貯留室４３の仕切板４１とは反対側の内壁面４３ａの底部におけるトナー補給口３８よりも矢印Ｂ方向下流側には、仕切板４１に向くようにトナー濃度検知センサ（量検知手段）４６が配置されている。トナー濃度検知センサ４６は、ケーシング３１ａに貯留されるトナー濃度（トナー量）を検知するものであり、例えば圧電センサや磁気センサ等が用いられる。圧電センサは、外部から衝撃や振動が加わると、その大きさに比例した電圧が発生するという圧電素子の性質を利用し、衝撃や振動を電気信号として取り出すものである。
【００３８】
トナー濃度検知センサ４６の検知面４６ａは、第２貯留室４３に充分にトナーが貯留されているとき、そのトナーによって一定の圧をかけられることで、トナーが充分に貯留されているものと検知する。一方、充分なトナー量が第２貯留室４３に貯留されていないとき、検知面４６ａは、トナーによって一定以上の圧をかけられることはない。
【００３９】
このとき、トナー濃度検知センサ４６は、トナー量が充分に足りていないと検知するようになっている。このように、トナー濃度検知センサ４６によりケーシング３１内のトナー量を検知し、上記したようにトナー補給口３８を通じてトナーコンテナ２０からトナーが供給される。
【００４０】
図５は、電極対が配置された第２攪拌搬送部材を示す図であり、図６は、第２攪拌搬送部材の内部構造及び制御経路を示す概略図である。図５及び図６に示すように、第２攪拌搬送部材３５の長手方向に互いに直近する第１羽部３７ａ及び第２羽部３７ｂには、第１電極５１及び第２電極５２から成る電極対（一対の電極）５０が設けられている。
【００４１】
図５及び図６において、第１羽部３７ａは左側、第２羽部３７ｂは右側に配置されており、第１羽部３７ａ及び第２羽部３７ｂの互いに対向する表面には、それぞれ第１電極５１、第２電極５２が配置されている。第１電極５１及び第２電極５２は、金属材料から形成されており、例えば導電性の高い銅等を用いることができる。
【００４２】
第１電極５１は、略Ｌ字状の板状から成り、Ｌ字の短辺が第１検知部５１ａ、長片が第１接続用部５１ｂを形成している。第１接続用部５１ｂは、回転軸３６内に長手方向に沿って左側端部３６ａから第１羽部３７ａと対向する位置までの間に埋め込まれている。第１検知部５１ａは、第１接続用部５１ｂの右側端部から第１羽部３７ａに沿って外側（図の上方）に突出しており、第１螺旋部３７ａの右側表面に固定されている。また、第１接続用部５１ｂの左側端部は、回転軸３６の外側に露出している。
【００４３】
第２電極５２は、略Ｌ字状の板状から成り、Ｌ字の短辺が第２検知部５２ａ、長片が第２接続用部５２ｂを形成している。第２接続用部５２ｂは、回転軸３６内に長手方向に沿って右側端部３６ｂから第２羽部３７ｂと対向する位置までの間に埋め込まれている。第２検知部５２ａは、第２接続用部５２ｂの左側端部から第２羽部３７ｂに沿って外側（図の上方）に突出しており、第２羽部３７ｂの左側表面に固定されている。また、第２接続用部５２ｂの右側端部は、回転軸３６の外側に露出している。
【００４４】
第１接続用部５１ｂの左側端部及び第２接続用部５１ｂの右側端部には、それぞれ外側から金属製の第１端子５３及び第２端子５４が当接している。第１及び第２端子５３、５４は、第２攪拌搬送部材３５が回転しても第１及び第２接続用部５１ａ、５２ｂと当接し、これらと電気的に接続されている。また、第１及び第２端子５３、５４は、静電容量検知装置５５と電気的に接続されている。これにより、電極対５０はコンデンサを構成し、静電容量検知装置５５は、該電極間に発生した静電容量を電位差Ｖとして示すようになっている。
【００４５】
トナーの比誘電率は空気の比誘電率よりも大きいため、電極対５０間にトナー存在しないときには、略空気の静電容量が示される。そして、電極対５０間にトナーが存在すると、トナー量に応じて静電容量検知装置５５の検知電圧（静電容量検知結果）Ｖは大きくなる。これにより、静電容量検知装置５５は、電極対５０間のトナー量、すなわち第１羽部３７ａと第２羽部３７ｂの間に付着したトナー量を検知することができる。そして、かかる検知結果に基づき、トナーの付着状態を検知することができる。
【００４６】
静電容量検知装置５５は、制御部３０（図１参照）に電気的に接続されており、制御部３０から制御信号の受信や、検知結果の送信をすることができる。また、制御部３０からの電気信号を受信し、検知開始及び終了等の制御を受けるようになっている。制御部３０は、操作パネル５６と電気的に接続されており、操作パネル５６へのユーザの入力信号を受信して画像形成等を行う、或いは操作パネル５６に対して後述する警告表示をさせることができる。
【００４７】
次に、電極対５０間の静電容量検知について説明する。図７は、第２貯留室３９内のトナーの容量と検知電圧との関係を示す図であり、図７（ａ）は、第２貯留室３９内のトナーが多いときの検知電圧、図７（ｂ）は、第２貯留室３９内のトナーが比較的少ないときの検知電圧、図７（ｃ）は、第２貯留室３９内のトナーが更に少ないときの検知電圧を示す図である。なお、後述するＶｍａｘ、Ｖｍｉｎ、Ｖａ、Ｔａについては図７（ａ）にのみ示した。
【００４８】
なお、ケーシング３１ａ内のトナー量を第２貯留室３９に設けたトナー濃度センサ４６で検知しているため、ここでは第２貯留室３９内のトナー量を、ケーシング３１ａ内のトナー量として示す。第２貯留室３９（すなわちケーシング３１ａ）には現像性を確保するため、通常、３〜７分目、多くても８分目程のトナーが供給されている。
【００４９】
図７（ａ）に示すように、第２貯留室３９内にトナー６１が多いとき（ここでは７分目程度）には、第２攪拌搬送部材３５が回転し、電極対５０が下方に位置するときには電極間にトナー６１が略充満するため、検知電圧Ｖは大きくなる（Ｖｍａｘ、極大値）。一方、電極対５０が上方に位置するときには電極間における回転軸３６側の略一部にトナー６１が存在するため、検知電圧Ｖは小さくなる（Ｖｍｉｎ、極小値）。これにより、検知電圧Ｖは、所定の振幅Ｖａ（｜Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ｜）、所定の周期Ｔａを有する波形として表される。
【００５０】
また、図７（ｂ）に示すように、第２貯留室３９内にトナー６１が比較的少ない（ここでは４分目程度）ときには、第２攪拌搬送部材３５が回転し、電極対５０が下方に位置するときには、電極間のトナー６１が図７（ａ）よりも少ないため、Ｖｍａｘは図７（ａ）よりも小さくなる。一方、電極対５０が上方に位置するときには、トナー６１の最上面よりも上方に位置するため、第２攪拌搬送部材３５に跳ね上げられたトナー６１のみが電極間に存在することになり、図７（ａ）よりもＶｍｉｎは小さくなる。また、波形の振幅Ｖａも小さくなる。
【００５１】
また、図７（ｃ）に示すように、第２貯留室３９内にトナー６１が更に少ない（ここでは２分目程度）ときには、第２攪拌搬送部材３５が回転しても、トナー６１はほとんど攪拌搬送されず、風圧等で跳ね上げられる程度である。そのため、電極対５０が下方に位置したとき、主として跳ね上げられたトナーを検知するのみであり、図７（ｂ）よりもさらにＶｍａｘ、Ｖｍｉｎ共に小さく、波形の振幅Ｖａも小さくなる。
【００５２】
このように、電極対５０間のトナー６１の量に応じて検知電圧Ｖが変化する。図８は、螺旋羽に対するトナーの付着状態を示す図であり、図８（ａ）はトナー付着初期の状態、図８（ｂ）は、トナーが付着成長した状態を示す図である。また、図９は、螺旋羽にトナーが付着成長したときの検知電圧を示す図である。環境条件等により、第２攪拌部材３５の回転軸３６及び第１及び第２羽部３７ａ、３７ｂにトナー６１が付着すると、付着初期には図８（ａ）に示すようにトナー６１は、回転軸３６及び第１、第２羽部３７ａ、３７ｂの表面に沿って付着する。
【００５３】
しかし、トナー６１の付着が更に進行すると、図８（ｂ）に示すように第１及び第２羽部３７ａ、３７ｂ間の隙間を塞いでしまう（トナーの付着成長）。電極対５０は第１及び第２羽部間に挟まったトナー６１と共に回転するため、静電容量検知装置５５による検知電圧Ｖは、図９に示すように、時間に因らず略一定となる。このとき付着が一時的なものであれば検知電圧Ｖが一旦、略一定となっても、直ぐにもとの波形を示す。
【００５４】
よって、例えば検知結果Ｖが所定電圧Ｖｓ以上（Ｖ≧Ｖｓ）である状態が所定時間Ｔｓ以上続いた場合には、トナーの付着成長が生じていると判断できる。そして、その旨をユーザに知らせることができれば、画像形成に不具合を及ぼす前にトナーの付着を除去する等、速やかに対処することができる。
【００５５】
かかる所定電圧Ｖｓは、トナーの種類や攪拌搬送条件、現像条件、トナー量等に応じて予備実験等を行うことにより適宜設定することができ、特に限定されるものではない。しかし、例えば上記図７（ａ）に示すように第２貯留室３９に７分目のトナーを供給した場合には、得られる波形のＶｍｉｎよりも大きく、Ｖｍａｘよりも小さい値とすることができる。
【００５６】
また、Ｔｓは、例えば１周期Ｔａ以上とすることにより、より確実に静電容量検知を行うことができる。一方、Ｔｓが長くなれば、さらに確実に検知できるが、その分トナー付着状態を把握するのが遅れるため、不具合に十分に対処できないおそれがある。よって、例えばかかる観点を考慮してＴｓを設定することができる。
【００５７】
なお、第２螺旋羽３７全体の代表として第１、第２羽部３７ａ、３７ｂについて示したため、第１、第２羽部３７ａ、３７ｂ間にトナーが付着していれば、第２螺旋羽３７の全体的にトナーの付着成長が生じていると考えられる。また、このように適切に代表例とできる２つの第１及び第２羽部３７ａ、３７ｂは、予備実験等により適宜設定することができる。
【００５８】
また、トナーコンテナ２０からの一時的な過供給があった場合等には、静電容量検知装置５５が誤検知するおそれもある。かかる場合等を考慮して、トナー濃度センサ４６により検知されたトナー濃度（量検知結果）Ｃが所定濃度（所定量）Ｃｓ以下（Ｃ≦Ｃｓ）であることを確認した後、静電容量検知を行うこともできる。
【００５９】
図１０は、本実施形態の制御手順を示すフローチャートである。まず、画像形成が開始されると、トナー濃度センサ４６がケーシング３１内のトナー濃度を検知する（ステップＳ１）。検知結果は制御部３０に送信され、検知濃度Ｃが所定濃度Ｃｓ以下（Ｃ≦Ｃｓ）であるか否かが判断される（ステップＳ２）。Ｃ≦Ｃｓと判断されれば、次に電極対５０間の静電容量を検知する（ステップＳ３）。
【００６０】
検知結果は制御部３０に送信され、検知電圧Ｖが所定電圧Ｖｓ以上（Ｖ≧Ｖｓ）である状態が所定時間Ｔｓ以上続いたか否かが判断される（ステップＳ４）。Ｖ≧Ｖｓの状態がＴｓ以上続いたと判断されれば、第２螺旋羽３７にトナーが付着成長していると判断し、制御部３０は操作パネル５６に警告表示を行って動作を停止する（ステップＳ５）。一方、ステップ２でＣ＞Ｃｓと判断された場合、及びステップＳ４でＶ≧Ｖｓの状態がＴｓ以上続いていないと判断された場合には、ステップＳ１に戻って再びステップＳ１〜Ｓ４を実行する。
【００６１】
このように第２螺旋羽３７に電極対５０を配置し、静電容量検知装置５５の検知結果ＶがＶｓ以上となる状態がＴｓ以上となるよう構成したため、第２螺旋羽３７のトナー付着状態を精度良く検知し、第２攪拌搬送部材３５の攪拌異常を防止することが可能となる。また、ギヤなどの機械的な部材の破損を未然に防ぐことができる。
【００６２】
また、ここでは、電極対５０を用いて静電容量を検知したため、精度良く静電容量を検知することができる。しかし、静電容量検知方法は、第２螺旋羽３７間の静電容量を検知可能であれば本実施形態に特に限定されるものではない。また、ここではトナー濃度検知結果ＣがＣｓ以下のとき、静電容量検知を行うこととしたため、より確実にトナーの付着状態を検知することができる。
【００６３】
しかし、トナー量検知は本発明の必須構成要素ではなく、トナー量検知とは別途独立して静電容量を検知する構成とすることもできる。また、図７に示すように静電容量検知結果Ｖはトナー量を反映しているため、例えば静電用量検知結果Ｖの波形の振幅Ｖａ等に基づいてトナー量の検知及びトナー量制御を行うこともできる。
【００６４】
また、ここでは上記ステップ４でＶ≧Ｖｓの状態がＴｓ以上続いていると判断された後、警告表示を行うことにより、トナーの付着成長をユーザに素早く知らせることができ、効果的に攪拌搬送異常の防止や部材の損傷等の防止を図ることができる。しかし、かかる検知後の処置は警告表示に特に限定されるものではない。例えば、検知結果Ｖに基づき第２螺旋羽３７を逆回転させたり、付着トナーにエアを吹き付けたりする等により、トナー付着を物理的に除去する操作を行うこともできる。かかる物理的な除去は、例えば第２螺旋羽３７に掻き取り部材を接触させること等により行うことができる。
【００６５】
なお、ここでは第２攪拌搬送部材３５に電極対５０及び静電容量測定装置５５等を適用したが、これらは第１攪拌搬送部材３２にも適用可能である。また、第１及び第２攪拌搬送部材３２、３５の両方に電極対５０を配置し、これらを並列に電気的接続することもできる。また、第１及び第２電極５１、５２の第１及び第２接続用部５１ｂ、５２ｂと、第１及び第２端子５３、５４と、の接続方法は、上記実施形態に特に限定されるものではない。
【００６６】
例えば、第１及び第２接続用部５１ｂ、５２ｂの両外側端部を回転軸３６の第１及び第２端部３６ａ、３６ｂにおいて外周面から外側に延出し、且つ周方向に沿って外周面を一周するように露出させ、第１及び第２端子を金属製ブラシから構成することもできる。これにより、回転軸３６が回転しても第１及び第２接続部５１ｂ、５２ｂと、第１及び第２接続端子と、の電気的接続を維持することができる。
【００６７】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、現像剤が第１及び第２貯留室４２、４３を循環する構成であれば、図３に示した構成に限定されるものではなく、その他、第１攪拌搬送部材３２と現像ローラ３９との間に攪拌パドルを備えた現像装置であっても良い。
【００６８】
また、上記実施形態では、現像装置に適用したが、その他、クリーニング装置、トナー回収部、トナーコンテナ、トナーコンテナと現像装置との間に配置されるトナー供給手段等にも本発明のトナー搬送機構を適用することができる。
【００６９】
さらに、本発明の現像装置が搭載される画像形成装置としては、図１に示したようなモノクロプリンタに限らず、モノクロ及びカラー複写機、カラープリンタ、ファクシミリ等の他の画像形成装置であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、搬送羽を有する攪拌搬送部材を備え、該攪拌搬送部材の長手方向に現像剤を搬送する現像剤搬送機構であって、前記搬送羽間の静電容量を検知する静電容量検知手段が設けられたものである。
【００７１】
これにより、搬送羽間に対する現像剤の付着状態を検知することができるため、搬送羽にトナーが過剰に付着したまま攪拌搬送を行うことを防止することができ、攪拌搬送異常の防止や部材の損傷等を防止することができる。
【００７２】
また、静電容量検知手段が、長手方向に直近する２つの搬送羽の表面に互いに対向配置される一対の電極を有し、該一対の電極間の静電容量を検知することにより、搬送羽間に対する現像剤の付着状態を精度良く検知することができる。また、静電容量検知手段の検知結果が所定量以上となる状態が所定時間以上続いたとき、装置本体の表示手段に警告表示を行うことにより、上記現像剤の付着状態をユーザに速やかに知らせることができるため、効果的に攪拌搬送異常や部材の損傷等の防止を図ることができる。
【００７３】
また、現像剤の量を検知する量検知手段を設け、該量検知手段の検知結果が所定量以下のとき、静電容量検知手段による検知を行うことにより、より確実に上記現像剤の付着状態を検知することができる。また、上記現像剤搬送機構を備えた画像形成装置とすることによって、現像剤の攪拌搬送異常や部材の損傷等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】は、本発明の一実施形態に係る現像剤搬送機構を備えた画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】は、本実施形態に係る現像剤搬送機構が適用された現像装置の側面断面図である。
【図３】は、本実施形態の現像装置を上方から見た平面図である。
【図４】は、本実施形態の現像装置の側面断面図である。
【図５】は、電極対が配置された第２攪拌搬送部材を示す図である。
【図６】は、第２攪拌搬送部材の内部構造及び制御経路を示す概略図である。
【図７】は、第２貯留室内のトナーの容量と検知電圧との関係を示す図であり、図７（ａ）は、第２貯留室内のトナーが多いときの検知電圧、図７（ｂ）は、第２貯留室内のトナーが比較的少ないときの検知電圧、図７（ｃ）は、第２貯留室内のトナーが更に少ないときの検知電圧を示す図である。
【図８】は、螺旋羽に対するトナーの付着状態を示す図であり、図８（ａ）はトナー付着初期の状態、図８（ｂ）は、トナーが付着成長した状態を示す図である。
【図９】は、螺旋羽にトナーが付着成長したときの検知電圧を示す図である。
【図１０】は、本実施形態の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１ 画像形成装置
１６ 現像装置
３０ 制御部
３１ 筐体
３１ａ ケーシング
３１ｂ カバー
３２ 第１攪拌搬送部材
３３ 第１回転軸
３４ 第１螺旋羽
３５ 第２攪拌搬送部材（攪拌搬送部材）
３６ 第２回転軸
３７ 第２螺旋羽（搬送羽）
３７ａ 第１羽部
３７ｂ 第２羽部
３９ 現像ローラ
４２ 第１貯留室
４３ 第２貯留室
４６ トナー濃度検知センサ（量検知手段）
５０ 電極対（一対の電極）
５１ 第１電極
５１ａ 第１検知部
５１ｂ 第１接続用部
５２ 第２電極
５２ａ 第２検知部
５２ｂ 第２接続用部
５３ 第１端子
５４ 第２端子
５５ 静電容量検知装置（静電容量検知手段）
５６ 操作パネル（表示手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に使用される現像剤の搬送方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置に使用される１成分現像装置は、感光体ドラムに対向するように配置され、現像剤を担持する現像ローラと、この現像ローラのスラスト方向に一方の端部から他端部へと現像剤を攪拌搬送する第１攪拌搬送部材と、第１攪拌搬送部材と平行に配置され、第１攪拌搬送部材とは逆方向に現像剤を攪拌搬送する第２攪拌搬送部材とを有している。
【０００３】
また、第１攪拌搬送部材と第２攪拌搬送部材との間には仕切板が設けられ、第１貯留室と第２貯留室に区画されている。そして、現像装置の長手方向両端部において、第１貯留室と第２貯留室の間を現像剤が移動することができるよう仕切板のない領域が設けられており、現像剤は第１及び第２攪拌搬送部材、の回転によって第１貯留室と第２貯留室とを循環するように構成されている。
【０００４】
このような従来の現像装置においては、機内温度やトナーの帯電状態等により攪拌搬送部材にトナーが付着成長する場合がある。トナーの付着が成長すると、スパイラル（搬送羽）の搬送能力が低下し、トナーが現像ローラまで搬送されず、画像が薄くなる場合がある。或いは、現像搬送経路でトナーが詰まり、現像装置内のトナーが溢れ、現像ローラや感光体ドラム表面に損傷を与えるおそれがある。
【０００５】
そこで、トナーの残量を正確に検知する方法が提案されている。例えば特許文献１には、攪拌手段を、現像剤担持体に平行な回転軸と、回転軸の周囲を螺旋状に囲むと共に攪拌手段の回転数にかかわらず現像担持体に対して一定数の再接近部を有する螺旋部を設け、残量検知手段を、攪拌手段の最接近部と像担持体との間の静電容量を検知することにより、攪拌部材が回転しても、現像剤担持体に対する姿勢が変化しないようにし、トナーの残量を正確に検知する方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２は、トナー容器の内面に対向して複数の電極と、トナー攪拌手段の回転により周期的に変動する複数の電極間の静電容量の変動幅に基づきトナー攪拌手段の異常を検知する検知手段と、を設けることにより、専用のセンサを設けることなくトナー攪拌手段の回転異常を検知する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平６−１６１２４２号公報
【特許文献２】特開２００１−２４２６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１、２の方法では、現像装置内のトナー残量を検知できるが、搬送羽へのトナーの付着を検知することができず、搬送羽へのトナーの付着成長による上記不具合を防止するための方法は開示されていない。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、搬送羽に対する現像剤の付着状態を検知し、現像剤の攪拌搬送異常を防止すると共に部材の損傷等を防止することが可能な現像剤搬送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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、搬送羽を有する攪拌搬送部材を備え、該攪拌搬送部材の長手方向に現像剤を搬送する現像剤搬送機構であって、前記搬送羽間の静電容量を検知する静電容量検知手段が設けられたことを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、前記静電容量検知手段は、前記搬送羽のうち前記長手方向に直近する２つの搬送羽の表面に互いに対向配置される一対の電極を有し、該一対の電極間の静電容量を検知することを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、前記静電容量検知手段の検知結果が所定量以上となる状態が所定時間以上続いたとき、装置本体の表示手段に警告表示を行うことを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、現像剤の量を検知する量検知手段が設けられ、該量検知手段の検知結果が所定量以下のとき、前記静電容量検知手段による検知が行われることを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、前記現像剤搬送装置を備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の構成によれば、攪拌搬送部材の搬送羽間の静電容量を検知することにより、該搬送羽間に対する現像剤の付着状態を検知することができるため、搬送羽にトナーが過剰に付着したまま攪拌搬送を行うことを防止することができ、攪拌搬送異常の防止や部材の損傷等を防止することができる。
【００１５】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、静電容量検知手段が、長手方向に直近する２つの搬送羽の表面に互いに対向配置される一対の電極を有し、該一対の電極間の静電容量を検知することにより、搬送羽間に対する現像剤の付着状態を精度良く検知することができる。
【００１６】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１または第２の構成の現像装置において、静電容量検知手段の検知結果が所定量以上となる状態が所定時間以上続いたとき、装置本体の表示手段に警告表示を行うことにより、上記現像剤の付着状態をユーザに速やかに知らせることができるため、効果的に攪拌搬送異常の防止や部材の損傷等の防止を図ることができる。
【００１７】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１〜第３のいずれかの構成の現像剤搬送機構において、現像剤の量を検知する量検知手段を設け、該量検知手段の検知結果が所定量以下のとき、静電容量検知手段による検知を行うことにより、より確実に上記現像剤の付着状態を検知することができる。
【００１８】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１〜第４のいずれかの構成の現像剤搬送機構を備えた画像形成装置とすることによって、現像剤の攪拌搬送異常の防止や部材の損傷等の防止を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る現像剤搬送機構を備えた画像形成装置の全体構成を示す概略構成図であり、右側を画像形成装置の前方側として図示している。図１に示すように、画像形成装置１００は、本体下部に積載された用紙を収容する給紙カセット２が備えられている。この給紙カセット２の上方には、本体前方から本体後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて本体上面に形成された排紙部３に至る用紙搬送路４が形成されている。
【００２０】
この用紙搬送路に沿って上流側から順に、ピックアップローラ５、フィードローラ６、中間搬送ローラ７、レジストローラ対８、画像形成部９、定着部１０及び排出ローラ対１１が配置されている。更に、画像形成装置１００内には、上記の各ローラ、画像形成部９、定着部１０等の動作を制御する制御部（ＣＰＵ）３０が配置されている。また、画像形成装置１００の前面側上面には、操作パネル（表示手段）５６が配置されている。
【００２１】
給紙カセット２には、用紙搬送方向後端部に設けられた回動支点１２ａによって、給紙カセット２に対して回動自在に支持された用紙積載板１２が備えられており、用紙積載板１２上に積載された用紙がピックアップローラ５に押圧されるようになっている。また、給紙カセット２の前方側には、フィードローラ６に圧接するようにリタードローラ１３が配設されており、ピックアップローラ５によって複数枚の用紙が同時に給装された場合には、これらフィードローラ６とリタードローラ１３とによって用紙が捌かれ、最上位の１枚のみが搬送されるよう構成されている。
【００２２】
そして、フィードローラ６とリタードローラ１３とによって捌かれた用紙は、中間搬送ローラ７によって搬送方向を装置後方へと変えられてレジストローラ対８へと搬送され、レジストローラ対８によってタイミングを調整されて画像形成部９へと供給される。
【００２３】
画像形成部９は、電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、図１において時計方向に回転可能に軸支された像担持体である感光体ドラム１４と、この感光体ドラム１４の周囲に配置される帯電装置１５、現像装置１６、クリーニング装置１７、用紙搬送路４を挟んで感光体ドラム１４に対向するように配置される転写ローラ１８及び感光体ドラム１４の上方に配置される露光ユニット（ＬＳＵ）１９から構成されており、現像装置１６の上方には、現像装置１６へトナーを補給するトナーコンテナ２０が配置されている。
【００２４】
帯電装置１５には、図示しない電源が接続された導電性ゴムローラ１５ａが備えられており、この導電性ゴムローラ１５ａが感光体ドラム１４に当接するよう配置されている。そして、感光体ドラム１４が回転すると、導電性ゴムローラ１５ａが感光体ドラム１４の表面に接触して従動回転し、この時、導電性ゴムローラ１５ａに所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１４の表面が一様に帯電させられることとなる。
【００２５】
次いで、露光ユニット（ＬＳＵ）１９からのレーザビームにより感光体ドラム１４上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置１６により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１４の表面にトナー像が形成され、転写ローラ１８により感光体ドラム１４の表面のトナー像が、感光体ドラム１４と転写ローラ１８とのニップ部に形成された転写位置に供給された用紙へと転写される。
【００２６】
トナー像が転写された用紙は、感光体ドラム１４から分離されて定着部１０に向けて搬送される。この定着部１０は、画像形成部９の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成部９においてトナー像が転写された用紙は、定着部１０に備えられた加熱ローラ２１、及びこの加熱ローラ２１に圧接される加圧ローラ２２によって加熱、加圧され、用紙に転写されたトナー像が定着される。
【００２７】
そして、画像形成部９及び定着部１０において画像形成がなされた用紙は、排出ローラ対１１によって排紙部３に排出される。一方、転写後に感光体ドラム１４の表面に残留しているトナーはクリーニング装置１７により除去される。そして、感光体ドラム１４は帯電装置１５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。
【００２８】
続いて、図２、図３及び図４を参照して本発明に係る現像装置１６について詳述する。図２は、本実施形態に係る現像剤搬送機構が適用された現像装置周辺の側面断面図であり、図３は本実施形態の現像装置を上方から見た平面図、図４は現像装置の側面断面図である。なお、図４は図３におけるＸＸ′矢視断面図に相当し、図３においては説明の便宜上、カバー３１ｂを外した状態を示している。
【００２９】
図２〜図４に示すように、現像装置１６は、磁性１成分現像剤が収容されるケーシング３１ａと、ケーシング３１ａに収容された現像剤が外部に漏れないように封止するカバー３１ｂとから構成される筐体３１内に、第１攪拌搬送部材３２、第２攪拌搬送部材（攪拌搬送部材）３５、現像ローラ３９、規制ブレード４０、トナー濃度検知センサ４６が備えられている。また、ここでは、現像剤搬送機構を現像装置１６に適用することとした。
【００３０】
ケーシング３１ａの内部は、長手方向に延在する仕切板４１によって第１貯留４２と第２貯留室４３とに区画されており、第１貯留室４２には第１攪拌搬送部材３２が、第２貯留室４３には第２攪拌搬送部材３５がそれぞれ配設されている。また、仕切板４１は、図３に示すようにケーシング３１ａの左右両端部には設けられておらず、この部分が第１貯留室４２と第２貯留室４３の間を現像剤が移動する通路４４となっている。
【００３１】
第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３５は、それぞれ回転軸３３、３６と、その外周面に一体形成された第１螺旋羽３４、第２螺旋羽（搬送羽）３７から構成され、互いに略平行となるようにケーシング３１ａ内に回転可能に軸支されており、通常は第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３５が所定方向に回転することによって第１貯留室４２内の現像剤を矢印Ａ方向に搬送し、第２貯留室４３内の現像剤を矢印Ｂ方向に搬送するよう構成されている。
【００３２】
また、第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３５の第１螺旋羽３４、第２螺旋羽３７は、絶縁性を有する樹脂材料から形成されている。また、トナー濃度センサ４６のトナー濃度検知結果に応じてケーシング３１ａ内にトナーを補給できるように、カバー３１ｂにはトナーコンテナ２０（図１参照）からトナーが供給されるトナー補給口３８が設けられている。
【００３３】
そして、第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３５の回転軸３３、３６には駆動入力ギヤ４５ａ、４５ｂが連結されており、駆動入力ギヤ４５ａ、４５ｂは図示しないモータに接続されている。このモータにより第１及び第２攪拌搬送部材３２、３５を所定方向に回転駆動することによって、現像剤が第１貯留室４２及び第２貯留室４３内を搬送され、また、上述したようにケーシング３１ａの左右両端部に設けられた通路４４を通過して、第１貯留室４２と第２貯留室４３とを循環するようになっている。
【００３４】
現像ローラ３９は、第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３５と略平行となるように第１貯留室４２内に回転可能に軸支され、上記モータとは別個の駆動手段（図示せず）が接続されている。この現像ローラ３９には、内面に永久磁石から成る磁界発生部材（図示せず）が固定されたマグネットローラが使用されており、感光体ドラム１４の回転に応じて現像ローラ３９が回転すると、この磁界発生部材の磁力により現像ローラ３９の表面に現像剤が付着（担持）されて現像剤層が形成される。
【００３５】
そして、所定の現像域において現像ローラ３９に付着した現像剤中のトナーが、感光体ドラム１４の表面電位と現像ローラ３９に印加される現像バイアスとの電位差により感光体ドラム１４へと飛翔して感光層に付着し、感光体ドラム１４表面にトナー像が形成される。
【００３６】
規制ブレード４０は、感光体ドラム１４に供給するトナー量、すなわち現像ローラ３９への現像剤付着量を規制するものであり、例えばＳＵＳ３０３等の非磁性体のＳＵＳ（ステンレス）が用いられる。そして、規制ブレード４０は、その先端と現像ローラ３５との間に所定の隙間が形成されるように配設されており、この規制ブレード４０と現像ローラ３９との隙間によって現像ローラ３９への現像剤付着量が規制され、現像ローラ３９の表面には数百ミクロンの現像剤薄層が形成される。
【００３７】
第２貯留室４３の仕切板４１とは反対側の内壁面４３ａの底部におけるトナー補給口３８よりも矢印Ｂ方向下流側には、仕切板４１に向くようにトナー濃度検知センサ（量検知手段）４６が配置されている。トナー濃度検知センサ４６は、ケーシング３１ａに貯留されるトナー濃度（トナー量）を検知するものであり、例えば圧電センサや磁気センサ等が用いられる。圧電センサは、外部から衝撃や振動が加わると、その大きさに比例した電圧が発生するという圧電素子の性質を利用し、衝撃や振動を電気信号として取り出すものである。
【００３８】
トナー濃度検知センサ４６の検知面４６ａは、第２貯留室４３に充分にトナーが貯留されているとき、そのトナーによって一定の圧をかけられることで、トナーが充分に貯留されているものと検知する。一方、充分なトナー量が第２貯留室４３に貯留されていないとき、検知面４６ａは、トナーによって一定以上の圧をかけられることはない。
【００３９】
このとき、トナー濃度検知センサ４６は、トナー量が充分に足りていないと検知するようになっている。このように、トナー濃度検知センサ４６によりケーシング３１内のトナー量を検知し、上記したようにトナー補給口３８を通じてトナーコンテナ２０からトナーが供給される。
【００４０】
図５は、電極対が配置された第２攪拌搬送部材を示す図であり、図６は、第２攪拌搬送部材の内部構造及び制御経路を示す概略図である。図５及び図６に示すように、第２攪拌搬送部材３５の長手方向に互いに直近する第１羽部３７ａ及び第２羽部３７ｂには、第１電極５１及び第２電極５２から成る電極対（一対の電極）５０が設けられている。
【００４１】
図５及び図６において、第１羽部３７ａは左側、第２羽部３７ｂは右側に配置されており、第１羽部３７ａ及び第２羽部３７ｂの互いに対向する表面には、それぞれ第１電極５１、第２電極５２が配置されている。第１電極５１及び第２電極５２は、金属材料から形成されており、例えば導電性の高い銅等を用いることができる。
【００４２】
第１電極５１は、略Ｌ字状の板状から成り、Ｌ字の短辺が第１検知部５１ａ、長片が第１接続用部５１ｂを形成している。第１接続用部５１ｂは、回転軸３６内に長手方向に沿って左側端部３６ａから第１羽部３７ａと対向する位置までの間に埋め込まれている。第１検知部５１ａは、第１接続用部５１ｂの右側端部から第１羽部３７ａに沿って外側（図の上方）に突出しており、第１螺旋部３７ａの右側表面に固定されている。また、第１接続用部５１ｂの左側端部は、回転軸３６の外側に露出している。
【００４３】
第２電極５２は、略Ｌ字状の板状から成り、Ｌ字の短辺が第２検知部５２ａ、長片が第２接続用部５２ｂを形成している。第２接続用部５２ｂは、回転軸３６内に長手方向に沿って右側端部３６ｂから第２羽部３７ｂと対向する位置までの間に埋め込まれている。第２検知部５２ａは、第２接続用部５２ｂの左側端部から第２羽部３７ｂに沿って外側（図の上方）に突出しており、第２羽部３７ｂの左側表面に固定されている。また、第２接続用部５２ｂの右側端部は、回転軸３６の外側に露出している。
【００４４】
第１接続用部５１ｂの左側端部及び第２接続用部５１ｂの右側端部には、それぞれ外側から金属製の第１端子５３及び第２端子５４が当接している。第１及び第２端子５３、５４は、第２攪拌搬送部材３５が回転しても第１及び第２接続用部５１ａ、５２ｂと当接し、これらと電気的に接続されている。また、第１及び第２端子５３、５４は、静電容量検知装置５５と電気的に接続されている。これにより、電極対５０はコンデンサを構成し、静電容量検知装置５５は、該電極間に発生した静電容量を電位差Ｖとして示すようになっている。
【００４５】
トナーの比誘電率は空気の比誘電率よりも大きいため、電極対５０間にトナー存在しないときには、略空気の静電容量が示される。そして、電極対５０間にトナーが存在すると、トナー量に応じて静電容量検知装置５５の検知電圧（静電容量検知結果）Ｖは大きくなる。これにより、静電容量検知装置５５は、電極対５０間のトナー量、すなわち第１羽部３７ａと第２羽部３７ｂの間に付着したトナー量を検知することができる。そして、かかる検知結果に基づき、トナーの付着状態を検知することができる。
【００４６】
静電容量検知装置５５は、制御部３０（図１参照）に電気的に接続されており、制御部３０から制御信号の受信や、検知結果の送信をすることができる。また、制御部３０からの電気信号を受信し、検知開始及び終了等の制御を受けるようになっている。制御部３０は、操作パネル５６と電気的に接続されており、操作パネル５６へのユーザの入力信号を受信して画像形成等を行う、或いは操作パネル５６に対して後述する警告表示をさせることができる。
【００４７】
次に、電極対５０間の静電容量検知について説明する。図７は、第２貯留室３９内のトナーの容量と検知電圧との関係を示す図であり、図７（ａ）は、第２貯留室３９内のトナーが多いときの検知電圧、図７（ｂ）は、第２貯留室３９内のトナーが比較的少ないときの検知電圧、図７（ｃ）は、第２貯留室３９内のトナーが更に少ないときの検知電圧を示す図である。なお、後述するＶｍａｘ、Ｖｍｉｎ、Ｖａ、Ｔａについては図７（ａ）にのみ示した。
【００４８】
なお、ケーシング３１ａ内のトナー量を第２貯留室３９に設けたトナー濃度センサ４６で検知しているため、ここでは第２貯留室３９内のトナー量を、ケーシング３１ａ内のトナー量として示す。第２貯留室３９（すなわちケーシング３１ａ）には現像性を確保するため、通常、３〜７分目、多くても８分目程のトナーが供給されている。
【００４９】
図７（ａ）に示すように、第２貯留室３９内にトナー６１が多いとき（ここでは７分目程度）には、第２攪拌搬送部材３５が回転し、電極対５０が下方に位置するときには電極間にトナー６１が略充満するため、検知電圧Ｖは大きくなる（Ｖｍａｘ、極大値）。一方、電極対５０が上方に位置するときには電極間における回転軸３６側の略一部にトナー６１が存在するため、検知電圧Ｖは小さくなる（Ｖｍｉｎ、極小値）。これにより、検知電圧Ｖは、所定の振幅Ｖａ（｜Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ｜）、所定の周期Ｔａを有する波形として表される。
【００５０】
また、図７（ｂ）に示すように、第２貯留室３９内にトナー６１が比較的少ない（ここでは４分目程度）ときには、第２攪拌搬送部材３５が回転し、電極対５０が下方に位置するときには、電極間のトナー６１が図７（ａ）よりも少ないため、Ｖｍａｘは図７（ａ）よりも小さくなる。一方、電極対５０が上方に位置するときには、トナー６１の最上面よりも上方に位置するため、第２攪拌搬送部材３５に跳ね上げられたトナー６１のみが電極間に存在することになり、図７（ａ）よりもＶｍｉｎは小さくなる。また、波形の振幅Ｖａも小さくなる。
【００５１】
また、図７（ｃ）に示すように、第２貯留室３９内にトナー６１が更に少ない（ここでは２分目程度）ときには、第２攪拌搬送部材３５が回転しても、トナー６１はほとんど攪拌搬送されず、風圧等で跳ね上げられる程度である。そのため、電極対５０が下方に位置したとき、主として跳ね上げられたトナーを検知するのみであり、図７（ｂ）よりもさらにＶｍａｘ、Ｖｍｉｎ共に小さく、波形の振幅Ｖａも小さくなる。
【００５２】
このように、電極対５０間のトナー６１の量に応じて検知電圧Ｖが変化する。図８は、螺旋羽に対するトナーの付着状態を示す図であり、図８（ａ）はトナー付着初期の状態、図８（ｂ）は、トナーが付着成長した状態を示す図である。また、図９は、螺旋羽にトナーが付着成長したときの検知電圧を示す図である。環境条件等により、第２攪拌部材３５の回転軸３６及び第１及び第２羽部３７ａ、３７ｂにトナー６１が付着すると、付着初期には図８（ａ）に示すようにトナー６１は、回転軸３６及び第１、第２羽部３７ａ、３７ｂの表面に沿って付着する。
【００５３】
しかし、トナー６１の付着が更に進行すると、図８（ｂ）に示すように第１及び第２羽部３７ａ、３７ｂ間の隙間を塞いでしまう（トナーの付着成長）。電極対５０は第１及び第２羽部間に挟まったトナー６１と共に回転するため、静電容量検知装置５５による検知電圧Ｖは、図９に示すように、時間に因らず略一定となる。このとき付着が一時的なものであれば検知電圧Ｖが一旦、略一定となっても、直ぐにもとの波形を示す。
【００５４】
よって、例えば検知結果Ｖが所定電圧Ｖｓ以上（Ｖ≧Ｖｓ）である状態が所定時間Ｔｓ以上続いた場合には、トナーの付着成長が生じていると判断できる。そして、その旨をユーザに知らせることができれば、画像形成に不具合を及ぼす前にトナーの付着を除去する等、速やかに対処することができる。
【００５５】
かかる所定電圧Ｖｓは、トナーの種類や攪拌搬送条件、現像条件、トナー量等に応じて予備実験等を行うことにより適宜設定することができ、特に限定されるものではない。しかし、例えば上記図７（ａ）に示すように第２貯留室３９に７分目のトナーを供給した場合には、得られる波形のＶｍｉｎよりも大きく、Ｖｍａｘよりも小さい値とすることができる。
【００５６】
また、Ｔｓは、例えば１周期Ｔａ以上とすることにより、より確実に静電容量検知を行うことができる。一方、Ｔｓが長くなれば、さらに確実に検知できるが、その分トナー付着状態を把握するのが遅れるため、不具合に十分に対処できないおそれがある。よって、例えばかかる観点を考慮してＴｓを設定することができる。
【００５７】
なお、第２螺旋羽３７全体の代表として第１、第２羽部３７ａ、３７ｂについて示したため、第１、第２羽部３７ａ、３７ｂ間にトナーが付着していれば、第２螺旋羽３７の全体的にトナーの付着成長が生じていると考えられる。また、このように適切に代表例とできる２つの第１及び第２羽部３７ａ、３７ｂは、予備実験等により適宜設定することができる。
【００５８】
また、トナーコンテナ２０からの一時的な過供給があった場合等には、静電容量検知装置５５が誤検知するおそれもある。かかる場合等を考慮して、トナー濃度センサ４６により検知されたトナー濃度（量検知結果）Ｃが所定濃度（所定量）Ｃｓ以下（Ｃ≦Ｃｓ）であることを確認した後、静電容量検知を行うこともできる。
【００５９】
図１０は、本実施形態の制御手順を示すフローチャートである。まず、画像形成が開始されると、トナー濃度センサ４６がケーシング３１内のトナー濃度を検知する（ステップＳ１）。検知結果は制御部３０に送信され、検知濃度Ｃが所定濃度Ｃｓ以下（Ｃ≦Ｃｓ）であるか否かが判断される（ステップＳ２）。Ｃ≦Ｃｓと判断されれば、次に電極対５０間の静電容量を検知する（ステップＳ３）。
【００６０】
検知結果は制御部３０に送信され、検知電圧Ｖが所定電圧Ｖｓ以上（Ｖ≧Ｖｓ）である状態が所定時間Ｔｓ以上続いたか否かが判断される（ステップＳ４）。Ｖ≧Ｖｓの状態がＴｓ以上続いたと判断されれば、第２螺旋羽３７にトナーが付着成長していると判断し、制御部３０は操作パネル５６に警告表示を行って動作を停止する（ステップＳ５）。一方、ステップ２でＣ＞Ｃｓと判断された場合、及びステップＳ４でＶ≧Ｖｓの状態がＴｓ以上続いていないと判断された場合には、ステップＳ１に戻って再びステップＳ１〜Ｓ４を実行する。
【００６１】
このように第２螺旋羽３７に電極対５０を配置し、静電容量検知装置５５の検知結果ＶがＶｓ以上となる状態がＴｓ以上となるよう構成したため、第２螺旋羽３７のトナー付着状態を精度良く検知し、第２攪拌搬送部材３５の攪拌異常を防止することが可能となる。また、ギヤなどの機械的な部材の破損を未然に防ぐことができる。
【００６２】
また、ここでは、電極対５０を用いて静電容量を検知したため、精度良く静電容量を検知することができる。しかし、静電容量検知方法は、第２螺旋羽３７間の静電容量を検知可能であれば本実施形態に特に限定されるものではない。また、ここではトナー濃度検知結果ＣがＣｓ以下のとき、静電容量検知を行うこととしたため、より確実にトナーの付着状態を検知することができる。
【００６３】
しかし、トナー量検知は本発明の必須構成要素ではなく、トナー量検知とは別途独立して静電容量を検知する構成とすることもできる。また、図７に示すように静電容量検知結果Ｖはトナー量を反映しているため、例えば静電用量検知結果Ｖの波形の振幅Ｖａ等に基づいてトナー量の検知及びトナー量制御を行うこともできる。
【００６４】
また、ここでは上記ステップ４でＶ≧Ｖｓの状態がＴｓ以上続いていると判断された後、警告表示を行うことにより、トナーの付着成長をユーザに素早く知らせることができ、効果的に攪拌搬送異常の防止や部材の損傷等の防止を図ることができる。しかし、かかる検知後の処置は警告表示に特に限定されるものではない。例えば、検知結果Ｖに基づき第２螺旋羽３７を逆回転させたり、付着トナーにエアを吹き付けたりする等により、トナー付着を物理的に除去する操作を行うこともできる。かかる物理的な除去は、例えば第２螺旋羽３７に掻き取り部材を接触させること等により行うことができる。
【００６５】
なお、ここでは第２攪拌搬送部材３５に電極対５０及び静電容量測定装置５５等を適用したが、これらは第１攪拌搬送部材３２にも適用可能である。また、第１及び第２攪拌搬送部材３２、３５の両方に電極対５０を配置し、これらを並列に電気的接続することもできる。また、第１及び第２電極５１、５２の第１及び第２接続用部５１ｂ、５２ｂと、第１及び第２端子５３、５４と、の接続方法は、上記実施形態に特に限定されるものではない。
【００６６】
例えば、第１及び第２接続用部５１ｂ、５２ｂの両外側端部を回転軸３６の第１及び第２端部３６ａ、３６ｂにおいて外周面から外側に延出し、且つ周方向に沿って外周面を一周するように露出させ、第１及び第２端子を金属製ブラシから構成することもできる。これにより、回転軸３６が回転しても第１及び第２接続部５１ｂ、５２ｂと、第１及び第２接続端子と、の電気的接続を維持することができる。
【００６７】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、現像剤が第１及び第２貯留室４２、４３を循環する構成であれば、図３に示した構成に限定されるものではなく、その他、第１攪拌搬送部材３２と現像ローラ３９との間に攪拌パドルを備えた現像装置であっても良い。
【００６８】
また、上記実施形態では、現像装置に適用したが、その他、クリーニング装置、トナー回収部、トナーコンテナ、トナーコンテナと現像装置との間に配置されるトナー供給手段等にも本発明のトナー搬送機構を適用することができる。
【００６９】
さらに、本発明の現像装置が搭載される画像形成装置としては、図１に示したようなモノクロプリンタに限らず、モノクロ及びカラー複写機、カラープリンタ、ファクシミリ等の他の画像形成装置であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、搬送羽を有する攪拌搬送部材を備え、該攪拌搬送部材の長手方向に現像剤を搬送する現像剤搬送機構であって、前記搬送羽間の静電容量を検知する静電容量検知手段が設けられたものである。
【００７１】
これにより、搬送羽間に対する現像剤の付着状態を検知することができるため、搬送羽にトナーが過剰に付着したまま攪拌搬送を行うことを防止することができ、攪拌搬送異常の防止や部材の損傷等を防止することができる。
【００７２】
また、静電容量検知手段が、長手方向に直近する２つの搬送羽の表面に互いに対向配置される一対の電極を有し、該一対の電極間の静電容量を検知することにより、搬送羽間に対する現像剤の付着状態を精度良く検知することができる。また、静電容量検知手段の検知結果が所定量以上となる状態が所定時間以上続いたとき、装置本体の表示手段に警告表示を行うことにより、上記現像剤の付着状態をユーザに速やかに知らせることができるため、効果的に攪拌搬送異常や部材の損傷等の防止を図ることができる。
【００７３】
また、現像剤の量を検知する量検知手段を設け、該量検知手段の検知結果が所定量以下のとき、静電容量検知手段による検知を行うことにより、より確実に上記現像剤の付着状態を検知することができる。また、上記現像剤搬送機構を備えた画像形成装置とすることによって、現像剤の攪拌搬送異常や部材の損傷等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】は、本発明の一実施形態に係る現像剤搬送機構を備えた画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】は、本実施形態に係る現像剤搬送機構が適用された現像装置の側面断面図である。
【図３】は、本実施形態の現像装置を上方から見た平面図である。
【図４】は、本実施形態の現像装置の側面断面図である。
【図５】は、電極対が配置された第２攪拌搬送部材を示す図である。
【図６】は、第２攪拌搬送部材の内部構造及び制御経路を示す概略図である。
【図７】は、第２貯留室内のトナーの容量と検知電圧との関係を示す図であり、図７（ａ）は、第２貯留室内のトナーが多いときの検知電圧、図７（ｂ）は、第２貯留室内のトナーが比較的少ないときの検知電圧、図７（ｃ）は、第２貯留室内のトナーが更に少ないときの検知電圧を示す図である。
【図８】は、螺旋羽に対するトナーの付着状態を示す図であり、図８（ａ）はトナー付着初期の状態、図８（ｂ）は、トナーが付着成長した状態を示す図である。
【図９】は、螺旋羽にトナーが付着成長したときの検知電圧を示す図である。
【図１０】は、本実施形態の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１ 画像形成装置
１６ 現像装置
３０ 制御部
３１ 筐体
３１ａ ケーシング
３１ｂ カバー
３２ 第１攪拌搬送部材
３３ 第１回転軸
３４ 第１螺旋羽
３５ 第２攪拌搬送部材（攪拌搬送部材）
３６ 第２回転軸
３７ 第２螺旋羽（搬送羽）
３７ａ 第１羽部
３７ｂ 第２羽部
３９ 現像ローラ
４２ 第１貯留室
４３ 第２貯留室
４６ トナー濃度検知センサ（量検知手段）
５０ 電極対（一対の電極）
５１ 第１電極
５１ａ 第１検知部
５１ｂ 第１接続用部
５２ 第２電極
５２ａ 第２検知部
５２ｂ 第２接続用部
５３ 第１端子
５４ 第２端子
５５ 静電容量検知装置（静電容量検知手段）
５６ 操作パネル（表示手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送羽を有する攪拌搬送部材を備え、該攪拌搬送部材の長手方向に現像剤を搬送する現像剤搬送機構であって、
前記搬送羽間の静電容量を検知する静電容量検知手段が設けられたことを特徴とする現像剤搬送機構。
【請求項２】
前記静電容量検知手段は、前記搬送羽のうち前記長手方向に直近する２つの搬送羽の表面に互いに対向配置される一対の電極を有し、該一対の電極間の静電容量を検知することを特徴とする請求項１に記載の現像剤搬送機構。
【請求項３】
前記静電容量検知手段の検知結果が所定量以上となる状態が所定時間以上続いたとき、装置本体の表示手段に警告表示を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の現像剤搬送機構。
【請求項４】
現像剤の量を検知する量検知手段が設けられ、
該量検知手段の検知結果が所定量以下のとき、前記静電容量検知手段による検知が行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の現像剤搬送装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の現像剤搬送装置を備えた画像形成装置。
【請求項１】
搬送羽を有する攪拌搬送部材を備え、該攪拌搬送部材の長手方向に現像剤を搬送する現像剤搬送機構であって、
前記搬送羽間の静電容量を検知する静電容量検知手段が設けられたことを特徴とする現像剤搬送機構。
【請求項２】
前記静電容量検知手段は、前記搬送羽のうち前記長手方向に直近する２つの搬送羽の表面に互いに対向配置される一対の電極を有し、該一対の電極間の静電容量を検知することを特徴とする請求項１に記載の現像剤搬送機構。
【請求項３】
前記静電容量検知手段の検知結果が所定量以上となる状態が所定時間以上続いたとき、装置本体の表示手段に警告表示を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の現像剤搬送機構。
【請求項４】
現像剤の量を検知する量検知手段が設けられ、
該量検知手段の検知結果が所定量以下のとき、前記静電容量検知手段による検知が行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の現像剤搬送装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の現像剤搬送装置を備えた画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１０】
【図６】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１０】
【図６】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−８８２６（Ｐ２０１０−８８２６Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６９７９８（Ｐ２００８−１６９７９８）
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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