JP2007256441A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造でありながら、現像剤収容室のトナー濃度を適正に検出可能な現像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】現像剤収容室８ａ内に設けられ、トナーとキャリアとを含んだ現像剤を攪拌しながら搬送させる攪拌搬送手段と、現像剤収容室のトナー濃度を検出するトナーセンサ８ｂとを備えた現像装置８であって、攪拌搬送手段は、スパイラル羽根８１ａ、８１ｂ、８２ａを備えたスクリュー８１、８２で構成され、トナーセンサによる検出位置に配されるスクリュー８１のスパイラル羽根８１ｂは、他の位置のスパイラル羽根８１ａよりもピッチ幅が狭く構成されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ファクシミリ装置、複写機或いはプリンタ（これらの複合機も含む）等の画像形成装置に備えられた現像装置に関し、詳しくは、２成分現像剤（トナーとキャリア）が用いられ、現像剤収容室のトナー濃度（トナーとキャリアの混合比）を検出するトナーセンサを備えた現像装置に関する。

上記のような画像形成装置としては、用紙カセット等を備えた給紙部から、１枚ずつ用紙（記録紙）を繰出し、用紙搬送路の途中に配設された搬送ローラ対（レジストローラ対）を経て電子写真記録部の感光体ドラム及び転写ローラの対合部に給送し、現像装置からトナーを供給して、感光体ドラム表面のトナー画像を記録紙に転写させ、定着器で永久画像として定着させた後排出させるようにした電子写真式画像記録部を備えたものが挙げられる。

画像形成装置の現像剤としては、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（以下、現像剤という）が用いられ、トナーとキャリアとを摩擦させることにより、トナーが帯電され、この帯電されたトナーによって上記トナー画像が形成される。

このような画像形成装置に備えられた現像装置には、トナー画像を形成する際に、帯電されたトナーのみを感光体ドラムに静電的に付着供給させるため、感光体ドラムへ供給されたトナーと同量のトナーを随時補給する機能が装備されており、補給されるトナーと残っている現像剤とを攪拌混合させながら、トナーに所定の値の帯電量が付与されるよう構成されている。このとき、均質で高画質な画像を形成するには、補給されるトナーと残っている現像剤とが上手く攪拌混合されること、また攪拌混合された現像剤中のトナーの分量（濃度）を一定値に保たなければならない。
そこで、トナーセンサを用いてトナー濃度（トナーとキャリアの混合比）を測定し、トナー濃度が低くなると、トナーホッパー内のトナーを現像装置内に補給することにより、トナーの分量（濃度）が一定値にコントロールされたものが採用されている。

しかしながら、現像剤はスパイラル羽根を備えたスクリューによって攪拌搬送されているため、スクリューの送り速度やピッチ等に起因した周期的なうねりや脈打ち等が生じ、トナーセンサによって検出される現像剤も脈打つように変化する。この変化は、センサ出力にも現れ、リップルの大きな出力となり、トナー濃度を適正に測定することができず、センサ読み取りが不安定になり、トナーの帯電過多やトナー不足が生じる要因となるため問題であった。

下記特許文献１には、現像剤搬送路に沿って現像剤を攪拌搬送させる現像剤攪拌搬送手段と、攪拌搬送される現像剤への圧力を部分的に増大させる圧力増大手段とを備えた現像装置が開示されている。ここでは、圧力増大手段として、現像剤搬送路の内面の一部分が粗面形成されたものや、現像剤搬送路の現像剤搬路方向折返し部分を半球状の外壁部と搬送路内部にやや突出された隔壁が設けられたものが記載されている。また圧力増大手段は、現像剤搬送路内の一部に現像剤搬送路の外壁に並行する仕切板を配置し、この仕切板配置部分の現像剤搬送路の断面積を縮小させるとともに、現像剤攪拌搬送手段の搬送羽根の径を縮小させ、且つ仕切板の現像剤搬送路下流端部に、現像剤搬送路の外壁と仕切板との間の通路を選択的に開閉する手段を設けたものも記載されている。

また下記特許文献２には、トナーセンサの配置位置に対し、現像剤の搬送方向下流側近傍に、回転軸方向にスパイラル羽根の隙間を埋める縦攪拌羽根が設けられた現像装置が記載されている。
特開平６−３０８８３３号公報 特開平１０−１４２９２７号公報

これらは、いずれもトナーセンサによる検出位置まで搬送されてきた現像剤の搬送速度を遅くさせ、現像剤を滞留させることにより、トナーセンサの読取の安定化を図ったものである。
しかしながら、特許文献１に記載の圧力増大手段は、様々な態様が記載されているものの、現像剤搬送路の内面の一部分を粗面とするだけでは、効果的に現像剤の搬送速度を遅くさせることは難しいため、構造が複雑化される傾向にあり、またトナーセンサによる読取の安定化は十分とはいえないものだった。また特許文献２に記載による場合でも、スパイラル羽根の一部に縦攪拌羽根が設けられただけでは、効果的に現像剤を滞留させることができず、リップルの安定化は十分になされたとはいえないものであったため、より一層リップルの少ないトナー濃度の検出が求められている。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、簡易な構造でありながら、現像剤収容室のトナー濃度を適正に検出可能な現像装置を提供することを目的としている。

請求項１の発明に係る現像装置は、現像剤収容室内に設けられ、トナーとキャリアとを含んだ現像剤を攪拌しながら搬送させる攪拌搬送手段と、現像剤収容室のトナー濃度を検出するトナーセンサとを備えた現像装置であって、上記攪拌搬送手段は、スパイラル羽根を備えたスクリューで構成され、上記トナーセンサによる検出位置に配される上記スクリューのスパイラル羽根は、他の位置のスパイラル羽根よりもピッチ幅が狭く構成されていることを特徴とする。

本発明においては、請求項２の発明のように、トナーセンサによる検出位置に配されるスパイラル羽根の搬送方向下流側のスパイラル羽根間に、壁体が設けられたものとすることができる。また請求項３の発明のように、トナーセンサによる検出位置に配されるスパイラル羽根の径が、他の位置のスパイラル羽根の径よりも小さく構成されたものとすることができる。

請求項１の発明に係る現像装置によれば、トナーセンサによる検出位置に配されるスクリューのスパイラル羽根は、他の位置のスパイラル羽根よりもピッチ幅が狭く構成されているので、この部分で、現像剤の搬送速度が遅くなり、トナーセンサによる検出位置に現像剤が滞留し、大きなリップルを出力させることなく、トナー濃度を適正に検出することができる。
よって、このトナー濃度の検出情報に基づき、適切な量のトナーを補給することができるので、トナーの帯電過多やトナー不足が生じず、結果として該現像装置が画像形成装置に備えられた際には、均質で高画質な画像を提供することに寄与できる。

請求項２の発明に係る現像装置によれば、トナーセンサによる検出位置に配されるスパイラル羽根の搬送方向下流側のスパイラル羽根間には、壁体が設けられているので、搬送されてきた現像剤の搬送が該壁体に阻まれるとともに、スパイラル羽根のピッチ幅を狭くしたことと相乗して、より滞留しやすくなり、一層トナー濃度検出の適正化を図ることができる。

請求項３の発明に係る現像装置によれば、トナーセンサによる検出位置に配されるスパイラル羽根の径は、他の位置のスパイラル羽根の径よりも小さく構成されているので、スパイラル羽根の径が小さいことにより、トナーセンサによる検出位置に現像剤を滞留させる空間ができ、上記スパイラル羽根のピッチ幅を狭くしたこと、更には壁体を設けたこととの相乗作用により、検出位置での現像剤の滞留が安定的になされ、一層トナー濃度検出の適正化を図ることができる。

以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は本発明の現像装置が採用された画像形成装置の一例を示す縦断面図、図２は同現像装置に設けられた攪拌搬送手段の一実施形態を示す平面図であり、図３（ａ）〜図３（ｃ）はスパイラル羽根の実施形態を示す説明図である。

図１に示す画像形成装置Ａは、電子写真方式の記録部を備えたプリンタを例に採って示しているが、これに限らず、画像読取装置を備えた複写機、ファクシミリ装置或いはこれらの機能を兼ね備えた所謂複合機等であっても良いことは言うまでもない。図において、画像形成装置Ａの装置本体１は、記録紙（用紙）の給紙部２と、電子写真方式の画像記録部３と、印字後の記録紙の排出部４とが、この順序で高さ方向に層積されて構成されている。記録紙の給紙部２は、多数枚の記録紙を堆積収納し得る抜差し可能な給紙カセット２ａと、該給紙カセット２ａの前端部に設置された分離給紙ローラ（ピックアップローラ）２ｂと、該分離給紙ローラ２ｂの周面に弾接する分離パッド２ｃとよりなる。給紙部２は、図例のような１段カセット方式に限らず、多段カセット方式、或いはオプションカセット方式とすることも可能である。

画像記録部３は、感光体ドラム５の周囲に、帯電器６、ＬＥＤ等からなる露光器７、現像装置８、転写ローラ９及び残留トナー除去装置１０をこの順序で配したプロセス部と、その下流側の定着器１１とより構成される。これらプロセス部は、露光器７及び転写ローラ９を除き、感光体ドラム５、帯電器６及び残留トナー除去装置１０を一括したドラムユニット５０と、トナー容器、攪拌手段及び現像ローラ８４等を一括した現像ユニット８０とよりなるプロセスユニットとされ、ドラムユニット５０及び現像ユニット８０は、装置本体１に対してその前面側より個々に或いは両者を何等かの結合手段で結合した状態で着脱可能に装着される。また、露光器７及び転写ローラ９を除く全てのプロセス部を一括してプロセスユニットとすることも可能である。ここで、装置本体１の前面側とは、図１における紙面手前側を言い、奥側を背面側と言う。

図例の現像装置８は、前記の通り２成分現像剤を用いる方式の現像装置であって、現像剤収容室８ａ内にはトナーとキャリアとでなる現像剤を収容し、２本の平行な第一のスクリュー８１、第２のスクリュー８２とで攪拌・搬送しながら、給送パドル８３によりバイアス印加された現像ローラ８４に現像剤を供給するようになされている。
第一のスクリュー８１が配される現像剤収容室８ａの外面には磁気センサからなるトナーセンサ８ｂが付設され、現像剤収容室８ａ内のトナー濃度（トナーとキャリアの混合比）が常時検出される。この現像装置８を含むプロセス部から離間した位置には、トナーホッパー１２が設置され、上記トナーセンサ８ｂにより現像剤収容室８ａ内のトナー濃度が低下したことが検出されると、スクリューコンベア（パイプスクリュー）１３を介してトナーがトナー補給口８ｃを介して現像剤収容室８ａ内に補給される。トナーホッパー１２内には、アジテータ１２ａ及び給送用スクリュー１２ｂが配設されている。なお、この現像装置８に設けられた第一のスクリュー８１、第二のスクリュー８２とで構成される攪拌搬送手段については後に詳しく述べる。

定着器１１の下流側には、切替ゲート４ａ、排出ローラ対４ｂ及び排出トレイ４ｃが連設され、これらによって排出部４が構成される。上記プロセス部の上流側近傍には、レジストローラ対１４が配設され、上記給紙カセット２ａから、分離給紙ローラ２ｂ及び分離パッド２ｃの作用により１枚ずつ分離繰出された記録紙（用紙）は、該レジストローラ対１４によりレジストされて、前記感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部に導入される。感光体ドラム５は図１の矢示方向に回転しながら、帯電器６によりその表面が一様に帯電され、画像情報に基づく光学画像が露光器７によって感光体ドラム５の表面に照射され、感光体ドラム５の表面には静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体ドラム５の表面の光導電体の特性により、光の照射部分の電位が変化し、その他の部位の電位が維持されて形成されるものである。

そして、この静電潜像は、バイアス印加された現像装置８で逐次現像されてトナー画像として感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部に至る。この現像の際、光の照射により電位が変化した部位には、現像器８との電位差によりトナーが感光体ドラム５に吸引されて黒部分となり、その他の部分にはトナーは吸引されず白部分となって、全体として、画像情報に基づく白黒のトナー画像が形成されるのである。上記レジストローラ対１４は、感光体ドラム５の表面のトナー画像に同期して記録紙がこの対合部に導入されるようレジスト制御されて回転駆動される。

転写ローラ９はバイアス印加されており、感光体ドラム５と対合され且つ矢示方向（感光体ドラム５とウイズ方向）に回転駆動されながら記録紙をニップ搬送し、この間感光体ドラム５の表面のトナー像が記録紙に転写される。感光体ドラム５の表面に残ったトナーは、残留トナー除去装置１０で除去・回収される。トナー像が転写された記録紙は、定着器１１に導入され、永久画像として定着された後、切替ゲート４ａを押し上げ、排出ローラ対４ｂを経て排出トレイ４ｃ上に排出される。この一連の記録紙の給送は、給紙カセット２ａからの繰出し直後に略垂直（鉛直）に立ち上がり、排出ローラ対４ｂでは給紙カセット２ａからの繰出し方向とは略１８０度の方向にＵターンするような主給送パスＰに沿ってなされる。このようなレイアウト構成により、装置全体のコンパクト化が図られる。

図例の画像形成装置Ａは、両面記録機能を備えており、上記主給送パスＰの切替ゲート４ａの取付け位置から、前記レジストローラ対１４の上流側で上記主給送パスＰに循環合流する反転給送パスＰ１が形成されている。前記排出ローラ対４ｂは、正逆転可能とされ、また、反転給送パスＰ１には搬送ローラ対１５、１６が配設されており、両面記録する場合は、上記のように片面記録がされた記録紙が主給送パスＰに沿って搬送され、記録紙の後端が排出ローラ対４ｂに至ると、該排出ローラ対４ｂは一旦停止して記録紙の後端をニップする。次いで、排出ローラ対４ｂが逆転し、記録紙はその後端より搬送ローラ対１５、１６によって反転給送パスＰ１を搬送され、主給送パスＰに合流し、レジストローラ対１４に至る。該レジストローラ対１４によってレジストされて、再度感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部に導入されてその裏面の記録がなされる。両面記録された記録紙は、その後、上記同様主給送パスＰに沿って排出トレイ４ｃ上に排出される。

図例の画像形成装置Ａは、記録紙の手差機能を更に備えており、装置本体１の側部には上下に開閉可能な手差トレイ１７が付設されている。該手差トレイ１７は、使用しない時は、図１の２点鎖線のように閉止され、把手１７ａをして開閉が可能とされている。該手差トレイ１７の前端部には分離給紙ローラ１７ｂと分離パッド１７ｃとが弾接状態で配設され、その更に下流側には主給送パスＰに合流する手差給送パスＰ２が連設されている。

上記手差トレイ１７を用いて画像記録をする場合、上記把手１７ａをして手差トレイ１７を開け、その上に記録紙をセットし、適宜スタート操作により、手差給紙ローラ１７ｂを作動させる。手差トレイ１７上の記録紙は、分離給紙ローラ１７ｂと分離パッド１７ｃとの作用により１枚ずつ分離されて繰出され、手差給送パスＰ２を搬送され、主給送パスＰに合流する。その後、レジストローラ対１４によってレジストされて、感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部に導入されて記録がなされる。手差記録紙に両面記録する場合、記録紙は排出ローラ対４ｂの逆転により、反転給送パスＰ１を搬送され、上記の通りその裏面記録がなされる。記録が完了した記録紙は、排出ローラ対４ｂによって排出トレイ４ｃ上に排出される。

次に、図２及び図３を参照して攪拌搬送手段について詳細に説明する。図２は図１における画像形成装置Ａの現像装置８の攪拌搬送手段を示した平面図であり、ここでは、給送パドル８３及び現像ローラ８４の一部が、現像剤収容室８ａの上壁面で隠蔽された状態を示している。
図３（ａ）〜（ｃ）は、第一のスクリュー８１に形成されたスパイラル羽根の形状について、さまざまな例を示している。図３（ａ）は、トナーセンサ８ｂによる検出位置側に配されるスパイラル羽根８１ｂのピッチ幅が他の位置のスパイラル羽根８１ａのピッチ幅よりも狭く構成された例、図３（ｂ）は、トナーセンサ８ｂによる検出位置に配されるスパイラル羽根８１ｂの搬送方向下流側のスパイラル羽根８１ａ間に、更に壁体８１ｃが設けられている例、図３（ｃ）は、トナーセンサ８ｂによる検出位置に配されるスパイラル羽根８１ｂの径が、他の位置のスパイラル羽根８１ａの径よりも小さく構成されている例を夫々示している。なお、図３の図中に示した矢印は、現像剤の搬送方向、Ｓはトナーセンサ８ｂによる検出位置を示している。

上述の通り現像剤収容室８ａ内には、２本の第一のスクリュー８１と第二のスクリュー８２とが平行に配され、第一のスクリュー８１と第二のスクリュー８２とは現像剤を互いに逆方向に搬送する（第１のスクリュー８１では、図２の左から右へ、第２のスクリュー８２では右から左へ）回転し、トナーとキャリアとからなる現像剤を循環搬送しながら十分に攪拌することにより、摩擦によるトナー帯電を行っている。第一のスクリュー８１と第二のスクリュー８２との間には隔壁８ｄが設けられ、これによって現像剤収容室８ａは二つに仕切られており、該隔壁８ｄの両端を切り欠いて形成された低壁部８ｅ、８ｆによって二つに仕切られた現像剤収容室８ａがつながっている。

トナーセンサ８ｂにより現像剤収容室８ａ内のトナー濃度が低下したことが検出され、トナー補給口８ｃより補給されてきたトナーは、まず第一のスクリュー８１側に補給され、第一のスクリュー８１の回転駆動によって収容されている現像剤と混合され、攪拌・搬送されていく。低壁部８ｅまで搬送された現像剤はここから第二のスクリュー８２側に搬送され、次は第一のスクリュー８１とは逆方向に攪拌・搬送される。そして、一部の現像剤は必要に応じて給送パドル８３によりバイアス印加された現像ローラ８４に供給される一方、低壁部８ｆまで搬送されてきた現像剤は、ここから第一のスクリュー８１側に循環搬送され、このような流れが繰り返し行われる。

第一のスクリュー８１が配されている現像剤収容室８ａの外面には、磁気センサでなるトナーセンサ８ｂが付設されており、このトナーセンサ８ｂの検出位置Ｓに配されるスパイラル羽根８１ｂは、図３（ａ）に示すように他の位置のスパイラル羽根８１ａよりもピッチ幅が狭く構成されている。
これによれば、トナーセンサ８ｂによる検出位置Ｓで、現像剤の搬送速度が遅くなり、現像剤が滞留するので、大きなリップルを出力させることなく、トナー濃度を適正に検出することができる。

また図３（ｂ）に示すように、トナーセンサ８ｂによる検出位置Ｓに配されるスパイラル羽根８１ｂのピッチ幅を他より狭く構成されたものとするとともに、スパイラル羽根８１ｂの搬送方向下流側のスパイラル羽根８１ａ間には、壁体８１ｃが設けられているものとしてもよい。
これによれば、スクリュー８１によって搬送されてきた現像剤の搬送が、該壁体８１ｃによって阻まれることと、スパイラル羽根８１ｂのピッチ幅を狭くしたこととが相乗して、より滞留しやすくなり、一層トナー濃度検出の適正化を図ることができる。

更に図３（ｃ）に示すように、トナーセンサ８ｂによる検出位置Ｓに配されるスパイラル羽根８１ｂのピッチ幅を他より狭く構成されたものとするとともに、該スパイラル羽根８１ｂの径は、他の位置のスパイラル羽根８１ａの径よりも小さく構成されたものとしてもよい。
これによれば、スパイラル羽根８１ｂの径が小さいことにより、トナーセンサ８ｂによる検出位置Ｓに現像剤を滞留させる空間ができ、スパイラル羽根８１ｂのピッチ幅を狭くしたこととの相乗作用により、検出位置での現像剤の滞留が安定的になされ、一層トナー濃度検出の適正化を図ることができる。

尚、スパイラル羽根８１ａ、８１ｂや壁体８１ｃの構成は図例のものに限定されず、例えば、図３（ｂ）と図３（ｃ）とを組み合わせたものとしてもよい。具体的には、トナーセンサ８ｂによる検出位置Ｓ側に配されるスクリュー８１のスパイラル羽根８１ｂは、他の位置のスパイラル羽根８１ａよりもピッチ幅が狭く構成され、該スパイラル羽根８１ｂの径は、他の位置のスパイラル羽根８１ａの径よりも小さく構成されたものとし、更に該スパイラル羽根８１ｂの搬送方向下流側のスパイラル羽根８１ａ間には、壁体８１ｃが設けられているものとしてもよい。

本発明の現像装置が採用された画像形成装置の一例を示す縦断面図である。 同現像装置に設けられた攪拌搬送手段の一実施形態を示す平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、スパイラル羽根の実施形態を示す説明図である。

符号の説明

８０ 現像ユニット
８ 現像装置
８ａ 現像剤収容室
８１、８２ スクリュー（攪拌搬送手段）
８１ａ、８１ｂ、８２ａ スパイラル羽根
８１ｃ 壁体
８ｂ トナーセンサ
Ａ 画像形成装置

Claims (3)

1. 現像剤収容室内に設けられ、トナーとキャリアとを含んだ現像剤を攪拌しながら搬送させる攪拌搬送手段と、現像剤収容室のトナー濃度を検出するトナーセンサとを備えた現像装置であって、
   上記攪拌搬送手段は、スパイラル羽根を備えたスクリューで構成され、
   上記トナーセンサによる検出位置に配される上記スクリューのスパイラル羽根は、他の位置のスパイラル羽根よりもピッチ幅が狭く構成されていることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記トナーセンサによる検出位置に配される前記スパイラル羽根の搬送方向下流側のスパイラル羽根間には、壁体が設けられていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２に記載の現像装置において、
   前記トナーセンサによる検出位置に配される前記スパイラル羽根の径は、他の位置のスパイラル羽根の径よりも小さく構成されていることを特徴とする現像装置。

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