JP2009222865A - 現像剤搬送装置、現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー濃度の変化を迅速に検知することができ、且つ、現像剤の圧力の不足によるトナー濃度の検知精度の低下と、トナー検知手段の検知面上でトナーフィルミングを成長させてしまうことによるトナー濃度の検知精度の低下とを抑えることができる現像装置を提供する。
【解決手段】自らの回転に伴って現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材１０６の回転軸線方向におけるトナー濃度センサ１０９の検知面との対向箇所に、非対向箇所の回転軌道の外縁よりも外側に突出する突出部材１０６ｅを設け、且つ、突出部材１０６ｅとトナー濃度センサ１０９の検知面とを非接触にする値に、突出部材１０６ｅにおける前記外縁からの突出量を設定した。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転軸部材の周面上に立設せしめられた立設部材の回転に伴って現像剤を搬送する現像剤搬送部材を備える現像剤搬送装置に関するものである。また、かかる現像剤搬送装置を用いる現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置に関するものである。

この種の現像剤搬送装置における現像剤搬送部材は、縦搬送方式のものと、横搬送方式のものとに大別される。

縦搬送方式の現像剤搬送部材の代表例としては、撹拌パドルが挙げられる。撹拌パドルは、棒状の回転軸部材と、これの周面上に立設せしめられた複数のパドルとを有している。個々のパドルは、それぞれ回転軸部材の周面上において回転軸線方向に延在する姿勢をとっている。これらのパドルが回転軸部材の周面上に放射状に配設されている。それぞれのパドルの間に保持されているトナーと磁性キャリアとを含有する現像剤は、パドルの回転に伴って、全体として回転軸部材を中心にして公転しながら撹拌される。そして、パドル間に保持される現像剤の一部は、パドル間から回転法線方向に押し出される。

また、縦搬送方式の現像剤搬送部材における他の代表例として、多重円盤部材が挙げられる。多重円盤部材は、棒状の回転軸部材と、これの周面から全周に渡って突出するように立設せしめられた複数の傾斜円盤とを有している。個々の傾斜円盤は、それぞれ回転軸部材の回転軸線方向において互いに独立して所定の間隔をおいて並んでいる。そして、回転軸線方向と、回転軸線方向に直交する方向とからそれぞれ傾いた姿勢をとっている。複数の傾斜円盤の間に保持される現像剤の一部は、円盤間から回転法線方向に向けて押し出される。

これら撹拌パドルや多重円盤部材のように、回転軸部材の周面に立設せしめられた複数の立設部材の間に保持される現像剤を、回転に伴って立設部材の外縁の外側に向けて押し出す方式が縦搬送方式である。

また、横搬送方式の現像剤搬送部材の代表例としては、搬送スクリュウが挙げられる。搬送スクリュウは、棒状の回転軸部材と、これの周面上に螺旋状に立設せしめられたスクリュウ羽根とを有している。螺旋状のスクリュウ羽根の羽根間に保持された現像剤は、スクリュウ羽根の回転に伴って、スクリュウ状の軌道を辿るように移動することで、相対的に回転軸線方向に搬送される。このように、現像剤を相対的に回転軸線方向に搬送する方式が横搬送方式である。

何れの搬送方式においても、透磁率センサ等からなるトナー濃度センサを、現像剤搬送部材の回転軸部材や、立設部材としてのパドル等に固定することは困難であるため、トナー濃度センサを現像剤搬送部材の周辺に配設するのが一般的である。このような配設においては、トナー濃度センサに対してトナー濃度の変化を迅速に検知させることが困難になる。

具体的には、撹拌パドルや多重円盤部材においては、上述したように、それぞれパドル間や傾斜円盤間に保持した現像剤を回転に伴ってパドルや傾斜円盤の外縁よりも外側に向けて押し出す。但し、撹拌パドルや多重円盤部材の周囲領域のうち、殆どの領域においては、現像剤搬送部材に対して小さな間隙を介して対向しているケーシング内壁を対向させ、パドル間や傾斜円盤間から外部に向けての現像剤の動きを阻止している。このため、殆どの領域では、パドル間や傾斜円盤間から外部に向けての現像剤の移動が阻止される。これにより、現像剤がパドル間や傾斜円盤間から外部に向けて押し出されずに、現像剤搬送部材の回転に伴って回転軸部材を中心にして公転する。撹拌パドルや多重円盤部材の周囲領域のうち、一部の領域だけにおいて、パドルや傾斜円盤に対して小さな間隙を介してケーシング内壁を対向させずに、パドル間や傾斜円盤間から外部に向けての現像剤の押し出しを許容している。このような撹拌パドルや多重円盤部材において、パドル間や傾斜円盤間からの現像剤の押し出しを許容する領域にトナー濃度センサを配設すると、パドル間や傾斜円盤間から押し出されてくる現像剤をセンサの検知面に突き当てて停滞させてしまう。このため、トナー濃度センサについては、現像剤の押し出しを許容しない領域に配設することになる。この領域において、パドルや傾斜円盤の外縁よりも内側では、現像剤がパドルや傾斜円盤によって機械的に公転せしめられる。ところが、トナー濃度センサの検知対象となる、パドルや傾斜円盤の外縁よりも外側に位置する現像剤は、パドルや傾斜円盤からは公転力が直接的に付与されず、外縁の内側で活発に公転している現像剤との摺擦によって公転力が付与される。このため、外縁よりも内側に存在する現像剤に比べて公転速度が遙かに遅く、トナー濃度センサとの対向位置を迅速に通過することができない。つまり、トナー濃度センサとの対向位置で現像剤が迅速に入れ替わらない。このことが、トナー濃度の変化を迅速に検知することを困難にしている。

また、搬送スクリュウでは、スクリュウ羽根の外縁よりも外側に位置する現像剤のトナー濃度をトナー濃度センサで検知することになる。その現像剤も、スクリュウ羽根からは移動力が直接的に付与されず、スクリュウ羽根の外縁よりも内側で羽根の回転に伴って活発に移動せしめられる現像剤と摺擦することで軸線方向への移動力が付与されるため、移動速度が比較的遅い。このため、トナー濃度センサの検知面の近傍における現像剤の入れ替わりが活発に行われずに、トナー濃度の変化を迅速に検知することが困難になる。

以上のように、縦搬送方式、横搬送方式の何れにおいても、トナー濃度センサの検知面の近傍における現像剤の入れ替わりが良好に行われないことから、トナー濃度の変化を迅速に検知することが困難である。

一方、トナー濃度センサとして透磁率センサを用いる場合には、被検対象となる現像剤の圧が不足すると検知精度が低下してしまうという不具合もある。具体的には、現像剤中に含まれるトナーは、環境変動や帯電量の変動に伴って嵩密度を変化させる。現像剤のトナー濃度を一定にした条件下において、現像剤中のトナーの嵩密度が増加すると、現像剤中の磁性キャリアの粒子間距離が大きくなるため、現像剤の透磁率が低下する。また、この逆に、現像剤中のトナーの嵩密度が低下すると、現像剤中の磁性キャリアの粒子間距離が小さくなるため、現像剤の透磁率が増加する。このように、トナー濃度が一定であるにもかかわらず、トナーの嵩密度の変化によって現像剤の透磁率が変化してしまうと、トナー濃度を正確に検知することができなくなる。トナー濃度センサの検知面の近傍にある現像剤に対してある程度の圧力がかかっている場合には、その圧力によってトナーの嵩が環境や帯電量などの変動にかかわらず一定になるため、トナー濃度を正確に検知することができる。しかしながら、圧力が不足している場合には、トナーの嵩が環境や帯電量などの変動によって変化してしまうため、トナー濃度を精度良く検知することができなくなるのである。

撹拌パドルや多重円盤部材においては、上述した現像剤の押し出しを許容しない領域において、トナー濃度センサの検知面をパドルや傾斜円盤に対してかなり近接させることで、検知面に対して現像剤を強く押し付けることが可能である。しかしながら、レイアウト上の制約により、トナー濃度センサの検知面をパドルや傾斜円盤に対して近接させることが困難な場合がある。このような場合には、現像剤を十分な圧力で検知面に押し付けることができずに、トナー濃度を精度良く検知することができなくなる。

また、搬送スクリュウにおいては、スクリュウ羽根の内部に存在する現像剤に対して外部に向けて押し出す力を殆ど付与しないために、たとえトナー濃度センサの検知面をスクリュウ羽根に近接させたとしても、現像剤を検知面に強く押し付けることができない。

特許文献１には、スクレーパを具備する多重円盤部材を用いる現像装置が記載されている。具体的には、この多重円盤部材における複数の傾斜円盤のうち、トナー濃度センサとの対向位置にある傾斜円盤には、傾斜円盤の外縁よりも外側に突出する可撓性部材からなるスクレーパが固定されている。そして、このスクレーバーは、所定の回転角度範囲にて、トナー濃度センサの検知面に摺擦しながら回転する。検知面に摺擦する際には、自らと検知面との間にある現像剤を検知面に押し付けながら検知面上から掻き取る。このような掻き取りにより、検知面の近傍で現像剤を積極的に入れ替えてトナー濃度センサに対してトナー濃度の変化を迅速に検知させつつ、現像剤に適度な圧を加える。かかる構成では、傾斜円盤とトナー濃度センサの検知面とがある程度離れた位置にあったとしても、スクレーパによって現像剤を検知面に強く押し付けて、現像剤の圧力の不足による検知精度の低下を抑えることができる。

特開平１１−２０２６１０号公報

しかしながら、この現像装置においては、トナー濃度を長期間に渡って精度良く検知することが困難であるという問題があった。具体的には、ゴムや樹脂等の可撓性材料からなるスクレーパは、その表面摩擦抵抗が比較的高いことから、トナー濃度センサの検知面に摺擦する際に比較的大きな摩擦力を発揮する。そして、この摩擦力により、トナーを検知面に融着させてフィルミングを形成し、そのフィルミングを徐々に成長させていくことで、トナー濃度センサの検知精度を徐々に低下させてしまうのである。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、次のような現像剤搬送装置、並びに、これを用いる現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置を提供することである。即ち、トナー濃度の変化を迅速に検知することができ、且つ、現像剤の圧力の不足によるトナー濃度の検知精度の低下と、トナー検知手段の検知面上でトナーフィルミングを成長させてしまうことによるトナー濃度の検知精度の低下とを抑えることができる現像剤搬送装置等である。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転可能に支持される回転軸部材と、該回転軸部材とともに回転するように該回転軸部材の周面上に立設せしめられ、該回転軸部材の周囲に存在する現像剤を自らの回転に伴って回転方向に搬送しながら、自らの回転軌道の外縁よりも外側に向けて押し出す現像剤搬送部材と、該現像剤搬送部材の周囲に存在する現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備える現像剤搬送装置において、上記現像剤搬送部材の回転軸線方向における上記トナー濃度検知手段の検知面との対向箇所に、非対向箇所の回転軌道の外縁よりも外側に突出する突出部を設け、且つ、該突出部と該検知面とを非接触にする値に、該突出部の該外縁からの突出量を設定したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像剤搬送装置において、非可撓性の材料で上記突出部を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の現像剤搬送装置において、回転方向に所定の幅をもって上記検知面に対向する対向面を上記突出部に設け、該対向面における回転方向の上流端の回転半径を下流端の回転半径よりも大きくして、該検知面との対向位置で該対向面を該検知面に対して傾けたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、トナーとキャリアとを含有する現像剤を搬送する現像剤搬送手段と、現像剤を自らの無端移動する表面に担持しながら、自らの表面移動に伴って潜像担持体との対向領域に搬送して、潜像担持体に担持される潜像を現像する現像剤担持体とを有する現像装置において、上記現像剤搬送手段として、請求項１乃至３の何れかの現像剤搬送装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体上で現像された可視像を転写体に転写する転写手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体及び現像手段を１つのユニットとして共通の保持体に保持して画像形成装置本体に一体的に着脱されるプロセスユニットにおいて、上記現像手段として、請求項４の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として、請求項４の現像装置を用いたことを特徴とするものである。

これらの発明では、現像剤搬送部材におけるトナー検知手段の検知面との対向箇所に設けられた突出部が、自らの回転に伴って、検知面上の現像剤を検知面に強く押し付けながら検知面上から回転方向下流側に向けて搬送する。これにより、検知面上で現像剤を積極的に入れ替えてトナー濃度検知手段に対してトナー濃度の変化を迅速に検知させつつ、検知面上の現像剤の圧力を高めて検知精度の低下を抑えることができる。
また、現像剤搬送部材の上記突出部を、トナー濃度検知手段の検知面に対して非接触の状態で回転させるので、突出部と検知面との間に摩擦力を発生させることがない。このため、検知面に摺擦しながら回転するスクレーパと、検知面との間に大きな摩擦力を発生させていた従来の装置に比べて、検知面上でのトナーフィルミングの発生や成長を抑える。よって、トナー検知手段の検知面上でトナーフィルミングを成長させてしまうことによるトナー濃度の検知精度の低下を抑えることもできる。

以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真方式の複写機（以下、単に複写機という）に適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る複写機の基本的な構成について説明する。図１は、この複写機を示す概略構成図である。図において、この複写機は、原稿読取部１と、原稿自動供給部２と、プリンタ部３と、給紙部４とを備えている。

原稿自動供給部２は、その上面に載置された図示しない原稿を後述のコンタクトガラス５上に自動で供給するものである。

原稿読取部１は、図示しない原稿の画像を読み取るためのものである。ユーザーの手作業により、原稿読取部１の上部に固設されたコンタクトガラス５上に原稿が置かれた状態で図示しないスタートスイッチが操作されると、原稿読取部１による原稿読取が直ちに開始される。また、上記原稿自動供給部２上に原稿が置かれた状態でスタートスイッチが操作されると、その原稿がコンタクトガラス５上に自動給紙された後、原稿読取部１による原稿読取が開始される。読取開始により、コンタクトガラス５上に置かれた原稿は図中右方向へ移動する光源６によって光照明される。原稿からの反射光像は、第１ミラー７、第２ミラー８で順次反射する。そして、結像レンズ９を経た後、反射光像を読み取るためのＣＣＤ等からなるイメージセンサ１０に検知されて画像情報が読み取られる。

プリンタ部３は、記録紙Ｐ上に可視像としてのトナー像を形成するためのもので、光書込ユニット１１や感光体１２を備えている。また、潜像担持体たる感光体１２の周囲に、帯電装置１３、現像装置１００、転写搬送ユニット１４、ドラムクリーニング装置１５、除電器１６などを備えている。更には、定着装置１７、反転排紙ユニット１８、レジストローラ対１９なども備えている。上記スタートスイッチが操作されると、図示しない駆動手段による感光体１２の回転駆動が開始される。

光書込ユニット１１は、原稿読取部１で読み取られた画像信号に基づいてレーザ光Ｌを光変調して、ドラム状の感光体１２を露光する。具体的には、レーザダイオード等からなる光源２０からレーザ光Ｌを発する。このレーザ光Ｌは、ポリゴンモータ２１によって回転駆動される回転多面鏡２２上で主走査方向（感光体１２の軸線方向）に偏向せしめられながら、ｆθレンズなどからなる走査結像用のレンズ系２３を通る。そして、ミラー２４、レンズ２５を経て、回転駆動されている感光体１２上に到達してその表面に静電潜像を走査する。

上記転写搬送ユニット１４は、転写搬送ベルトを複数の張架ローラによってテンション張架しながら無端移動せしめながら、潜像担持体たる感光体１２の周面に当接させて転写ニップを形成している。また、転写ニップにおける転写搬送ベルト裏面（フープ内周面）に図示しない転写バイアスローラを当接させている。この転写バイアスローラには図示しない電源によって転写バイアスが印加されており、この印加によって転写ニップに転写電界が形成される。

光書込ユニット１１による露光で感光体１２上に形成された静電潜像は、現像装置１００によって現像されてトナー像となった後、上記転写ニップに進入する。一方、レジストローラ対１９は、上記スタートスイッチの操作に基づいて後述の給紙部４から送られてくる記録紙Ｐをローラ間に挟み込む。そして、記録紙Ｐを転写ニップにて感光体１２上のトナー像に重ね合わせ得るタイミングで送り出す。この送り出しにより、転写ニップでは感光体１２上のトナー像が記録紙Ｐに密着せしめられる。そして、転写電界やニップ圧の影響を受けて、ドラム表面から記録紙表面に転写される。転写ニップを通過した記録紙Ｐは、転写搬送ユニット１４の転写搬送ベルトによって定着装置１７内に送られる。定着装置１７は、送られてきた記録紙Ｐを加熱ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂとの間に挟み込む。そして、熱や圧力の影響によってトナー像を記録紙Ｐ上に定着せしめながら、反転排紙ユニット１８に向けて排紙する。

反転排紙ユニット１８は、送られてきた記録紙Ｐを排出路１８ａに通して機外の図示しない排紙トレイに排紙する。但し、両面コピーモードがユーザーによって選択されている場合には、記録紙Ｐを反転部１８ｂに通して裏表反転させた後、上記レジストローラ対１９に向けて搬送する。これにより、その記録紙Ｐはレジストローラ対１９から上記転写ニップに向けて再び送られ、先にトナー像が転写された面とは反対側の面に、新たなトナー像が転写される。

ドラムクリーニング装置１５は、上記転写ニップを通過した後の感光体１２表面に付着している転写残トナーをクリーニングする。クリーニング後の感光体１２表面は、上記除電器１６によって除電された後、上記帯電装置１３によって一様帯電せしめられて次の画像形成に備える。

給紙部４は、多段配設された３つの給紙カセット２６，２７，２８を備えており、それぞれに複数枚の記録紙Ｐを収容している。また、複数組の搬送ローラ対３２を有する給紙路３３も備えている。給紙カセット２６，２７，２８は、内部に収容している記録紙Ｐの最上紙に給紙ローラ２６ａ，２７ａ，２８ａを押し当てており、その回転駆動によって最上紙を給紙路３３に向けて送り出す。上記スタートスイッチが操作されると、何れか１つの給紙カセットから給紙路３３に記録紙が送り出されるのである。給紙路３３は、受け取った記録紙Ｐを複数組の搬送ローラ対３２によってプリンタ部のレジストローラ１９に向けて給紙する。

図２は、感光体１２とその周辺構成を示す拡大構成図である。図において、感光体１２の側方に配設された現像装置１００は、トナー現像器１０１と、これに着脱可能なトナー補給器１０２とから主に構成されている。

トナー補給器１０２は、アジテータ１１１、歯車状のトナー補給ローラ１１２、補給規制板１１３等を有しており、内部に収容しているトナーをアジテータ１１１の回転駆動によってほぐしながら、トナー補給ローラ１１２に送る。送られたトナーは、図示しない駆動系によって回転せしめられるトナー補給ローラ１１２に連れ回りながら補給規制板１１３によってローラ上での厚みが規制された後、現像器１０１内に補給される。

現像装置としての現像器１０１は、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を収容している。トナーとしては、重量平均粒径が５〜１０［μｍ］であって、且つ、５［μｍ］以下の粒径のトナー粒子を全体の６０〜８０［個数％］を含んでいるものが用いられている。トナーは、母材樹脂成分や着色剤等からなり、更にワックス成分や無機微粒子を含んでいる。トナーの製造方法は特に限定されるものではなく、粉砕法によるもの、重合法によるもの、の何れを用いてもよい。母材樹脂成分としては、スチレン、ポリ−α−スチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジェン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、石油樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂等を例示することができる。これらを単独で使用してもよいし、二種類以上を混合して使用してもよい。着色剤としては、カーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、オイルブラック、アゾオイルブラック等を例示することができる。ワックス成分としては、カルナウバワックス、ライスワックス、合成エステルワックス等を例示することができる。無機微粒子としては、シリカ、酸化チタン微粉末などを例示することができる。また、磁性キャリアとしては、重量平均粒径が６［μｍ］以下であるものが用いられている。

現像器１０１は、第１現像ロール１０３、第２現像ロール１０４、撹拌パドル１０５、撹拌搬送部材１０６、規制ブレード１０７、搬送スクリュウ１０８、トナー濃度センサ（以下、Ｔセンサという）１０９等を有している。また、第１現像ロール１０３の側方に配設されたセパレータ１１０も有している。現像器１０１内には、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤が収容されている。トナー補給器１０２から現像器１０１内に補給されたトナーは、図示しない駆動系によって回転駆動される撹拌搬送部材１０６上に落下する。撹拌搬送部材１０６は、落下してくるトナーを現像剤と混合攪拌しながら、撹拌パドル１０５に向けて送る。この際、新たに補給されたトナーが磁性キャリアや撹拌搬送部材１０６などとの摺擦によって摩擦帯電せしめられる。

同図のＴセンサ１０９については、撹拌搬送部材１０６と小さな間隙を介して対向しているケーシング内壁よりも撹拌搬送部材１０６に向けて突出させるように配設すると、その突出部に現像剤を引っ掛けてしまう。そして、撹拌搬送部材１０６の周囲における現像剤の動きを停滞させてしまう。このため、Ｔセンサ１０９については、ケーシング内壁から突出させずに、検知面をケーシング内壁面と同じレベルに位置させており、検知面を撹拌搬送部材１０６に十分に近接させていない構成になっている。

図示しない駆動系によって図中反時計回りに回転駆動される撹拌パドル１０５は、器内の現像剤を攪拌しながら、第１現像ロール１０３、第２現像ロール１０４に向けて搬送する。第１現像ロール１０３は、図示しない駆動系によって図中反時計回りに回転駆動される非磁性の現像スリーブ１０３ａと、これに連れ回らないようにスリーブ内部に固定された磁力発生手段たるマグネットローラ１０３ｂとを有している。また、第２現像ロール１０４も、同様の現像スリーブ１０４ａとマグネットローラ１０４ｂとを有している。現像剤担持体たる第１現像ロール１０３、第２現像ロール１０４は、それぞれ、現像器１０１のケーシング１０１ａに設けられた開口から周面の一部を露出させて感光体１２に対面させるように配設されている。そして、図示しない駆動手段により、７００［ｍｍ／ｓｅｃ］の線速で回転駆動せしめられる。第２現像ロール１０４の配設位置は、第１現像ロール１０３よりも感光体１２の表面移動方向下流側になっている。

第１現像ロール１０３は、現像剤搬送手段たる撹拌パドル１０５から送られてくる現像剤を、マグネットローラ１０３ｂの発する磁力によって現像スリーブ１０３ａの表面に担持する。担持された現像剤は、現像スリーブ１０３ａとともに連れ回り、第１現像ロール１０３と所定の間隙を保持するように配設された規制ブレード１０７によってスリーブ上の層厚が規制される。そして、規制に伴って内部のトナーの摩擦帯電が助長された後、感光体１２との対面位置にある現像領域まで搬送される。現像スリーブ１０３ａには図示しない電源によって−６５０［Ｖ］の現像バイアスが印加されている。この印加により、現像領域では、現像スリーブ１０３ａと感光体１２の静電潜像との間において、トナーをスリーブ側からドラム側に静電移動させる現像ポテンシャルが作用する。また、現像スリーブ１０３ａと感光体１２の非画像部（非潜像部分）との間において、トナーをドラム側からスリーブ側に静電移動させる非現像ポテンシャルが作用する。よって、現像領域まで搬送された現像剤は、トナーを感光体１２の静電潜像だけに付着させて、静電潜像をトナー像に現像する。第１現像ロール１０３の現像スリーブ１０３ａとの連れ回りに伴ってスリーブ下側近傍に達した現像剤は、第２現像ロール１０４の現像スリーブ１０４ａ上に受け渡された後、これとの連れ回りによって引き続き現像に寄与してから、現像器１０１内に回収される。このように現像部材たる第１現像ロール１０３と、第２現像ロール１０４とが設けられていることにより、現像部材が１つだけの場合に比べて現像領域が広がって現像能力が高まっている。

上述のように、第１現像ロール１０３の現像スリーブ１０３ａに担持された現像剤は、規制ブレード１０７によってスリーブ上の層厚が規制される。この規制により、規制ブレード１０７よりもスリーブ回転方向上流側には、現像スリーブ１０３ａとの連れ回りを阻止された現像剤が滞留する。そして、後続の現像剤に押されることで、第１現像ロール１０３の側方に配設されたセパレータ１１０の上に溢れる。溢れた現像剤は、セパレータ１１０上面の傾斜に沿って移動することで、搬送スクリュウ１０８に向けて案内される。搬送スクリュウ１０８は、案内されてくる現像剤をその軸線方向（図中奥行き方向）に向けて攪拌搬送する。これにより、現像剤のいわゆる横搬送が行われる。この横攪拌に対し、撹拌パドル１０５は、現像剤をその回転周方向に搬送しながらかき回すいわゆる縦搬送を行う。なお、搬送スクリュウ１０８は、現像剤を横攪拌しながら、撹拌搬送部材１０６上に落下させる。この落下により、現像器内における現像剤の縦循環が実現している。

撹拌搬送部材１０６の下側には、トナー濃度センサ（以下、Ｔセンサという）１０９が配設されており、撹拌搬送部材１０６によって攪拌搬送される現像剤の透磁率に応じた信号を図示しない制御部に出力する。現像剤のトナー濃度は、透磁率と相関するため、Ｔセンサ１０９は結果として現像剤のトナー濃度を検知していることになる。上記制御部は、Ｔセンサ１０９からの出力信号を、所定の目標値に近づけるようにトナー補給器１０２を適宜動作させることで、現像に伴ってトナー濃度を低下させた現像剤のトナー濃度を回復させる。

本複写機は、所定の印刷枚数毎に、感光体１２上に所定の基準濃度パッチ用の潜像を光書込し、これを所定の現像ポテンシャル（例えば２８０Ｖ）の条件下で現像して基準濃度パッチを得る。そして、この基準濃度パッチに対する単位面積あたりのトナー付着量を図示しない反射型フォトセンサによって検知し、その結果（Ｖｓｐ）に基づいて、Ｔセンサ１０９からの出力目標値、即ち、トナー濃度の制御目標値を決定する。具体的には、基準濃度パッチが存在しない無垢の感光体表面の光反射率を予め反射型フォトセンサによって検知しておき、その検知結果（Ｖｓｇ０）と、基準濃度パッチに対する検知結果（Ｖｓｐ）との差に基づいて、Ｔセンサ１０９からの出力目標値を決定するようになっている。

上述の転写ニップを通過した感光体１２の表面には、転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、ドラムクリーニング装置１５のクリーニングブレード１５ａやクリーニングブラシ１５ｂによって掻き取られて回収タンク１５ｃ内に収容される。そして、回収スクリュウ１５ｃによってドラムクリーニング装置１５の側面に向けて搬送された後、クリーニング装置外部の図示しない廃トナータンクに回収される。

なお、感光体１２、帯電装置１３、現像装置１００及びドラムクリーニング装置１５は、互いに図示しない共通の保持体に保持されて画像形成装置本体に対して一体的に着脱されるプロセスユニットを構成している。

次に、本複写機における特徴的な構成について説明する。
図３は、現像器１０１の撹拌搬送部材１０６を示す斜視図である。また、図４は、撹拌搬送部材１０６を示す横断面図である。撹拌搬送部材１０６は、棒状の回転軸部材１０６ａ、立設部材たる傾斜円盤１０６ｂ、立設部材たる羽根部材１０６ｃ、リブ１０６ｄ、突出部材１０６ｅ等を有している。

傾斜円盤１０６ｂは、回転軸部材１０６ａの周面から全周に渡って突出するように立設せしめられており、回転軸線方向に沿って所定の距離をおいて腹部用に回転軸部材１０６ａに複数設けられている。これら傾斜円盤１０６ｂは、回転軸線方向と、回転軸線方向に直交する方向とからそれぞれ傾斜する姿勢で、回転軸部材１０６ａに立設せしめられており、現像剤を縦搬送する役割を担っている。

羽根部材１０６ｃは、回転軸部材１０６ａの傾斜円盤間の箇所に、それぞれ２つずつ設けられている。傾斜円盤間における羽根部材１０６ｃは、それぞれ回転軸部材１０６ａを中心にして点対称となる位置において、回転軸線方向に延在しつつ法線方向に真っ直ぐ立ち上がる姿勢で設けられており、現像剤を縦搬送する役割を担っている。

リブ１０６ｄは、回転軸線方向に延在する姿勢で傾斜円盤間を架橋するように、それぞれの傾斜円盤１０６ｂに固定されている。個々の傾斜円盤間においては、２つのリブ１０６ｄが回転軸部材１０６ａを中心にして互いに点対称の位置をとるように、傾斜円盤間を架橋している。

撹拌搬送部材１０６の回転軸線方向において、Ｔセンサ１０９に対向する対向箇所は、非対向箇所よりも大きな径の回転軌道で回転するようになっている。具体的には、対向箇所においては、互いに点対称の位置にある２つのリブ１０６ｄに、それぞれ突出部材１０６ｅが固定されている。これら突出部材１０６ｅは、硬質樹脂等の非可撓性材料からなり、回転法線方向の先端側を、傾斜円盤１０６ｂや羽根部材１０６ｃの外縁よりも外側に突出させている。この突出部材１０６ｅは、撹拌搬送部材１０６におけるＴセンサ１０９の検知面との非対向箇所の回転軌道の外縁となる傾斜円盤１０６ｂの外縁よりも外側に突出しているのである。回転軸部材１０６ａが回転すると、それに伴って、突出部材１０６ｅが回転軸部材１０６ａを中心にして回転する。突出部材１０６ｅの回転軌道は、傾斜円盤１０６ｂの外縁よりも外側にある。Ｔセンサ１０９の検知面は、突出部材１０６ｅの外縁の公転軌道よりもほんの少しだけ外側に位置しているので、撹拌搬送部材１０６の回転に伴って、突出部材１０６ｅとＴセンサ１０９の検知面とが接触することはない。図４に示すように、突設部材１０６ｅとＴセンサ１０９の検知面との間には、０．６［ｍｍ］程度のギャップＧが確保されるようになっている。

かかる構成では、現像剤搬送部材たる撹拌搬送部材１０６において、傾斜円盤１０６ｂや羽根部材１０６ｃの外縁よりも外側に突出するように設けられた突出部材１０６ｅが、その回転に伴って、Ｔセンサ１０９の検知面上の現像剤を傾斜円盤１０６ｂよりも強い力で検知面に押し付けながら検知面上から回転方向下流側に向けて搬送する。これにより、検知面上の現像剤を積極的に入れ替えてＴセンサ１０９に対してトナー濃度の変化を迅速に検知させつつ、現像剤に適度な圧を加えて圧力の不足による検知精度の低下を抑えることができる。また、突出部材１０６ｅは、Ｔセンサ１０９の検知面に対して非接触の状態を維持したままで回転するので、自らと検知面との間に摩擦力を発生させることがない。このため、検知面に摺擦する場合に比べて、検知面上でのトナーフィルミングの発生や成長を抑えることもできる。

図４において、回転軸部材１０６ａを中心にして互いに点対象の位置にある２つの突出部材１０６ｅのうち、図中下側の突出部材１０６ｅは、Ｔセンサ１０９の検知面との対向位置にきている。この突出部材１０６ｅの図示の状態からわかるように、突出部材１０６ｅは、回転方向に所定の幅をもってＴセンサ１０９の検知面に対向する対向面を有している。この対向面における回転方向の上流端（図中下側の突出部材の対向面における図中右端）の回転半径は、下流端（図中左端）の回転半径よりも大きくなっている。これにより、Ｔセンサ１０９の検知面との対向位置では、突出部材１０６ｅの上記対向面が検知面に対して傾いている。Ｔセンサ１０９の検知面と、突出部材１０６ｅの対向面の上流端と検知面との間のギャップよりも、検知面と対向面の下流端との間のギャップを小さくするような傾きである。対向面をこのように傾けることで、突出部材１０６ｅの回転に伴って、対向面との対向領域に存在する現像剤を、対向面によってＴセンサ１０９の検知面に押し付けることができる。

本発明者らは、撹拌搬送部材１０６として、突出部材１０６ｅを設けているものと、設けていないものとを用意した。そして、それぞれの撹拌搬送部材１０６を用いて、トナーの嵩密度の変動に対するＴセンサ１０９の出力電圧の変動を調べる実験を行った。現像剤としては、トナー濃度が２、３、４、５、６［ｗｔ％］である５種類のものを用い、それぞれにおけるＴセンサ１０９の出力電圧の変動を測定した。それぞれの現像剤を現像器１０１に収容した状態で数日間放置した後、実験を開始した。そして、撹拌搬送部材１０６の回転を開始した後、その後２０分間におけるＴセンサ１０９からの出力電圧の変動を測定した。この結果を図５にグラフとして示す。図示のように、突出部材１０６ｅを設けた場合には、設けない場合に比べて、トナーの嵩密度の変動に対するＴセンサ１０９の出力電圧の変動量を大幅に少なくできることがわかる。これは、Ｔセンサ１０９の検知面の近傍にある現像剤を、突出部材１０６ｅによって掻き取る際に、検知面に押し当てて現像剤の圧力を高めているからである。なお、この実験で使用した突出部材１０６ｅにおいて、後述する対向面角度θについては６０［°］に設定していた。

次に、本発明者らは、現像剤撹拌部材１０６として、突出部材１０６ｅの上記対向面の対向面角度θを互いに異ならせた複数のものを用意した。この対向面角度θとは、図６に示すように、突出部材１０６ｅの上記対向面と、突出部材１０６ｅの上記対向面の上流端と、回転軸部材１０６ａの中心とを結ぶ直線Ｌ１と、突出部材１０６ｅの上記対向面とのなす角度のことを意味している。対向面角度θが互いに異なる複数の現像剤撹拌部材１０６について、先の実験と同様にしてＴセンサ１０９の出力電圧の変動量を測定したところ、図７に示すような結果が得られた。図示のように、対向面角度θを大きくしていくに従って、Ｔセンサ１０９からの出力電圧の変動量が小さくなっている。これは、次のような理由からである。即ち、対向面角度θがゼロである場合（上記対向面を法線方向に沿わせた場合）には、Ｔセンサ１０９の検知面との対向位置において、掻き取り面が検知面に対してほぼ垂直な姿勢をとることで、現像剤を検知面に押し付ける機能を殆ど発揮しない。これに対し、法線方向から傾斜させた上記対向面では、Ｔセンサ１０９の検知面との対向位置で、自らの面を検知面に対面させ、回転に伴って現像剤を検知面に押さえ付ける機能を発揮するからである。図７のグラフから、対向面角度θを５０［°］以上にすることで、出力電圧の変動量を最大限に小さくし得ることがわかる。

これまで、プロセスユニットの一部として構成した現像装置１００に本発明を適用した例について説明したが、感光体１２等とは別体として単独で画像形成装置本体に着脱される現像装置にも本発明の適用が可能である。

以上、実施形態に係る複写機においては、突出部材１０６ｅとして、硬質樹脂などといった非可撓性の材料からなるものを用いている。かかる構成では、可撓性部材からなるものを用いた場合とは異なり、Ｔセンサ１０９の検知面との対向位置で突出部材１０６ｅを撓ませることがないため、撓みに起因する検知面への現像剤押し付け力の低下を回避する。これにより、現像剤をより強く検知面に押し付けて、トナー濃度の誤検知量をより低減することができる。

また、実施形態に係る複写機においては、回転方向に所定の幅をもってＴセンサ１０９の検知面に対向する対向面を突出部材１０６ｅに設け、この対向面における回転方向の上流端の回転半径を下流端の回転半径よりも大きくして、検知面との対向位置で対向面を検知面に対して傾けている。かかる構成では、上述した理由により、突出部材１０６ｅをＴセンサ１０９の検知面との対向位置で回転させるのに伴って、突出部材１０６ｅの対向面との対向領域にある現像剤を突出部材１０６ｅの対向面によってＴセンサ１０９の検知面に強く押し付けることができる。

実施形態に係る複写機を示す概略構成図。 同複写機における感光体とその周囲構成とを示す拡大構成図。 同複写機における現像器の撹拌搬送部材を示す斜視図。 同撹拌搬送部材を示す横断面図。 Ｔセンサ出力変動量とトナー濃度との関係を示すグラフ。 同撹拌搬送部材の突出部材の対向面角度θを説明するための撹拌搬送部材の横断面図。 Ｔセンサ出力変動量と対向面角度θとの関係を示すグラフ。

符号の説明

１２：感光体（潜像担持体）
１４：転写搬送ユニット（転写手段）
１００：現像装置
１０６：撹拌搬送部材（現像剤搬送部材）
１０６ａ：回転軸部材
１０６ｂ：傾斜円盤（立設部材）
１０６ｃ：羽根部材（立設部材）
１０６ｄ：リブ
１０６ｅ：突出部材（突出部）
１０９：Ｔセンサ（トナー濃度検知手段）

Claims (6)

1. 回転可能に支持される回転軸部材と、該回転軸部材とともに回転するように該回転軸部材の周面上に立設せしめられ、該回転軸部材の周囲に存在する現像剤を自らの回転に伴って回転方向に搬送しながら、自らの回転軌道の外縁よりも外側に向けて押し出す現像剤搬送部材と、該現像剤搬送部材の周囲に存在する現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備える現像剤搬送装置において、
   上記現像剤搬送部材の回転軸線方向における上記トナー濃度検知手段の検知面との対向箇所に、非対向箇所の回転軌道の外縁よりも外側に突出する突出部を設け、且つ、該突出部と該検知面とを非接触にする値に、該突出部の該外縁からの突出量を設定したことを特徴とする現像剤搬送装置。
2. 請求項１の現像剤搬送装置において、
   非可撓性の材料で上記突出部を構成したことを特徴とする現像剤搬送装置。
3. 請求項１又は２の現像剤搬送装置において、
   回転方向に所定の幅をもって上記検知面に対向する対向面を上記突出部に設け、該対向面における回転方向の上流端の回転半径を下流端の回転半径よりも大きくして、該検知面との対向位置で該対向面を該検知面に対して傾けたことを特徴とする現像剤搬送装置。
4. トナーとキャリアとを含有する現像剤を搬送する現像剤搬送手段と、現像剤を自らの無端移動する表面に担持しながら、自らの表面移動に伴って潜像担持体との対向領域に搬送して、潜像担持体に担持される潜像を現像する現像剤担持体とを有する現像装置において、
   上記現像剤搬送手段として、請求項１乃至３の何れかの現像剤搬送装置を用いたことを特徴とする現像装置。
5. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体上で現像された可視像を転写体に転写する転写手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体及び現像手段を１つのユニットとして共通の保持体に保持して画像形成装置本体に一体的に着脱されるプロセスユニットにおいて、
   上記現像手段として、請求項４の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスユニット。
6. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
   上記現像手段として、請求項４の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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