JP2008209592A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー濃度センサの検知誤差を少なくするとともに、検知感動を向上する。
【解決手段】現像剤搬送手段が設けられた現像剤通路において、トナー像の検知位置の上流側及び下流側に現像剤の搬送を規制する規制手段を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真プロセスによる画像形成に用いられる現像装置及び電子写真プロセスにより画像を形成する画像形成装置に関する。

電子写真プロセスでは、像担持体上に静電潜像を形成し、現像により静電潜像を可視化して画像が形成され、形成された画像が記録材に転写される。

現像においては一般に、一定した画像濃度の画像を形成するために、現像剤中のトナー濃度を一定に維持するトナー濃度制御が行われる。

トナー濃度制御には、トナー濃度を検知することが必要なために、現像剤のトナー濃度を検知する検知手段が用いられ、該検知手段としては、透磁率センサが広く用いられている。

透磁率センサは、磁性キャリアと非磁性トナーを含む二成分現像剤中のトナー濃度が変化した場合に、現像剤の透磁率が変化する現象を検知するものであるが、現像剤の透磁率は、トナー像度の他に、現像剤に加えられる圧力、温度、湿度等によっても変化するために、これらの変動要因によるノイズを除去する技術が必要になる。

特許文献１では、トナー濃度検知位置において現像剤に加えられる圧力を一定にすることにより、トナー濃度以外の原因による検知位置における現像剤の嵩密度の変動を抑制することが提案されている。

即ち、特許文献１では、トナー濃度検知位置の下流における現像剤通路を狭めることにより、検知位置において現像剤に加わる圧力を高め、且つ、トナー濃度検知位置の上流において、開口から現像剤をバイパスさせることにより、検知位置において現像剤に加わる圧力の変動を少なくしている。
特開２００６−１９５３５６号公報

特許文献１では、トナー濃度検知位置の下流部において現像剤の現像剤通路を狭めることで、トナー濃度検知位置において現像剤に加わる圧力を高めることにより、トナー濃度検知位置における前記圧力の変動を抑制しており、変動抑制の効果はあるが、現像剤の嵩密度が高くなる結果として、透磁率センサの感度が低下し、トナー濃度制御の精度が低下するという問題があることが判明した。

即ち、透磁率センサは、現像剤中で質量比が数パーセント程度を占めるにすぎないトナーの濃度を現像剤の嵩密度にほぼ対応した透磁率の測定により検知するので、現像剤が圧縮されてその嵩密度が高い状態では、透磁率センサの感度が低くなる。

特許文献１では、検知位置の上流部で現像剤をバイパスさせることにより、現像剤に加わる圧力が所定値以上に高くなることを防止しているが、検知部における圧力を高くしているための感度低下が避けられない。

本発明は、このような問題を解決し、ノイズの少ないトナー濃度検知が可能であり、且つ、高い感度の検知により、高精度のトナー像度制御が可能な現像装置及びかかる現像装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的は下記の発明により達成される。
１．
現像領域に現像剤を搬送し、前記現像領域において現像剤を支持する現像剤担持体、前記現像剤担持体に現像剤を供給するとともに、前記現像剤担持体から現像剤を回収する現像剤循環手段及び現像剤のトナー濃度を検知する検知手段を有する現像装置において、
前記現像剤循環手段は、現像剤通路及び該現像剤通路内で現像剤を一方向に搬送する現像剤搬送手段を有し、
前記検知手段は、前記現像剤通路内を搬送される現像剤のトナー濃度を検知するとともに、
前記検知手段の検知位置の上流部及び下流部に、現像剤の搬送量を規制する規制手段を設けたことを特徴とする現像装置。
２．
前記規制手段は、現像剤の搬送方向に直交する面での前記現像剤通路の断面積を狭める規制部材からなることを特徴とする前記１に記載の現像装置。
３．
前記規制手段は、前記現像剤通路の壁に設けられたことを特徴とする前記１又は前記２に記載の現像装置。
４．
前記現像剤搬送手段は、スクリューを有するとともに、前記スクリューに設けられ、他部分よりも太いスクリュー軸により前記規制手段が構成されたことを特徴とする前記１または前記２に記載の現像装置。
５．
前記現像剤搬送手段は、前記上流部及び前記下流部において、他部分よりも前記搬送手段の搬送力を低下させる手段を有し、前記規制手段は前記低下させる手段により構成されたことを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
６．
前記検知手段は、透磁率センサを有することを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の現像装置。
７．
前記１〜６のいずれか１項に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。

トナー濃度検知位置の上流で現像剤の搬送を規制しているので、トナー濃度検知位置において、現像剤に無駄な圧力がかからず、高いトナー濃度検知感度が得られるとともに、下流において、現像剤の搬送を規制しているので、安定したトナー濃度検知が行われ、高画質の画像を安定して形成することが可能となる。

＜画像形成装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示し、複写機、ファクシミリ、プリンタの機能を有する、通称、複合機と呼ばれる装置を示す概略構成図である。

画像形成装置は、本体の上部に自動原稿送り装置ＡＤＦを有し、本体は、画像読取部１、画像形成部３、操作表示部４、給紙部５、排紙再給紙部６、および、定着装置７等から構成されている。

自動原稿送り装置ＡＤＦは、原稿載置台１１に載置された原稿を原稿分離手段１２によって一枚ずつ原稿搬送手段１３に送り出し、原稿搬送手段１３は送られた原稿を原稿排紙手段１４に搬送し、原稿排紙手段１４は送られた原稿を原稿排紙台１５に排紙する。原稿は原稿搬送路に設けられた、画像読取部１の原稿画像読み取り位置であるスリット２１において読み取られる。

原稿両面の画像を読み取る場合には、第１面を読み取られた原稿を表裏反転して、再度、原稿搬送手段１３により搬送し、第２面の読み取りが行われる。読み取りが終了した原稿は原稿排紙台１５に排紙される。

画像読取部１は、原稿画像を読み取って画像データを得るための手段であり、スリット２１の位置において、ランプ２３１により光照射された原稿の反射光は、第１ミラーユニット２３と、第２ミラーユニット２４と、結像レンズ２５を経てライン状のＣＣＤである撮像素子２６に入射する。原稿の画像は撮像素子２６により読み取られる。

撮像素子２６から出力された信号は、Ａ／Ｄ変換され、シェーディング補正、画像圧縮等の処理がなされて画像データとして保存される。

露光装置３３は、レーザダイオードを光源として有し、画像データで変調されたレーザビームが、帯電装置３２によって一様帯電されて回転している感光体３１を走査して、感光体３１上に原稿画像に対応した静電潜像を形成する。なお、露光装置３３の光源としては、画像データに基づいて感光体３１をドット露光する光源を用いることができ、レーザダイオードの他に、ＬＥＤアレイ、液晶、プラズマ等を用いることができる。

前記静電潜像は、画像形成部３の現像装置３４により反転現像されて、トナー画像が感光体３１上に形成される。

トナー形成のタイミングに対応して、手差し給紙部５５、もしくは、転写材である記録紙Ｐを収容するカセットやトレイを有する給紙部５からは、記録紙Ｐが給送され、搬送ローラ５６により搬送され、タイミングローラ３９によって感光体３１上に形成された前記トナー画像との位置合わせのための同期が取られて転写領域に送り出される。

転写領域において、感光体３１の表面に形成されたトナー画像は、転写装置３５により反対極性に帯電された記録紙Ｐに転写される。

トナー画像を担持した記録紙Ｐは、分離除電手段３６の作用により、感光体３１の表面から分離し、定着装置７に送られる。

定着装置７において、トナー像を担持した前記記録紙Ｐは、加熱ローラ７１と加圧ローラ７２により加熱加圧を受けながら搬送される。搬送の過程で加熱されたトナー画像が記録紙Ｐに定着される。排出ローラ６３によって機外の排紙台６４に排出される。

なお、記録紙Ｐを表裏反転して排紙台６４に排出する場合には、切換ガイド６２により、記録紙Ｐを排紙再給紙部６に導き、記録紙Ｐをスイッチバックさせて排出ローラ６３に送る。

また、記録紙Ｐの両面に画像形成をする場合には、第１面の定着を終えた記録紙Ｐを、切換ガイド６２により排紙再給紙部６に導き、反転部６５にて反転させた後、給紙のための搬送路６６に送り出し、タイミングローラ３９に再給紙する。

一方、記録紙Ｐへのトナー画像の転写を終えた感光体３１の表面は、クリーニング装置３７により残留トナーが除去される。

画像形成においては、矢印で示すように時計方向に回転する感光体３１に対して、帯電装置３２の帯電及び露光装置３３の露光により感光体３３上に静電潜像が形成され、現像装置４の現像によりトナー像が形成される。形成されたトナー像は転写装置３５により記録紙Ｐに転写され、転写されたトナー像が定着装置７により定着される。
＜現像装置＞
図２は本発明の実施の形態１に係る現像装置を示す。図２（ａ）は現像装置４の平面断面図、図２（ｂ）図２（ａ）におけるＹ方向から見た断面図である。

現像装置３４は、磁性キャリアとトナーを主成分とする二成分現像剤を用いて静電潜像を現像しトナー像を形成するものであり、直流に交流が重畳された現像バイアスの元で、静電潜像と同極性に帯電されたトナーを用いた反転現像を行う。

現像装置３４は、枠部材１００、現像領域Ｒに現像剤を搬送し、現像領域Ｒにおいて現像剤を支持する現像剤担持体としての現像ローラ１０１、現像剤を攪拌しつつ回転軸方向に現像剤を搬送する現像剤搬送手段としてのスクリュー１０２、１０３及び仕切り壁１０４を有する。

枠部材１００は現像ローラ１０１、スクリュー１０２、１０３及び現像剤を収容し、仕切り部材１０４により、枠部材１００内に現像剤通路ＡとＢとが形成される。

スクリュー１０２は現像剤通路Ａ内に配置され、スクリュー１０３は現像剤通路Ｂ内に配置される。

仕切り壁１０４の図における右端部と枠部材１００間には開口Ｃが形成される。また、現像剤通路Ａ、Ｂの左に還流用の開口（図示せず）が形成される。

現像剤通路Ａ、Ｂ及び開口Ｃにより現像剤循環手段が形成される。

現像時には、現像ローラ１０１及びスクリュー１０２、１０３が回転し、実線で示す矢印Ｗ１〜Ｗ４のように現像剤の流れが形成されて現像剤収容部から現像ローラ１０１に現像剤が供給される。

また、矢印Ｘ１、Ｘ２で示す現像剤の流れが形成されて、現像剤が現像ローラ１０１から現像剤収容部に還流する。

現像剤通路Ａ、Ｂをスクリュー１０２、１０３により搬送される過程で現像剤が攪拌されて現像剤の成分であるキャリアとトナーとが混合されるとともに、トナーが帯電される。

トナーは開口１１１から現像装置４に補給され、現像剤に混合される。

１１０はトナー濃度を検知する検知手段を構成する透磁率センサであり、開口１１１でトナーが補給され、スクリュー１０３により攪拌された現像剤の透磁率を測定する。透磁率センサ１１０は現像剤の嵩密度に対応した電流を出力するので、トナー濃度が変化して現像剤の嵩密度が変化したときに、透磁率センサ１１０の出力電流が変化し、トナー濃度が測定される。

透磁率センサ１１０が配置されたトナー濃度の検知位置Ｅにおいては、矢印Ｗ１で示す一方向の現像剤の流れが形成される。

１０５〜１０８は、現像剤の流れの方向Ｗ１に直交する面Ｓでの現像剤通路Ｂの断面積を狭める現像剤規制手段としての規制ブロックであり、規制ブロック１０５、１０６は仕切り壁１０４に設けられ、規制ブロック１０７、１０８は枠部材１００に設けられる。

また、規制ブロック１０５、１０７は、現像剤の流れの方向Ｗ１に関して、検知位置Ｅの上流側Ｆに配置され、規制ブロック１０６、１０８は検知位置Ｅの下流側Ｇに配置される。

規制部材１０５、１０７により、検知位置Ｅにおいて、現像剤に加わる圧力が抑制され、規制部材１０６、１０８により、搬送される現像剤の量が規制される。

その結果、規制部材１０５〜１０８により、検知位置Ｅにおける現像剤の嵩密度の変動が抑制されるとともに、現像剤の嵩密度の変動が抑制されて、検知位置Ｅにおける現像剤の嵩密度が常に適正に維持される。

なお、規制ブロック１０５〜１０８が設けられた部分では、スクリュー１０２のスクリュー軸１０２Ａの直径を小さくしている。

図３は図２に示す現像装置における透磁率センサ１１０の感度を特許文献１に記載された現像装置におけるトナー濃度センサの感度と比較して示したグラフである。

図３において、実線で示す直線Ｌ１が図２に示す現像装置における透磁率センサの感度であり、点線で示す直線Ｌ２が図２において、上流側の規制ブロック１０５、１０７を設けず、下流側の規制ブロック１０６、１０８のみを設けた現像装置における透磁率センサ１１０の感度を示す。

直線Ｌ１は直線Ｌ２に比較して高い勾配を有し、トナー濃度変化に対して高いセンサ出力値の変化量が得られることを示している。

図４は本発明の実施の形態２に係る現像装置を示す。

本実施の形態においては、１０２Ａ、１０２Ｂで示すように、スクリュー１０２のスクリュー軸の直径を検知位置Ｅの上流側Ｆ及び下流側Ｇにおいて検知位置Ｅにおける直径よりも大きくすることにより、現像剤通路Ｂの断面積を狭めている。

図５は本発明の実施の形態３に係る現像装置を示す。

本実施の形態においては、１０２Ｃ、１０２Ｄで示すように、スクリュー１０２のスクリュー羽間に設けられた羽根１０２Ｃ、１０２Ｄにより規制手段を形成している。

羽根１０２Ｃ、１０２Ｄは現像剤搬送路Ｂにおける現像剤の流れＷ１に平行な平板からなり、スクリュー１０２の搬送力を低下させる手段である。

羽根１０２Ｃ、１０２Ｄは現像剤をＷ１の方向に搬送する機能がない。従って、羽根１０２Ｃ、１０２Ｄが設置されている上流側Ｆ及び下流側Ｇにおけるスクリュー１０２の搬送力は検知位置Ｅにおける搬送力よりも低く、上流側Ｆ及び下流側Ｇにおける現像剤搬送を抑制する。

羽根１０２Ｃ、１０２Ｄのこの搬送抑制作用によって、検知位置Ｅの上流側Ｆで現像剤が記載されるとともに、検知位置Ｅにおいて、現像剤を圧縮する作用が生じて、実施の形態１における規制ブロック１０５〜１０８及び実施の形態２におけるスクリュー軸１０２Ａ、１０２Ｂと同様な作用が生じて、透磁率センサ１１０によるトナー濃度検知の感度が向上するとともに、安定した検知が行われる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る現像装置を示す図である。 トナー濃度センサの感度を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る現像装置を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る現像装置を示す図である。

符号の説明

３４ 現像装置１
１０１ 現像ローラ
１０２、１０３ スクリュー
１０２Ａ、１０２Ｂ スクリュー軸
１０２Ｃ １０２Ｄ 羽根
１０５〜１０８ 規制ブロック
Ａ、Ｂ 現像剤通路

Claims (7)

1. 現像領域に現像剤を搬送し、前記現像領域において現像剤を支持する現像剤担持体、前記現像剤担持体に現像剤を供給するとともに、前記現像剤担持体から現像剤を回収する現像剤循環手段及び現像剤のトナー濃度を検知する検知手段を有する現像装置において、
   前記現像剤循環手段は、現像剤通路及び該現像剤通路内で現像剤を一方向に搬送する現像剤搬送手段を有し、
   前記検知手段は、前記現像剤通路内を搬送される現像剤のトナー濃度を検知するとともに、
   前記検知手段の検知位置の上流部及び下流部に、現像剤の搬送量を規制する規制手段を設けたことを特徴とする現像装置。
2. 前記規制手段は、現像剤の搬送方向に直交する面での前記現像剤通路の断面積を狭める規制部材からなることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記規制手段は、前記現像剤通路の壁に設けられたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 前記現像剤搬送手段は、スクリューを有するとともに、前記スクリューに設けられ、他部分よりも太いスクリュー軸により前記規制手段が構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
5. 前記現像剤搬送手段は、前記上流部及び前記下流部において、他部分よりも前記搬送手段の搬送力を低下させる手段を有し、前記規制手段は前記低下させる手段により構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記検知手段は、透磁率センサを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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