JP2006091704A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小さい粒径のトナーであっても、トナー濃度を正確に検出して、好適に潜像を現像することができる現像装置を提供する。
【解決手段】 ハウジング１０内の現像剤は、第１撹拌ローラ１１によって検出部分１４ａでは、撹拌羽根１８だけによって現像剤が拡散されることなく撹拌される。したがって現像剤が拡散されることによって、検出されるトナー濃度が偏ることを防いで、トナー濃度を検出することができる。したがってトナーセンサ１４は、トナー濃度を正確に検出することができる。トナーの粒径が小さく第１撹拌ローラによる撹拌性能が低下するときであっても、撹拌羽根１８によって確実に撹拌されているので、正確にトナー濃度を検出することができる。したがって検出されたトナー濃度に基づいて適切にトナーを補充することができ、感光体ドラム２に担持される静電潜像を好適に現像することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、２成分現像剤を用いて画像を形成する現像装置に関する。
本発明において、用語「回転」は、３６０度未満の角変位および３６０度以上の回転を含む。

典型的な従来の技術は、特許文献１に記載されている。特許文献１の現像装置は、現像容器に収容される２成分現像剤を、撹拌スクリューによって撹拌して現像スリーブに供給し、現像スリーブに隣接して設けられる感光ドラムに担持される潜像を現像している。現像容器は、撹拌室と現像室とが形成され、撹拌室にはインダクタンス検知方式のトナー濃度センサが設置されている。

撹拌室には、現像剤を撹拌して搬送する撹拌スクリューが設けられ、前記トナー濃度センサは撹拌スクリューに近接して設けられる。撹拌スクリューの羽根のスパイラルのピッチ間に撹拌板を設置し、トナー濃度センサの設置位置の近傍の領域（以下、「センサ近傍領域」ということがある）で撹拌板の幅寸法を、残余の領域の幅寸法よりも大きく設定する。このように撹拌板を構成することによって、センサ近傍領域における撹拌スクリューの軸線方向への現像剤の搬送力を低下させ、センサ近傍領域での現像剤流速を抑制し、センサ近傍領域での撹拌室の底部からの現像剤が空気に臨む面である現像剤面までの高さ寸法を大きくしている。このように現像剤面の高さ寸法を大きくして、センサ近傍領域の撹拌性能を向上させて、トナー濃度を検出している。

特開２００１−３４３８２５号公報

現像されて形成される画質の向上のため、粒径が小さいトナーを用いる方法がある。トナーの粒径を小さくすると、現像された画像の画質を良くすることができるが、トナーの粒径が小さくなると、撹拌手段による２成分現像剤の撹拌性能が低下する。撹拌性能が低下すると、トナーとキャリアとが好適な状態に撹拌することができないので、トナー濃度センサがトナー濃度を正確に検出することができない。

前述の従来の技術では、センサ近傍領域の現像剤を撹拌スクリューと撹拌板とによって撹拌しているので、トナーの粒径が大きい場合はトナー濃度を検出することができるが、トナーの粒径が小さくなると、撹拌性能が低下するので撹拌スクリューによってトナーが搬送されている領域のトナー濃度を検出すると、トナー濃度を誤って検出するという問題がある。トナー濃度を誤って検出すると、トナーを撹拌室に補充するタイミングがずれてしまうので、撹拌室におけるトナーの量が過不足してしまい、現像されて形成される画像の画質が劣化する。

したがって本発明の目的は、小さい粒径のトナーであっても、トナー濃度を正確に検出して、トナーの量を好適に調整して、現像精度が良好な現像装置を提供することである。

本発明は、像担持体に供給されるトナーおよびキャリアを含む現像剤が収容されるハウジングと、
ハウジング内の現像剤によって、像担持体に担持される潜像を現像する現像ローラと、
ハウジング内の現像剤におけるトナー濃度を検出するための濃度センサと、
ハウジング内の現像剤を、撹拌するとともに像担持体の現像範囲にわたって拡散させる撹拌手段であって、濃度センサに臨む部分では、拡散させることなく撹拌する撹拌手段とを含むことを特徴とする現像装置である。

本発明に従えば、ハウジング内の現像剤は、撹拌手段によって撹拌されて現像ローラに供給され、現像ローラによって、像担持体に担持される潜像を現像することができる。ハウジング内の現像剤のトナー濃度は、濃度センサによって検出され、濃度センサが検出したトナー濃度に基づいて、ハウジング内にトナーを供給する量および時期を判断することができる。

ハウジング内の現像剤は、撹拌手段によって撹拌されるとともに像担持体の現像範囲にわたって拡散される。撹拌手段は、濃度センサに臨む部分では、拡散させることなく撹拌するので、濃度センサに臨む部分（以下、「検出部分」ということがある）では、現像剤が拡散されることなく撹拌される。したがって現像剤が拡散されることによって、検出されるトナー濃度の分布が偏ることを防いで、トナー濃度を検出することができる。したがって濃度センサは、トナー濃度を正確に検出することができる。トナーの粒径が小さく撹拌手段による撹拌性能が低下するときであっても、撹拌手段によって確実に撹拌されているので、正確にトナー濃度を検出することができる。

また本発明は、撹拌手段は、回転することによって、ハウジング内の現像剤を軸線まわりに周回させて撹拌するとともに、軸線方向に搬送して拡散させる撹拌手段であって、
軸線まわりの螺旋方向に延び、現像剤を軸線方向へ搬送する拡散羽根と、
軸線と平行に延び、現像剤を軸線まわりに周回させる撹拌羽根とを有し、
濃度センサに臨む部分を含む一領域では、撹拌羽根だけが設けられ、前記一領域を除く残余の領域では、拡散羽根および撹拌羽根が設けられることを特徴とする。

本発明に従えば、撹拌手段は、回転することによって、ハウジング内の現像剤を軸線まわりに周回させて撹拌するとともに、軸線方向に搬送して拡散させる。撹拌手段は、現像剤を軸線方向へ搬送する拡散羽根と、現像剤を軸線まわりに周回させる撹拌羽根とを有する。濃度センサに臨む部分を含む一領域では、撹拌羽根だけが設けられ、前記一領域を除く残余の領域では、拡散羽根および撹拌羽根が設けられる。前記一領域では、撹拌羽根によってトナーとキャリアとを好適な混合状態になるように撹拌することができ、濃度センサは、正確にトナー濃度を検出することができる。また前記一領域を除く残余の領域では、拡散羽根および撹拌羽根によって、現像剤を軸線方向全域にわたって拡散させ、かつ現像剤を撹拌することができる。したがって前記残余の領域では、現像ローラに現像剤を撹拌した状態で供給することができ、良好な現像精度で潜像を現像することができる。

さらに本発明は、前記一領域は、濃度センサに臨む部分と、濃度センサに臨む部分の現像剤が搬送される方向上流に隣接する部分を含むことを特徴とする。

本発明に従えば、前記一領域は、濃度センサに臨む部分と、濃度センサに臨む部分の現像剤が搬送される方向上流に隣接する部分を含む。これによって前記隣接する部分でも、現像剤は確実に撹拌されるので、隣接する部分から現像剤が搬送される方向に向かって、現像剤の混合状態を良好な状態にすることができる。したがって撹拌手段は、前記一領域における現像剤の混合状態をさらに好適に状態にすることができ、トナー濃度のばらつきを可及的に少なくすることができる。これによって濃度センサは、トナー濃度をさらに正確に検出することができる。

さらに本発明は、撹拌羽根の半径方向外方側の端部は、回転方向上流側の部分が回転方向下流側に比べて突出するように形成されていることを特徴とする。

本発明に従えば、撹拌羽根の半径方向外方側の端部は、回転方向上流側の部分が回転方向下流側に比べて突出するように形成されている。これによって撹拌羽根を回転方向に回転させることによって、現像剤を前記端部の回転方向下流側に巻き込むように撹拌することができる。これによって現像剤の撹拌性能を向上することができる。

さらに本発明は、濃度センサは、撹拌手段が１回転する間に、トナー濃度を複数回検出すること特徴とする。

本発明に従えば、濃度センサは、撹拌手段が１回転する間に、トナー濃度を複数回検出する。濃度センサがトナー濃度を検出するとき、検出部分に撹拌羽根の前記端部が通過していると、トナー濃度の検出の妨げになるが、濃度センサが複数回検出することによって、検出するときに検出部分に撹拌羽根の端部が通過している可能性を小さくすることができる。また検出回数を複数にすることによって、検出されたトナー濃度の平均値を求めることによって、より正確なトナー濃度を求めることができる。

さらに本発明は、撹拌手段が１回転する間のトナー濃度の検出回数は、撹拌手段の濃度センサに臨む部分に設けられる撹拌羽根の枚数と、トナー濃度の検出回数との最大公約数が１となるように設定されることを特徴とする。

本発明に従えば、撹拌手段が１回転する間のトナー濃度の検出回数は、撹拌手段の濃度センサに臨む部分に設けられる撹拌羽根の枚数と、トナー濃度の検出回数との最大公約数が１となるように設定される。これによって濃度センサがトナー濃度を検出するとき、検出部分に撹拌羽根の前記端部が通過する回数を最大で１回とすることができる。したがって検出部分を撹拌羽根の前記端部が通過することによって、濃度センサがトナー濃度の検出する妨げになることを可及的に防ぐことができる。

さらに本発明は、濃度センサを制御する制御手段をさらに含み、
制御手段は、撹拌手段が１回転する間に濃度センサによって検出された複数の検出トナー濃度のうち、最小値を除く残余の検出トナー濃度に基づいてトナー濃度を求めることを特徴とする。

本発明に従えば、制御手段は、撹拌手段が１回転する間に濃度センサによって検出された複数の検出トナー濃度のうち、最小値を除く残余の検出トナー濃度に基づいてトナー濃度を求める。濃度センサがトナー濃度を検出するとき、検出部分に撹拌羽根の前記端部が通過する回数を最大で１回あり、検出部分に撹拌羽根の前記端部が通過するときのトナー濃度は、通過していい場合より小さいので、最小値を除く残余の検出トナー濃度に基づいて、トナー濃度を求めることによって、前記端部の影響を除いたトナー濃度を求めることができる。これによってより正確にトナー濃度を検出することができる。

本発明によれば、現像剤が拡散されることによって、検出されるトナー濃度が偏ることを防いで、トナー濃度を検出することができる。したがって濃度センサは、トナー濃度を正確に検出することができる。トナーの粒径が小さく撹拌手段による撹拌性能が低下するときであっても、確実に撹拌されているので、正確にトナー濃度を検出することができる。したがって検出されたトナー濃度に基づいて適切にトナーを補充することができ、像担持体の潜像を好適に現像することができる。

また本発明によれば、前記一領域では、撹拌羽根によってトナーとキャリアとを好適な混合状態になるように撹拌することができ、濃度センサは、正確にトナー濃度を検出することができる。

さらに本発明によれば、前記一領域における現像剤の混合状態をさらに好適に状態にすることができ、トナー濃度のばらつきを可及的に少なくすることができる。これによって濃度センサは、トナー濃度をさらに正確に検出することができる。

さらに本発明によれば、撹拌羽根を回転方向に回転させることによって、現像剤を撹拌羽根の前記端部の回転方向下流側に巻き込むように撹拌することができる。これによって現像剤の撹拌性能を向上することができる。

さらに本発明によれば、検出するときに検出部分に撹拌羽根の先端部が通過している可能性を小さくすることができる。また検出回数を複数にすることによって、検出されたトナー濃度の平均値を求めることによって、より正確なトナー濃度を求めることができる。

さらに本発明によれば、濃度センサがトナー濃度を検出するとき、検出部分に撹拌羽根の前記端部が通過する回数を最大で１回とすることができる。したがって検出部分を撹拌羽根の前記端部が通過することによって、濃度センサがトナー濃度の検出する妨げになることを可及的に防ぐことができる。

さらに本発明によれば、最小値を除く残余の検出トナー濃度に基づいて、トナー濃度を求めることによって、前記端部の影響を除いたトナー濃度を求めることができる。これによってより正確にトナー濃度を検出することができる。

図１は、本発明の実施の一形態の現像装置１の一部を示す正面図である。図２は、現像装置１、感光体ドラム２およびトナーカートリッジ３を示す側面図である。トナーカートリッジ３は、容器本体４、撹拌部材５および補給ローラ６を含んで構成される。容器本体４は、電子写真方式の画像形成に用いられるトナーが収容する収容空間４ａを規定し、収容空間４ａにトナーが収容される。

撹拌部材５は、容器本体４の収容空間４ａの軸線Ｌ４まわりに回転自在に設けられ、回転することによって、容器本体４内のトナーを撹拌する。撹拌部材５は、回転することによって、トナーを補給ローラ６に与える。

補給ローラ６は、現像部側の容器本体４の収容空間４ａに、容器本体の軸線Ｌ４よりも上方に配置される。また補給ローラ６は、軸線に平行に延びるローラ軸線Ｌ６まわりに回転自在に設けられる。この補給ローラ６の下方の容器本体４には、スリット状に貫通する補給口７が形成される。撹拌部材５によって補給ローラ６に与えられたトナーは、補給ローラ６に付着する。補給ローラ６がローラ軸線Ｌ６まわりに回転すると、補給ローラ６の表面部に付着しているトナーが補給口７の外周部によって掻き取られる。掻き取られたトナーは、補給口７を通過し、現像装置１のハウジング１０に形成される連結口９を介して、現像装置１に供給される。補給ローラ６は、その外周部がスポンジで形成されており、さらにその回転が制御されている。これによって補給ローラ６は、適量なトナーを微粉末の状態で現像装置１に供給する。

現像装置１は、ハウジング１０、第１撹拌ローラ１１、第２撹拌ローラ１２、現像ローラ１３およびトナーセンサ１４を含んで構成される。現像装置１は、画像形成装置を構成する像担持体である感光体ドラム２に形成されている静電潜像を現像し、静電潜像に対応するトナー像を形成する。本実施の形態の現像装置１は、乾式２成分磁気ブラシ現像方式を用いている。ハウジング１０には、予め磁性を有するキャリアが収容されており、トナーカートリッジ３から供給されたトナーとキャリアとが混合された２成分現像剤（以下、「現像剤」ということがある）が収容されている。

補給口７からのトナーは、ハウジング１０に形成される連結口９を介して、ハウジング１０に供給される。ハウジング１０に供給されたトナーは、第２撹拌ローラ１２によって、第１撹拌ローラ１１に供給される。第２撹拌ローラ１２は、ハウジング１０内の現像剤を撹拌しながら感光体ドラム２の現像範囲にわたって現像剤を拡散させる。現像範囲は、感光体ドラム２の軸線方向の長さ寸法に対応しており、静電潜像が担持される軸線方向の範囲である。第１撹拌ローラ１１は、撹拌手段であって、第２撹拌ローラ１２から供給された現像剤を撹拌するとともに感光体ドラム２の現像範囲にわたって現像剤を拡散させる。

ハウジング１０に供給されたトナーは、第１撹拌ローラ１１および第２撹拌ローラ１２によって、ハウジング１０に予め収容されている現像剤と混合される。これによって現像剤のトナー濃度が調節される。現像剤は、第１撹拌ローラ１１および第２撹拌ローラ１２よって撹拌され、摩擦帯電する。現像剤は、さらに第１撹拌ローラ１１によって現像ローラ１３付近まで案内される。

現像ローラ１３は、非磁性金属材料から成り、たとえば日本工業規格（略称：ＪＩＳ）で定められるＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレス鋼ならびにアルミニウム合金および黄銅などであり、略円筒状に形成される。現像ローラ１３は、内部に永久磁石を含んで構成される。現像ローラ１３は、内部に永久磁石を有するために、現像ローラ１３付近に案内された現像剤は、現像ローラ１３に付着する。現像ローラ１３に付着した現像剤は、ハウジング１０に設けられるドクタブレード１５によって、厚み寸法が一様になるように余分な現像剤が除かれる。現像ローラ１３は、感光体ドラム２と近接しており、感光体ドラム２に形成される静電潜像に現像ローラ１３に付着したトナーが移動することによって、トナー像を形成する。

トナーセンサ１４は、濃度センサであって、ハウジング１０内の現像剤におけるトナー濃度を検出する。トナーセンサ１４は、ハウジング１０の下部付近であって、第１撹拌ローラ１１に臨んで設けられる。トナーセンサ１４は、第１撹拌ローラ１１の撹拌軸線Ｌ１１方向一端部寄りの位置に臨んで設けられる。トナーセンサ１４は、本実施の形態では透磁率センサによって実現される。透磁率センサは、たとえば差動トランス式の透磁率センサによって実現される。トナーセンサ１４は、第１撹拌ローラ１１に臨む部分（以下、「検出部分」ということがある）１４ａにおける現像剤のトナーの割合であるトナー濃度を検出する。ハウジング１０に収容されているトナーは、画像形成にともなって減少し、ハウジング１０内のトナー濃度が減少する。トナーセンサ１４は、検出したトナー濃度に基づく電圧を検出し、トナー濃度を検出する。トナーセンサ１４は、現像装置１を制御する制御手段に検出した電圧に基づく情報を与える。

トナーセンサ１４は、随時トナー濃度を検出していると、トナーセンサ１４を制御する制御手段に負荷がかかるので、予め定める周期でトナー濃度を検出する。トナーセンサ１４は、第１撹拌ローラ１１が１回転するとき、トナー濃度を検出する検出回数を本実施の形態では複数回に設定される。

第１撹拌ローラ１１は、ハウジング１０内の現像剤を回転して撹拌しながら予め定める現像基準方向に拡散させる。第１撹拌ローラ１１は、軸線方向中央部から軸線方向両端部に向かって現像剤を送って拡散させる。第１撹拌ローラ１１は、撹拌軸体１６、拡散羽根１７および撹拌羽根１８とを含んで構成され、本実施の形態では撹拌軸体１６と拡散羽根１７と撹拌羽根１８とは一体に形成される。

撹拌軸体１６は、現像ローラ１３の軸線と軸線が平行となるように配置され、撹拌軸線Ｌ１１を中心にして回転自在に設けられる。拡散羽根１７は、撹拌軸線Ｌ１１まわりの螺旋方向に延び、現像剤を撹拌軸線Ｌ１１方向へ搬送する。拡散羽根１７は、第１撹拌ローラ１１の軸線方向に現像剤を送って拡散させる。撹拌羽根１８は、撹拌軸線Ｌ１１と平行に延び、現像剤を撹拌軸線Ｌ１１まわりに周回させる。撹拌羽根１８は、撹拌軸線Ｌ１１まわりの回転方向Ｒ１１に現像剤を周回させて撹拌する。

拡散羽根１７は、複数の送り片１９を有し、各送り片１９は撹拌軸線Ｌ１１方向に間隔をあけて設けられる。各送り片１９は、撹拌軸線Ｌ１１まわりの螺旋方向に延び、本実施の形態では螺旋方向に断続的に設けられる。各送り片１９は、平板状に形成され、本実施の形態では楕円板の長軸を含む仮想平面で２分割した一方の半楕円板状に形成される。各送り片１９は、その長軸が、撹拌軸線Ｌ１１を含む仮想平面内であって、撹拌軸線Ｌ１１に対して傾斜するように配置される。また各送り片１９は、その短軸が、その長軸および撹拌軸線Ｌ１１を含む仮想平面に略垂直になるように配置される。各送り片１９は、長軸の中心点が撹拌軸線Ｌ１１を通過するように配置される。

各送り片１９の長軸の撹拌軸線Ｌ１１に対する角度の内、小さい方の角度（以下、単に「各送り片の傾斜角度」ということがある）は、トナーの流動性、たとえばトナーの安息角、またはトナーの粒径、およびトナーの供給速度に基づいて設定される。各送り片１９の傾斜角度は、本実施の形態では互いに等しく設定される。各送り片１９は、撹拌軸体１６の軸線方向中央部から軸線方向両端部に向かって現像剤を送るように、設けられる。また各送り片１９は、撹拌軸線Ｌ１１まわりに回転しても、その周縁部がハウジング１０の内周面に当接しないように設けられる。各送り片１９は、撹拌軸線Ｌ１１まわりに回転方向Ｒ１１に回転すると、ハウジング１０に貯留される現像剤を、撹拌軸線Ｌ１１方向に関して、軸線方向中間部から離反する方向に送るように設けられる。

図３は、第１撹拌ローラ１１とトナーセンサ１４とを簡略化して示す断面図である。図３では、理解を容易にするため拡散羽根１７を省略して示す。撹拌羽根１８は、複数の周回片２０を有し、各周回片２０は隣接する送り片１９の間であって、各送り片１９と間隔をあけて設けられる。各周回片２０は、平板状に形成され、本実施の形態では長方形板状に形成される。各周回片２０は、撹拌軸体１６の半径方向外方に突出して設けられ、厚み方向が撹拌軸線Ｌ１１を含む仮想平面に垂直に交差し、長さ方向が撹拌軸線Ｌ１１と平行になるように配置される。各周回片２０は、隣接する周回片２０とは撹拌軸線Ｌ１１に対して反対側に設けられる。また各周回片２０は、撹拌軸線Ｌ１１まわりに回転しても、その先端部がハウジング１０の内周面に当接しないように設けられる。

撹拌羽根１８は、撹拌軸体１６が図示しない駆動源からの駆動力によって撹拌軸線Ｌ１１まわりの回転方向Ｒ１１に回転すると、撹拌軸線Ｌ１１まわりに回転する。撹拌羽根１８は、回転することによって、現像剤を現像基準方向に平行な軸線まわりの周方向にハウジング１０に貯留される現像剤を周回させる。

第１撹拌ローラ１１は、トナーセンサ１４に臨む部分１４ａを含む一領域では、撹拌羽根１８だけが設けられ、前記一領域を除く残余の領域では、拡散羽根１７および撹拌羽根１８が設けられる。第１撹拌ローラ１１は、トナーセンサ１４に臨む部分１４ａでは、撹拌羽根１８だけによって現像剤を撹拌する。検出部分１４ａの周回片２１の幅寸法ｄ２１は、検出部分１４ａの撹拌軸線Ｌ１１方向の寸法と等しくなるように設定される。検出部分１４ａでは、拡散羽根１７が設けられておらず、撹拌羽根１８だけが設けられ、第１撹拌ローラ１１が回転すると、検出部分１４ａでは撹拌羽根１８の周回片２１だけが通過する。

検出部分１４ａには拡散羽根１７は設けられていないが、検出部分１４ａから現像材が送られる送り方向下流側には、拡散羽根１７が設けられている。これによって検出部分１４ａには、拡散羽根１７がなくとも、検出部分１４ａの送り方向下流側には現像剤が拡散するように送られる。換言すると、検出部分１４ａの送り方向の寸法は、現像剤の拡散を妨げることがないように設定される。

図４は、撹拌軸線Ｌ１１方向における現像剤の混合状態を示すグラフである。グラフの縦軸は、混合状態を示し、グラフの横軸は、検出部分１４ａ付近における撹拌軸線Ｌ１１方向の位置を示す。検出部分１４ａのおける現像剤は、撹拌羽根１８によって撹拌軸線Ｌ１１まわりに周回され、トナーとキャリアとが撹拌される。図４に示すように、送り片１９による現像剤の送り方向下流側に向かうにつれて、現像剤の混合状態は上昇し、検出部分１４ａ内で、現像剤が好適な混合状態である。したがって撹拌羽根１８は、現像剤を周方向に周回させるので、拡散羽根１７によって送られた現像剤が、撹拌軸線Ｌ１１方向に関して偏って分布していも、均一に分布させることができる。

第２撹拌ローラ１２は、第１撹拌ローラ１１と類似しており、第１撹拌ローラ１１と同様の構成については、対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。第２撹拌ローラ１２は、軸線方向両端部から軸線方向中央部に向かって現像剤を送って拡散させる。第２撹拌ローラ１２は、第１撹拌ローラ１１の回転方向Ｒ１１とは反対となるように駆動力が与えられる。

以上説明したように本実施の形態の現像装置１によれば、現像ローラ１３によって、感光体ドラム２に担持される静電潜像を現像することができる。ハウジング１０内の現像剤は、第１撹拌ローラ１１によって撹拌しながら感光体ドラム２の現像範囲にわたって拡散される。ハウジング１０内の現像剤のトナー濃度は、トナーセンサ１４によって検出される。第１撹拌ローラ１１は、トナーセンサ１４に臨む部分１４ａでは、拡散させることなく撹拌させるための撹拌羽根１８を有する。これによって検出部分１４ａでは、撹拌羽根１８だけによって現像剤が拡散されることなく撹拌される。したがって現像剤が拡散されることによって、検出されるトナー濃度が偏ることを防いで、トナー濃度を検出することができる。したがってトナーセンサ１４は、トナー濃度を正確に検出することができる。トナーの粒径がたとえば６．５μｍと小さく、第１撹拌ローラによる撹拌性能が低下するときであっても、撹拌羽根１８によって確実に撹拌されているので、正確にトナー濃度を検出することができる。したがって検出されたトナー濃度に基づいて適切にトナーを補充することができ、感光体ドラム２に担持される静電潜像を好適に現像することができる。

トナーセンサ１４は、第１撹拌ローラ１１の撹拌軸線Ｌ１１方向一端部寄りの位置に臨んで設けられる。第１撹拌ローラ１１の軸線方向中央部では、第２撹拌ローラ１２から現像剤が供給されるので、第１撹拌ローラ１１の軸線方向中央部のトナー濃度を検出しても、正確なトナー濃度を検出することができない可能性がある。また第１撹拌ローラ１１の軸線方向一端部でトナー濃度を検出すると、軸線方向一端部では、現像に用いられるトナーの量が他の部分に比べると少ないので、正確にトナー濃度を検出することができない可能性がある。トナーセンサ１４は、現像剤が送られる送り方向下流側に設けられるので、現像することによってトナーが消費された状態での現像剤のトナー濃度を検出することができる。したがってトナーセンサ１４は、トナー濃度を好適に検出することができる。

また本実施の形態では、現像剤は、拡散羽根１７によって、現像範囲にわたって現像基準方向に拡散される。また現像剤は、撹拌羽根１８によって、回転方向Ｒ１１に現像剤を周回させて撹拌される。これによって現像範囲にわたって現像剤を拡散させて、撹拌することができる。また第１撹拌ローラ１１は、検出部分１４ａでは、撹拌羽根１８だけによって現像剤を撹拌する。したがって検出部分１４ａでは、確実に撹拌羽根１８によって撹拌することができる。

また本実施の形態では、トナーセンサ１４は、第１撹拌ローラ１１が１回転するとき、トナー濃度を検出する検出回数を複数となるよう設定される。トナーセンサ１４がトナー濃度を検出するとき、検出部分１４ａに撹拌羽根１８の周回片２１の先端部が通過していると、トナー濃度の検出の妨げになるが、トナーセンサ１４の検出回数を複数にすることによって、検出するときに検出部分１４ａに周回片２１の先端部が通過している可能性を小さくすることができる。また検出回数を複数にすることによって、検出されたトナー濃度の平均値を求めることによって、より正確なトナー濃度を求めることができる。

図５は、本発明の実施の他の形態の現像装置３０の一部を示す正面図である。本実施の形態の現像装置２０は、前述の図１〜図４の現像装置１と類似しており、本実施の形態の構成には前述の現像装置１における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。本実施の形態の現像装置２０は、第１撹拌ローラ１１の構成が異なり、詳細には検出部分１４ａにおける周回片３２の幅寸法ｄ３２が異なる。

トナーセンサ１４に臨む部分１４ａを含む一領域は、トナーセンサ１４に臨む部分１４ａと、トナーセンサ１４に臨む部分１４ａの現像剤が搬送される方向である搬送方向の上流に隣接する部分を含む。第１撹拌ローラ１１は、トナーセンサ１４が臨む部分１４ａの拡散羽根１７による現像剤の搬送方向上流の領域では、撹拌羽根１８だけによって現像剤を撹拌する。送り片１９によって検出部分１４ａに送られる現像剤の搬送方向である送り方向上流の一部の領域では、周回片３２だけが通過するように構成される。検出部分１４ａの周回片３２の幅寸法ｄ３２は、検出部分１４ａの撹拌軸線Ｌ１１方向の寸法よりも大きくなるように設定される。検出部分１４ａの周回片３２の幅寸法ｄ３２は、本実施の形態では検出部分１４ａの撹拌軸線Ｌ１１方向の寸法の約１．５倍の寸法に設定される。

図６は、撹拌軸線Ｌ１１方向における現像剤の混合状態の一例を示すグラフである。グラフの縦軸は、混合状態を示し、グラフの横軸は、検出部分１４ａ付近の撹拌軸線Ｌ１１方向の位置を示す。検出部分１４ａおよび検出部分１４ａの現像剤の送り方向上流の一部分における現像剤は、検出部分１４ａの周回片３２によって撹拌軸線Ｌ１１まわりに周回され、トナーとキャリアとが撹拌される。図６に示すように、送り片１９による送り方向下流側に向かうにつれて、現像剤の混合状態は上昇し、前述の実施の形態の図４に示した場合より、検出部分１４ａ内で現像剤が好適な混合状態にすることができる。

図７は、撹拌軸線Ｌ１１方向における現像剤の混合状態の他の例を示すグラフである。グラフの縦軸は、混合状態を示し、グラフの横軸は、検出部分１４ａ付近の撹拌軸線Ｌ１１方向の位置を示す。図７では、図６に示した場合よりも第１撹拌ローラ１１の回転速度が小さい場合を示す。回転速度が小さくなると、検出部分１４ａにおける現像剤の混合状態が好適な状態になるまで期間が長くなる。検出部分１４ａから送り方向上流側から予め検出部分１４ａの周回片３２だけによって撹拌することによって、トナーセンサ１４は、図７に示すように、現像剤の混合状態が上昇した好適な混合状態で、トナー濃度を検出することができる。

以上説明したように本実施の形態の現像装置３０では、検出部分１４ａの拡散羽根１７による現像剤の拡散方向上流の一部の領域では、撹拌羽根１８だけによって現像剤を撹拌する。これによって第１撹拌ローラ１１は、検出部分１４ａの撹拌軸線Ｌ１１方向にわたって、現像剤のトナー濃度を可及的に一定にすることができる。したがって第１撹拌ローラ１１は、検出部分１４ａにおけるトナー濃度のばらつきを可及的に少なくすることができる。これによってトナーセンサ１４は、トナー濃度をさらに正確に検出することができる。

図８は、本発明の実施のさらに他の形態の現像装置を構成する第１撹拌ローラ１１とトナーセンサ１４とを簡略化して示す断面図である。図８では、理解を容易にするため拡散羽根１７を省略して示す。本実施の形態の現像装置１は、前述の図１〜図７の現像装置１，３０と類似しており、本実施の形態の構成には前述の現像装置１，３０における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。本実施の形態の現像装置は、第１撹拌ローラ１１の構成が異なり、詳細には検出部分１４ａにおける周回片４０の構成が異なる。

本実施の形態では、検出部分１４ａにおける周回片４０は２枚有し、撹拌軸線Ｌ１１方向に関して互いに反対側になる位置に設けられる。検出部分１４ａにおける周回片４０の半径方向外方側の端部である先端部４０ａは、その回転方向Ｒ１１上流側が回転方向Ｒ１１下流側に比べて突出するように形成されている。周回片４０の先端部４０ａは、その回転方向Ｒ１１上流側から転方向下流側に向かうにつれて、回転方向Ｒ１１に直交する半径方向の寸法が小さくなるようにテーパ状に形成される。

このように本実施の形態では、検出部分１４ａにおける周回片４０の先端部４０ａは、回転方向Ｒ１１上流側が回転方向Ｒ１１下流側に比べて突出するように形成されている。これによって周回片４０を回転方向Ｒ１１に回転させることによって、現像剤を周回片４０の先端部４０ａの回転方向Ｒ１１下流側に巻き込むように撹拌することができる。周回片４０を回転方向Ｒ１１に回転させることによって、回転方向Ｒ１１に負圧を発生することができる。これによって現像剤の撹拌性能を向上することができ、トナーの粒径がたとえば６．５μｍと小さく、撹拌しにくい現像剤であっても、確実にトナーとキャリアとを撹拌することができる。また検出部分１４ａにおける周回片４０の枚数を増やすことによって、第１撹拌ローラ１１が１回転する間に撹拌する回数を増やすことができる。これによっても現像剤の撹拌性能を向上することができる。したがって検出部分１４ａにおける現像剤をより確実に撹拌することができる。

図９は、図８の実施の形態の他の例を示す断面図であって、第１撹拌ローラ１１とトナーセンサ１４とを簡略化して示す断面図である。図９では、理解を容易にするため拡散羽根１７を省略して示す。図９に示すように、周回片４５の先端部４５ａは、その回転方向Ｒ１１上流側から転方向下流側に向かうにつれて、回転方向Ｒ１１に直交する半径方向の寸法が小さくなるように階段状に形成される。このように先端部４５ａを階段状に形成しても、前述の図８に示す実施の形態と同様の効果を達成することができる。

図１０は、本発明の実施のさらに他の形態のトナーセンサ１４の検出結果を示すグラフであって、検出時刻とトナー濃度との関係を示すグラフである。グラフの縦軸は、トナー濃度を示し、横軸は検出時刻を示す。本実施の形態の現像装置は、前述の図１〜図９の現像装置１，３０と類似しており、本実施の形態の構成には前述の現像装置１，３０における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。本実施の形態の現像装置は、トナーセンサ１４の検出時刻に特徴を有する。

第１撹拌ローラ１１が１回転する間のトナー濃度の検出回数は、第１撹拌ローラ１１のトナーセンサ１４に臨む部分１４ａに設けられる周回片２１の枚数と、トナー濃度の検出回数との最大公約数が１となるように設定される。したがってトナーセンサ１４は、第１撹拌ローラ１１が１回転する間に、トナーセンサ１４が臨む部分１４ａを通過する周回片２１の先端部２１ａの通過回数と、トナー濃度を検出する検出回数との最大公約数が１となる。検出部分１４ａに設けられる周回片２１の枚数が、たとえば４枚である場合、第１撹拌ローラ１１が１回転する間に、検出部分１４ａを通過する周回片２１は４回であるので、トナーセンサ１４の検出回数は、たとえば３回、５回または７回に設定される。

周回片２１が複数、たとえば４枚、回転方向Ｒ１１にわたって等間隔で設けられ、トナーセンサ１４が第１撹拌ローラ１１が１回転する間に検出回数を等間隔に４回検出する場合、トナーセンサ１４が検出するごとに検出部分１４ａを周回片２１の先端部２１ａが通過する可能性がある。たとえばトナーセンサ１４の検出回数を５回にすると、検出時に周回片２１の先端部２１ａが通過回数を最大で１回にすることができる。

また制御手段は、第１撹拌ローラ１１が１回転する間にトナーセンサ１４に検出された複数の検出トナー濃度のうち、最小値を除く残余の検出トナー濃度に基づいて、トナー濃度を求める。検出回数が３回以上である場合は、制御手段は、最小値を除く残余の２つの検出トナー濃度の平均値を求める。検出回数が２回である場合は、制御手段は、最小値を除いた残余の検出トナー濃度をトナー濃度する。

以上説明したように本実施の形態では、トナーセンサ１４は、第１撹拌ローラ１１が１回転するとき、トナーセンサ１４が臨む部分１４ａを通過する周回片２１の先端部２１ａの通過回数と、トナー濃度を検出する検出回数との最大公約数が１となるように検出回数が設定される。これによってトナーセンサ１４がトナー濃度を検出するとき、検出部分１４ａに周回片２１の先端部２１ａが通過する回数を最大で１回とすることができる。したがって検出部分１４ａを周回片２１の先端部２１ａが通過するときに、トナーセンサ１４がトナー濃度の検出動作をすると、周回片２１の先端部２１ａによってトナーセンサ１４によって検出すべき現像剤の磁界が変化するので、現像剤のトナー濃度を正確に検出することができない。本実施の形態では、このような不具合が起きる可能性を最大で１回することができ、トナーセンサ１４がトナー濃度の検出する妨げになることを可及的に防ぐことができる。

また本実施の形態では、トナーセンサ１４は、第１撹拌ローラ１１が１回転したときに検出された複数のトナー濃度のうち、最小値を除く残余のトナー濃度の平均値を求める。トナーセンサ１４がトナー濃度を検出するとき、検出部分１４ａに周回片２１の先端部２１ａが通過する回数が最大で１回あり、検出部分１４ａに周回片２１の先端部２１ａが通過するときのトナー濃度は、通過していいな場合より小さいので、最小値を除く残余のトナー濃度の平均値を求めることによって、先端部２１ａの影響を除いたトナー濃度を平均することができる。これによってより正確にトナー濃度を検出することができる。

前述の実施の形態では、第１撹拌ローラ１１を構成する拡散羽根１７は、複数の送り片１９によって実現されたがこれに限ることはなく、螺旋方向に延びる、いわゆるスクリュー状の羽根を用いて構成してもよい。また前述の実施の形態では、トナーセンサ１４は、現像装置に１つしか設けていないが、複数設けてもよい。

前述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において構成を変更することができる。またたとえば前述の各実施の形態を適宜組合せるようにしてもよい。

本発明の実施の一形態の現像装置１の一部を示す正面図である。 現像装置１、感光体ドラム２およびトナーカートリッジ３を示す側面図である。 第１撹拌ローラ１１とトナーセンサ１４とを簡略化して示す断面図である。 撹拌軸線Ｌ１１方向における現像剤の混合状態を示すグラフである。 本発明の実施の他の形態の現像装置３０の一部を示す正面図である。 撹拌軸線Ｌ１１方向における現像剤の混合状態の一例を示すグラフである。 撹拌軸線Ｌ１１方向における現像剤の混合状態の他の例を示すグラフである。 本発明の実施のさらに他の形態の第１撹拌ローラ１１とトナーセンサ１４とを簡略化して示す断面図である。 図８に示す実施の形態の他の例を示す断面図であって、第１撹拌ローラ１１とトナーセンサ１４とを簡略化して示す断面図である。 本発明の実施のさらに他の形態のトナーセンサ１４の検出結果を示すグラフであって、検出時刻とトナー濃度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１，３０ 現像装置
２ 感光体ドラム
１０ ハウジング
１１ 第１撹拌ローラ
１３ 現像ローラ
１４ トナーセンサ
１７ 拡散羽根
１８ 撹拌羽根
１９ 送り片
２０，２１ 周回片

Claims (7)

1. 像担持体に供給されるトナーおよびキャリアを含む現像剤が収容されるハウジングと、
   ハウジング内の現像剤によって、像担持体に担持される潜像を現像する現像ローラと、
   ハウジング内の現像剤におけるトナー濃度を検出するための濃度センサと、
   ハウジング内の現像剤を、撹拌するとともに像担持体の現像範囲にわたって拡散させる撹拌手段であって、濃度センサに臨む部分では、拡散させることなく撹拌する撹拌手段とを含むことを特徴とする現像装置。
2. 撹拌手段は、回転することによって、ハウジング内の現像剤を軸線まわりに周回させて撹拌するとともに、軸線方向に搬送して拡散させる撹拌手段であって、
   軸線まわりの螺旋方向に延び、現像剤を軸線方向へ搬送する拡散羽根と、
   軸線と平行に延び、現像剤を軸線まわりに周回させる撹拌羽根とを有し、
   濃度センサに臨む部分を含む一領域では、撹拌羽根だけが設けられ、前記一領域を除く残余の領域では、拡散羽根および撹拌羽根が設けられることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記一領域は、濃度センサに臨む部分と、濃度センサに臨む部分の現像剤が搬送される方向上流に隣接する部分を含むことを特徴とする請求項２記載の現像装置。
4. 撹拌羽根の半径方向外方側の端部は、回転方向上流側の部分が回転方向下流側に比べて突出するように形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の現像装置。
5. 濃度センサは、撹拌手段が１回転する間に、トナー濃度を複数回検出すること特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の現像装置。
6. 撹拌手段が１回転する間のトナー濃度の検出回数は、撹拌手段の濃度センサに臨む部分に設けられる撹拌羽根の枚数と、トナー濃度の検出回数との最大公約数が１となるように設定されることを特徴とする請求項５記載の現像装置。
7. 濃度センサを制御する制御手段をさらに含み、
   制御手段は、撹拌手段が１回転する間に濃度センサによって検出された複数の検出トナー濃度のうち、最小値を除く残余の検出トナー濃度に基づいてトナー濃度を求めることを特徴とする請求項６記載の現像装置。

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