JP2010210697A - 現像装置およびプロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー濃度センサの検知面に現像剤が滞留することによる誤検知を防止しつつ、攪拌動作時の検知面での剤密度（嵩密度）の差を低減することができる現像装置を提供する。
【解決手段】二成分系現像剤を用いる現像装置において、ケーシング４３Ｙにより構成された現像剤収容部４３Ｙ２内に配置されている搬送スクリュー４７Ｙと、この搬送スクリュー４７Ｙの回転軌跡に対向して設けられた濃度検知面４３０と濃度センサ４８Ｙとを備えた現像装置４０Ｙにおいて、搬送スクリュー４７Ｙの軸方向で検知面４３０と対向する位置には、検知面４３０を摺擦して現像剤を攪拌可能な検知面攪拌部材２００が設けられており、この部材２００は、矩形波状に形成されて凸部に検知面と接触しながら撓み変形可能な弾性体シート２００Ｂを備えていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、現像装置およびプロセスカートリッジおよび画像形成装置に関し、さらに詳しくは、現像槽内でのトナー濃度検知機構に関する。

周知のように、複写機やプリンタあるいは印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像が現像装置から供給されるトナーによって可視像処理される。可視像処理された画像は、記録シートなどに転写され、定着されることで複写出力とされる。

上述した現像装置においては、トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤を用いる場合がある。

二成分系現像剤を用いる現像装置では、現像槽などの現像剤収容部内で両者を攪拌混合することによりトナーの摩擦帯電を行った現像剤を現像スリーブなどの現像剤担持体により担持し、感光体などの潜像担持体に形成された静電潜像に対してトナーを静電的に付着させてトナー像を得るようになっている。

現像装置内の現像剤に含まれるトナーは可視像処理に消費される。このため、現像剤中でのトナー濃度が低下し、高濃度のトナー像を得ることができなくなる。これに対し、現像剤中に含まれるトナーの濃度が高すぎる場合には地汚れ等が発生する。

そこで、現像装置内での現像剤中に含まれるトナー濃度を一定範囲内に維持するように制御することが必要となる。

トナー濃度の安定化には、消費されたトナーの量に見合う量あるいは濃度不足を補うことができる量の新規トナーを補給する補給装置を備えることが考えられる。

トナーの補給装置を備えた現像装置においては、現像剤収容部内でのトナー濃度を検知するトナー濃度検知装置（以下、トナー濃度センサという）と、トナー濃度センサからの検知結果に応じて現像剤収容部に対するトナーの補給量を制御するトナー補給制御装置を設け、現像剤収容部へのトナーの補給制御を行うことがよく知られている。

トナー濃度制御のためのトナー濃度センサには、現像剤収容部の内壁面の一部を検知面として設け、検知面周辺での現像剤中に含まれるキャリアとキャリアとの混合率により変化する透磁率の変化により変化を検知する磁気検知型のものがよく知られている。

しかし、このようなトナー濃度センサを用いた場合には、検知面に現像剤が滞留すると現像剤収容部全体での正確なトナー濃度を検知することができなくなり、トナー補給量制御装置の誤作動を起こす原因となる。

そこで、従来では、現像剤収容部内での現像剤を攪拌しながら搬送する搬送スクリューを設け、この軸部における検知面と対向する位置に軸部の軸方向と平行する平板部材を設けると共に平板部材に検知面を摺擦可能な弾性片を設けて検知面での現像剤の滞留を防止するようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１，２）。

上記構成においては、搬送スクリューの回転に連動して弾性片画検知面を摺擦しながら現像剤を攪拌できるので、検知面への現像剤の滞留を防止すると共に現像剤収容部内での現像剤の攪拌を行えることにより、検知面での現像剤滞留が原因するトナー濃度検知の誤検知を抑制することができる。上述した平板部材は弾性片に比べて曲げ剛性が高くされている関係で、弾性片のみの撓み変形による検知面の摺擦が行われるので、検知面からの現像剤の除去および攪拌する際の変形を無視できる構成とされている。

特許文献１，２に開示されているように搬送スクリューの回転に連動して検知面を摺擦しながら移動する弾性片等の現像剤除去部材を設けた構成においては、弾性片の回転周期に応じてトナー濃度検知出力が変化することがある。

図１０は、この状態を説明するための図である。

図１０において符号（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、弾性片などのが用いられる掻き取り部材Ａの回転位相によりトナー濃度センサＳ１に接触する現像剤の嵩密度（剤密度）が変化するのに対応してトナー濃度センサＳ１からの検出出力が変化する。

図１０中、（Ａ）は、掻き取り部材Ａがトナー濃度センサＳ１を通過した直後の状態を示しており、この状態ではトナー濃度センサＳ１の周辺部に堆積していた現像剤が掻き取り部材Ａの回転により掬われることにより嵩密度が低くなる。これにより、透磁率が低下し、結果としてトナー濃度センサＳ１の検出出力が最も小さい下限値を示すことになる。この場合の嵩密度とは、現像剤の集約状態に相当しており、嵩密度が高いというのは現像剤中のトナーおよびキャリアが凝縮されやすい状態に相当している。

図１０中、（Ｂ）は、掻き取り部材Ａが回転中心を挟んでトナー濃度センサＳ１と相対する位置にある状態を示しており、この状態では図６中、（Ａ）で示した場合と違って、掻き取り部材Ａにより現像剤が纏められてトナー濃度センサＳ１の検知面に向けて現像剤が緩やかに流れ込む状態となり、嵩密度は、図１０中、（Ａ）で示した場合よりも高くなる。この結果、トナー濃度センサＳ１における検出出力はほぼ平均値に近い定常状態を示す。

一方、図１０中、（Ｃ）は、トナー濃度センサＳ１に対して掻き取り部材Ａが接近した状態を示しており、この状態ではトナー濃度センサＳ１の検知面に接触する現像剤が一気に増加することになる。このため、トナー濃度センサＳ１の検知面では現像剤が集約されることにより嵩密度も高くなり、いわゆる、現像剤が圧縮された状態に相当することでトナー濃度センサＳ１からの検出出力が高くなり、上限値を示すことになる。

このように、攪拌動作時における検知面での現像剤の密度に関する差が大きい場合、トナー濃度センサでの検知精度が低下するため、検知面での剤密度（嵩密度）の差を低減することが濃度検知精度を高めるために望まれる。

また、攪拌動作時の検知面での剤密度の差は、搬送スクリューの回転数、設置環境、現像剤の経時劣化など使用条件の外乱によってばらつきが生じ、攪拌動作時の検知面での剤密度の差が大きいとユーザーの使用条件ごとのトナー濃度検知精度もばらつきも大きくなるため、検知面での剤密度の差を低減することが望まれる。

本発明の目的は、上記従来の現像装置、特にトナー濃度検知における問題に鑑み、トナー濃度センサの検知面に現像剤が滞留することによる誤検知を防止しつつ、攪拌動作時の検知面での剤密度（嵩密度）の差を低減することができる現像装置、並びにこれを用いたプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。
（１）トナーとキャリアとを含む現像剤を担持して該現像剤の供給を行う現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持される現像剤を収容する現像剤収容部を形成するケーシングと、前記現像剤収容部内に配置されて回転することによりスクリュー羽根により収容されている現像剤を攪拌搬送可能な搬送スクリューと、前記ケーシングの内壁面の一部を前記搬送スクリューの軸部に平行させた検知面と該検知面を通過する現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備えた現像装置であって、
前記搬送スクリュー側に設けられて前記検知面と対向して平行する先端部を有し、回転することにより前記検知面上の現像剤を攪拌可能な検知面攪拌部材を備え、
前記検知面攪拌部材が矩形波状に形成されていることを特徴とする現像装置。（２）前記検知面攪拌部材は、前記攪拌搬送部材の軸部に一体化された平板部材を備え、該平板部材は、前記搬送攪拌部材と共に回転する際にその先端が前記検知面に接触しない先端までの長さを設定され、かつ、前記現像剤の攪拌時に変形しがたい剛性を持つ矩形波状部材で構成され、該平板部材の凸部には前記検知面に接触可能な弾性体シートが固定されていることを特徴とする（１）に記載の現像装置。
（３）前記ケーシングにおける前記検知面とこれに対向する前記攪拌搬送スクリューとで構成される現像剤の移動路面積は、前記両部材が対向する位置以外の移動路面積よりも小さくされていることを特徴とする（１）または（２）に記載の現像装置。
（４）前記検知面攪拌部材が前記攪拌搬送スクリューの周方向で複数設けられていることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の現像装置。
（５）前記検知面攪拌部材は、前記矩形波状とされている平板部材の凸部の周回軌道が該攪拌搬送スクリューの軸方向で異ならせてあることを特徴とする（４）に記載の現像装置。
（６）前記複数の検知面攪拌部材とこれに対向する検知面とで構成される現像剤移動路面積は、前記検知面と該検知面攪拌部材とが対向する位置以外の現像剤移動路面積よりも小さくされていることを特徴とする（４）または（５）に記載の現像措置。
（７）前記複数の攪拌搬送スクリューにおけるスクリュー羽根の配置ピッチ幅において、前記検知面と対向するスクリュー羽根の配置ピッチが、これ以外の軸線方向でのスクリュー羽根の配置ピッチ幅よりも小さくされていることを特徴とする（４）または（５）に記載の現像装置。
（８）少なくとも像担持体と、該像担持体に対して現像剤を供給する現像装置とが纏めて収容され、前記現像装置として、（１）乃至（３）のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
（９）少なくとも像担持体と、該像担持体に対して現像剤を供給する現像装置とが纏めて主要され、該現像装置として、（４）乃至（７）のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
（１０）像担持体表面を帯電するための帯電手段と、該像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段とを備えた画像形成装置であって、
前記現像手段として、（１）乃至（３）のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
（１１）像担持体表面を帯電するための帯電手段と、該像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段とを備えた画像形成装置であって、
前記現像手段として、（４）乃至（７）のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
（１２）（８）または（９）に記載のプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、搬送スクリューに設けられている検知面攪拌部材が、凹凸状をなす矩形波状に構成されているので、検知面を摺擦する際には現像剤の一部が矩形波形状により得られる凹部から抜け出ることができる。これにより、現像剤を掬い取る際に現像剤から検知面攪拌部材に作用する圧力が軽減されるので、現像剤に対する押圧力が小さくなることで検知面を通過する前後での現像剤の密度（嵩密度）の差を小さくすることができる。

これにより、現像剤の密度によるトナー濃度の誤検知を少なくして正確な濃度検知が可能となる。

本発明による現像装置を装備した画像形成装置の内部構成を説明するための図である。 図１に示した画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジの構成を説明するための図である。 図３に示したプロセスカートリッジに用いられる現像装置の一部を示す図である。 図３に示した現像装置に関する実施形態を説明するための部分的な斜視図である。 図４に示した要部構成を説明するための現像装置の側面視的な模式図である。 図３に示した要部構成の他の部分に関する構成を説明するための図である。 本発明による現像装置に関する別実施形態を説明するための図４相当の斜視図である。 図７に示した別実施形態における特徴部の一つを説明するための図である。 図４および図８に示した構成における別の特徴部を説明するための図である。 現像装置に用いられる検知面攪拌部材における攪拌状態と検知出力との関係を説明するための図である。

以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明による現像装置が適用される画像形成装置の一つであるカラープリンタを示している。なお、本発明は、画像形成装置としてプリンタに限らず、複写機やファクシミリ装置あるいは印刷機さらにはこれら各機能を複合させた装置を含むものである。

図１において、画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫを並設したタンデム構造が採用されている。

図１に示す構成の画像形成装置１００は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫに形成された可視像が、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な無端ベルトが用いられる中間転写体（以下、転写ベルトという）１１に対する１次転写行程によりそれぞれ重畳転写され、その後、記録シートなどが用いられる転写紙Ｓに対して２次転写行程を実行することで一括転写されるようになっている。

各感光体ドラムの周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための装置が配置されており、いま、ブラック画像形成を行う感光体ドラム２０ＢＫを対象として説明すると、感光体ドラム２０ＢＫの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置３０ＢＫ，現像装置４０ＢＫ、１次転写ローラ１２ＢＫおよびクリーニング装置５０ＢＫが配置されている。帯電後に行われる書き込みは、後述するように、光走査装置８が用いられる。

転写ベルト１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫに形成された可視像が、転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫに対向して配設された１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２ＢＫによる転写バイアス印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。

各感光体ドラム感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫは、図２において説明するプロセスカートリッジに収容されており、Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。

画像形成装置１００は、各色毎の画像形成処理を行う４つの画像ステーションにそれぞれ配置されているプロセスカートリッジと、プロセスカートリッジ内に収容されている各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫの上方に対向して配設され、転写ベルト１１及び１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２ＢＫを備えた転写ベルトユニット１０と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１に従動し、連れ回りする転写部材としての転写ローラである２次転写ローラ５と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置１３と、これら４つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光走査装置８とを有している。

本実施形態における光走査装置８は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、ミラーおよび回転多面鏡などを装備しており、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫに対して色毎に対応した書き込み光Ｌｂ（図１では、便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも同様である）を出射して感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０ＢＫに静電潜像を形成する構成とされている。

画像形成装置１００には、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫと転写ベルト１１との間に向けて搬送される転写紙Ｐを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置６１と、シート給送装置６１から搬送されてきた記録紙Ｓを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫと転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対４と、転写紙Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知する図示しないセンサとが設けられている。

画像形成装置１００には、トナー像が転写された転写紙Ｓにトナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置６と、定着済みの転写紙Ｓを画像形成装置１００の本体外部に排出する排紙ローラ７と、画像形成装置１００の本体上部に配設され排出ローラ７により画像形成装置１００の本体外部に排出された転写紙Ｓを積載する排紙トレイ１７と、排紙トレイ１７の下側に位置してイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９ＢＫとが備えられている。

転写ベルトユニット１０は、転写ベルト１１、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２ＢＫの他に、転写ベルト１１が掛け回されている２次転写バックアップローラ７２およびクリーニングバックアップローラ７３およびテンションローラ７４を有している。

クリーニングバックアップローラ７３は、転写ベルト１１に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このため、従動ローラ７３には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット１０と、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２ＢＫと、２次転写ローラ５と、クリーニング装置１３とで転写装置７１が構成されている。

シート給送装置６１は、画像形成装置１００の本体下部に配設されており、最上位の転写紙Ｓの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ３を有しており、給送ローラ３が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の転写紙Ｓをレジストローラ対４に向けて給送するようになっている。

定着装置６は、熱源を内部に有する定着ローラ６２と、定着ローラ６２に圧接された加圧ローラ６３とを有しており、トナー像を担持した転写紙Ｓを定着ローラ６２と加圧ローラ６３との圧接部である定着部に通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙Ｓの表面に定着するようになっている。

転写装置７１に装備されているクリーニング装置１３は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト１１に対向、当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有しており、転写ベルト１１上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト１１をクリーニングするようになっている。クリーニング装置１３はまた転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための図示しない排出手段を有している。なお、図１に示す構成の画像形成装置１００では、転写ベルト１１に対して各感光体ドラムで形成された画像を順次転写することで色画像が重畳されたものを２次転写ローラ５により転写紙Ｓに一括転写する方式であるが、これに代えて、転写ベルト１１に転写紙Ｓを担持し、この転写紙Ｓを各感光体ドラムに対峙させて各色の画像を直接転写紙Ｓ上で重畳する方式とすることも可能である。

図２は、各画像ステーションに配置されているプロセスカートリッジの内部構成を示す図であり、同図には、イエロー画像を対象とするプロセスカートリッジが示されているが、その他の色の画像ステーションに配置されているプロセスカートリッジも同じ構成とされている。

図２においてプロセスカートリッジ（便宜上、符号１０１で示す）には、作像処理に用いられる少なくとも感光体ドラム２０Ｙ，およびこれに現像剤を供給する現像装置４０Ｙを含む、これ以外の作像処理に用いられる装置として、帯電装置３０Ｙ、クリーニング装置５０Ｙが纏めて収容されており、画像形成装置１００の装置本体に対して着脱可能に設けられている。

現像装置４０Ｙは、内部に磁界発生手段を備え、磁性粒子とトナーを含む二成分系現像剤を表面担持して搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ４１Ｙと、現像スリーブ４１Ｙ上に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材としての現像ドクタ４２Ｙとを備えている。

現像スリーブ４１Ｙの下方には、ケーシング４３Ｙに囲まれた現像剤収容部があり、仕切り壁４４Ｙによって、現像スリーブ５１に現像剤を供給する第一現像剤収容部４３Ｙ１と、トナー補給部４５Ｙからトナーの補給を受ける第二現像剤収容部４３Ｙ２とに仕切られている。

第一現像剤収容部４３Ｙ１内にはトナーを撹拌搬送するための第一搬送スクリュー４６Ｙが備えられており、第二現像剤収容部４３Ｙ２内には第二搬送スクリュー４７Ｙが備えられている。

図３は、図２において符号４９Ｙで示す上部カバーを取り除いて示す部分的な平面図であり、同図において第二搬送スクリュー４７Ｙは、螺旋状のスクリュー羽根４７Ｙ２を回転軸４７Ｙ１に固定された構造になっており、第一搬送スクリュー４６Ｙも同様の構成となっている。

また、第一現像剤収容部４３Ｙ１内の現像剤は第一搬送スクリュー４６Ｙの回転により、図３中の右から左（図２中の手前側から奥側）へ搬送され、第二現像剤収容部４３Ｙ２内の現像剤は第二搬送スクリュー４７Ｙの回転により、図３中の左から右（図２中の奥側から手前側）へ搬送される。そして、搬送スクリューの軸線方向（図３中の左右方向）についての仕切り壁４４Ｙの両端部は開口部となっており、現像剤は第一現像剤収容部４３Ｙ１と第二現像剤収容部４３Ｙ２との間を循環するようになっている。

第二搬送スクリュー４７Ｙのスクリュー羽根４７Ｙ２の配置ピッチ（図３において符号Ｗで示す）は、現像剤の移動方向（図示矢印方向）下流側において上流側よりも広く設定されており、その配置ピッチによって得られるスクリュー羽根４７Ｙ２の間に、図４以降において説明する検知面クリーニング部材２００が設けられている。上述した配置ピッチ（Ｗ）は、検知面４３０の幅よりも広くされており、この広さに合わせて上述した検知面クリーニング部材２００が設けられることで検知面４３０全体の現像剤を攪拌できるようになっている。

図２において、第二現像剤収容部４３Ｙ２のケーシング４３Ｙの下方外壁面には第二現像剤収容部４３Ｙ２内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ４８Ｙが設けられている。

トナー濃度センサ４８Ｙを外壁面に設けた箇所には、ケース４３ＹＡの内壁面が第二搬送スクリュー４７Ｙの軸部の軸方向と平行する平面に形成されてトナー濃度センサ４８Ｙの検知領域として用いられる検知面４３０が設けられている。

第二搬送スクリュー４７Ｙの回転軸４７Ｙ１において検知面４３０に対向する位置には、詳細を図４以降の図面において説明するが、検知面４２０を摺擦しながら現像剤を攪拌することができる検知面攪拌部材に相当する検知面クリーニング部材２００Ｙが固定されている。

なお、トナー濃度センサ４８Ｙはセンサの一部を現像剤と接触する位置に設けなくても、トナー濃度を検知することができる非接触型のトナー濃度センサである。このようなトナー濃度センサとしては、コイルとコンデンサとを組み合わせたＬＣ発振回路を複数備え、各発振回路中のコイル近傍で非接触状態により現像剤を位置させる関係とすることで、現像剤と非接触な状態で現像剤中の磁性キャリアと非磁性トナーとの含有比率によるインダクタンス変化を検知する構成が用いられ、この構成のトナー濃度センサに関しては、本出願人の先願に係る特開２００４−１３９０３８に開示されている。

本実施形態においては、検知面４３０Ｙとは非接触のトナー濃度センサ４８Ｙが検知する領域が、現像剤収容部を形成するケーシング４３Ｙの内壁面であり、検知面として特別な部材を設けているわけではない。なお、トナー濃度センサとしては非接触のセンサに限るものではなく、例えば、ケーシング４３Ｙの外側からセンサ面が内側に突き出す形で取り付けられるセンサを用いてもよい。また、ケーシング４３Ｙの内壁面に配置するものであっても良い。

以上のような現像装置４０Ｙにおいては、次の動作が実行される。

現像装置４０Ｙでは、現像剤収容部内の現像剤としてキャリアとトナーが含まれる二成分系現像剤が用いられており、トナーは現像剤が所定のトナー濃度範囲内になるように取り込まれる。

トナーはトナーボトル９Ｙから不図示のトナー搬送装置のトナー搬送パイプ４０Ｐを通過し、トナー補給部４５Ｙより第二現像剤収容部４３Ｙ２に補給される。その後、第二搬送スクリュー４７Ｙ及び第一搬送スクリュー４６Ｙにより攪拌され現像剤中に取り込まれ、キャリアとの摩擦帯電により帯電される。第一現像剤収容部４３Ｙ１内の帯電したトナーを含む現像剤は、内部に磁極を有する現像スリーブ４１Ｙの表面に供給され、磁力により現像剤層を形成して担持される。現像スリーブ４１Ｙに担持された現像剤層は、現像スリーブ４１Ｙの回転に伴い矢印方向に搬送される。途中、現像ドクタ４２Ｙで現像剤層の層厚を規制されたのち、感光体１Ｙと対向する現像領域まで搬送される。

現像領域では、感光体１Ｙ上に形成された潜像にトナーが供給されて現像が行われる。

現像スリーブ４１Ｙ上に残った現像剤層は現像スリーブ４１Ｙの回転に伴い現像剤収容部５３Ｙの現像剤搬送方向上流部分に搬送される。

現像によりトナーが消費され、現像装置４０Ｙ内のトナー濃度が低下すると、検知面４３０周辺の現像剤のトナー濃度も低下することになり、この状態が第二現像剤収容部４３Ｙ２の下方のトナー濃度センサ４８Ｙ及び制御部５７Ｙによりトナー濃度の低下を検知することで判断されるようになる。つまり、その検知結果に基づいて、図２に示されている制御部４００は、不図示のトナー補給装置の駆動モータ４０１を駆動し、トナー搬送パイプ４０Ｐからトナーの補給制御を実行する。

以上のような構成の現像装置を対象として本発明実施形態における特徴について説明する。

本発明実施形態での特徴は、検知面クリーニング部材２００の構成にある。つまり、本実施形態における検知面クリーニング部材２００は、搬送スクリューのうちで第二搬送スクリュー４７Ｙと連動して回転する際に、検知面４３０を摺擦してその箇所に存在する現像剤を検知面から除去して攪拌するが、現像剤の攪拌時に発生する現像剤への押圧抵抗を軽減して現像剤の嵩密度が上昇するのを防止することにある。この特徴により、図１０において説明したような、検知面を通過する前後で生じる現像剤の嵩密度（現像剤密度）の差を抑制するようになっている。

以下、この構成について説明する。なお、以下の説明においては、イエロー画像の形成が可能な現像装置４０Ｙを対象として説明するが、他の色の作像ステーションにおいても同様な構成が用いられていることを前置きしておく。

図４は、検知クリーニング部材２００の構成を説明するための部分的な斜視図であり、同図において検知面クリーニング部材２００は、第二搬送スクリュー４７Ｙの回転軸４７Ｙ１に固定されている平板部材としてのフィン２００Ａとフィン２００Ａに設けられている弾性体シート２００Ｂとで構成されている。

平板部材としてのフィン２００Ａは、基端が第二搬送スクリュー４７Ｙの回転軸４７Ｙ１に固定された矩形波状の部材であり、その形状による凹凸部のうちで凸部が検知面４３０に接触しない長さとされている。

フィン２００Ａの凸部にはフィン２００Ａと同様に矩形波状に形成された弾性体シート２００Ｂが貼り付けられており、弾性体シート２００Ｂとしては、その先端が検知面４３０に接触する長さとされたウレタンシートが用いられている。なお、弾性体シート２００Ｂの材質としては、上述したウレタンに限らず、第２搬送スクリュー４７Ｙの回転に連動して検知面４３０を摺擦した際に撓み変形が可能な弾性を持つものであればよい。

フィン２００Ａと弾性体シート２００Ｂとの配置関係は、図４において符号ａで示す第二搬送スクリュー４７Ｙの回転方向において上流側にフィン２００Ａが、そして下流側に弾性体シート２００Ｂが位置する関係とされており、弾性体シート２００Ｂが現像剤から受ける圧力により根元部が撓み変形しようとするのをフィン２００Ａにより阻止できるようになっている。このような曲げ剛性を根元において強くすることにより、弾性シート全体の曲げ剛性が強い場合のように、現像剤を掬い取る際の押圧力と摩擦力とにより現像剤の凝集を生じたりすることがなく、また、曲げ剛性が弱い場合のように、現像剤と接触した際の曲げ負荷により現像剤を十分に攪拌できなくなるようなことがない。

また、検知面クリーニング部材２００は、第二搬送スクリュー４７Ｙの軸方向に沿った長さ（図４において符号Ｗ１で示す長さ）が検知面４３０の長さ以上とされ、検知面４３０の表面全域を摺擦して検知面４２０の表面に滞留しようとする現像剤の全てを掬い取って攪拌することができるようになっている。

本実施形態は、以上のような構成であるから、第２搬送スクリュー４７Ｙが回転すると、これの回転軸４７Ｙ１に一体化されているフィン２００Ａも連動して回転し、フィン２００Ａの凸部に一体化されている弾性体シート２００Ｂも回転する。

第２搬送スクリュー４７Ｙの回転により図４において矢印Ｂで示す方向に現像剤が攪拌搬送されると、検知面４３０に対向して配置されている弾性体シート２００Ｂにより検知面４３０上に滞留しようとする現像剤が摺擦されて掻き取られると共に第２搬送スクリュー４７Ｙの軸方向に沿って攪拌搬送されることになる。

本実施形態においては、フィン２００Ａおよび弾性体シート２００Ｂが矩形波状に形成されているので、先に挙げた特許文献１，２に開示されているような単なる平板状の場合と違って、フィン２００Ａおよび弾性体シート２００Ｂが回転した際に現像剤の一部が矩形波形状における凹部から抜け出ることができる。

これにより、平板状の場合のように、フィン２００Ａおよび弾性シート２００Ｂが現像剤を掬い取る際に一度に大量の現像剤を掬い取ることが原因する現像剤の密度、いわゆる嵩密度を低減して、検知面クリーニング部材２００が検知面４３０を通過する前後で発生する現像剤の密度（嵩密度）の差を小さくすることができる。しかも、現像剤の密度を低減することができるので、線速モード、環境、さらには現像剤の流動性などの外乱により現像剤密度（嵩密度）の差がばらつくのを防止することもできる。

この結果、攪拌動作時における検知面での現像剤の密度に関する差が大きくなる場合に発生するトナー濃度センサでの検知精度低下を防止することができる。

上記実施形態における構成の要部に関する変形例を次に説明する。

本構成は、検知面クリーニング部材２００の機械的特性として、平板部材として用いられるフィン２００Ａおよびこれの凸部に一体化されている弾性体シート２００Ｂが現像剤を攪拌搬送する際に変形しがたい構成であることを特徴としている。

つまり、本実施形態では、第一、第二搬送スクリュー４６Ｙ，４７Ｙが共に樹脂製部材で構成されており、スクリュー羽根も樹脂成形により一体成形されている。そこで、検知面クリーニング部材２００の平板部材であるフィン２００Ａも第二搬送スクリュー４７Ｙの回転軸４７Ｙ１と同様に樹脂による一体成形によって形成され、そして、フィン２００Ａの凸部に弾性体シート２００Ｂが貼り付けられて一体化されている。

弾性体シート２００Ｂは、図５に示すように、フィン２００Ａ側に位置する基端において第一シート２００Ｂ１と第二シート２００Ｂ２とを重合し、第二シート２００Ｂ２を第一シート２００Ｂ１の先端から検知面４３０に向けて延長した構成とされており、基端側、いわゆる、根元側の曲げ剛性が先端側よりも高くされている。

本実施形態における第一シート２００Ｂ１の長さは、ケーシング４３Ｙの内壁面に届かない長さに設定され、第二シート２００Ｂ２がケーシング４３Ｙの内壁面の一部に設けられている検知面４３０に接触する長さとされることにより、第二シート２００Ｂ２が検知面４３０を摺擦する際に弾性変形、いわゆる、撓み変形を起こしてその形状復元力を利用して検知面４３０に滞留しようとする現像剤を掬い取って攪拌することができるようになっている。そして、現像剤を掬い取る際に発生する弾性シート２００Ｂへの現像剤からの移動抵抗による負荷を弾性体シート２００Ｂの曲げ剛性により受け止めて変形しないようにできるので、上述した第二シート２００Ｂ２での撓み変形時に生じる形状復元力を蓄勢させて現像剤の掬い取りおよび攪拌を効率よく行うことができる。

なお、図５において二点鎖線で示す軌跡は、第一搬送スクリュー４６Ｙ、第二搬送スクリュー４７Ｙの外縁部を対象とした回転軌跡を示しており、また、検知面クリーニング部材２００を二点鎖線で示した状態は、検知面４３０に接触しない状態で延長されている場合を示している。

次に本発明の別実施形態について説明する。

本実施形態は、検知面４３０と検知面クリーニング部材２００とが対向することで構成される現像剤の移動路面積をこれ以外の位置での現像剤移動路面積よりも小さくしたことを特徴としている。

図６は、この構成を示す図であり、図６（Ａ）は、第二搬送スクリュー４７Ｙを対象とした図３相当の図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）において符号４９Ｙで示す上部カバーの現像剤収容部４３Ｙ２（図２参照）側に対向する面を示した図である。

図６において、検知面４３０と対向する位置の上部カバー４９Ｙの内面には、現像剤収容部４３Ｙ２側に向けて突出する凸部４３ＹＡが設けられており、この凸部４３ＹＡによって現像剤収容部４３Ｙ２の天井部が他の部分よりも低くなるように構成されている。

つまり、凸部４３ＹＡは、図２に示すように、第二スクリュー４７Ｙのスクリュー羽根４７Ｙ２が描く回転軌跡（Ｒ）に沿った形状の頂面を有し、その頂面と回転軌跡（Ｒ）との間の間隔（Ｌ）が、検知面４３０以外の位置でのケーシング４３Ｙの内壁面と回転軌跡（Ｒ）との間の間隔（Ｌ’）よりも小さくされている。

さらに凸部４３ＹＡは、その頂面の延長方向が、図６（Ａ）に示すように、第二搬送スクリュー４７Ｙの軸方向に沿っており、その延長方向両端は、移動する現像剤の滞留を防止するために勾配面とされている。

本実施形態は以上のような構成であるから、現像剤収容部４３Ｙ２内に収容されている現像剤が第二搬送スクリュー４７Ｙにより攪拌搬送されて回転軸４７Ｙ１の軸方向に移動すると、検知面４３０に対向する位置で移動路面積、詳しくは移動路の断面積が小さくなっているので、これ以外の位置に対して現像剤が詰まった状態で移動する。

これにより、検知面４３０と検知面クリーニング部材２００との対向位置では、現像剤が一定の状態で凝縮されることになるので、その部分での現像剤密度の変化、いわゆる嵩密度が変化するのを防止されることになる。この結果、検知面クリーニング部材２００が検知面４３０を通過する前後において現像剤の密度が大きく変化するのを、予めその部分での現像剤の凝縮度を高めて移動する際に生じる現像剤量のバラツキを抑えて変化しない状態としておくことで防ぐようになっている。

次に本発明の別実施形態について説明する。

本実施形態の特徴は、第二搬送スクリュー４７Ｙの回転軸４７Ｙ１においてその周方向に沿って検知面クリーニング部材が複数設けられていることを特徴としている。

図７は、上記構成を説明するための図４相当の斜視図であり、同図において第二搬送スクリュー４７Ｙの回転軸４７Ｙ１には、その周方向で一対で構成される検知面クリーニング部材２００，２００’が設けられている。

図７には、一対で設けた場合が示されているが、本発明においては、これに限ることはなく、周方向で複数あればよく、いずれの場合においても周方向で当分位置にそれぞれ設けることが現像剤に対する均等接触機会を得るうえで望ましい。

本実施形態における複数の検知面クリーニング部材２００，２００’は、図４に示した構成とほとんどが同じであるが、各検知面クリーニング部材７００，７００’同士の配置関係において特徴を持たせてある。

図７に示した検知面クリーニング部材２００，２００’は、凸部の周回軌道が互いに異ならせてある。

図８において、第１の検知面クリーニング部材２００における凸部、つまり、矩形波形状で得られる凹凸部のうちの凸部に対して第２の検知面クリーニング部材２００’の凸部が第二搬送スクリュー４７Ｙの軸方向において位置をずらされている。つまり、第１，第２の検知面クリーニング部材２００，２００’同士の凸部中心の位置が上記軸方向において一致していない。

このような位置関係を設定するための構成として、フィン２００Ａおよびこれの凸部荷位置する弾性体シート２００Ｂの幅Ｈ２は、矩形波状の凹凸における隣接する凸部の端部間の間隔Ｈ１よりも広くして一方の凸部が他方の凸部間の間隔部に移動軌跡が重なるようになっている。

このような構成においては、検知面クリーニング部材に設けられている矩形波状の弾性体シートによる攪拌時、現像剤の一部が矩形波形状の凹部から抜け出ることから、十分な攪拌ができなくなるのを、凸部間の間隔部に重なる位置関係を設定することで抜け出た現像剤を掬い取ることができるようにして攪拌を十分に行えることになる。特に、周方向に等分された位置に検知面クリーニング部材を設けていることにより、第二搬送スクリュー４７Ｙが１周する過程で検知面を複数の検知面クリーニング部材が摺擦し、そして、一方の検知面クリーニング部材における凹部から抜け出た現像剤の一部を他方の検知面クリーニング部材の凸部によって掬い取って攪拌できるので、攪拌されなかった現像剤の存在をなくすことができる。この結果、検知面クリーニング部材が検知面を通過する前後での現像剤密度（嵩密度）の差を解消しつつ、現像剤の滞留がほとんどない状態を得ることができる。

次に、図７に示した構成に一部変形例を説明する。
この構成においては、第二搬送スクリュー４７Ｙのスクリュー羽根４７Ｙ２に関する構成に特徴があり、具体的には、スクリュー羽根４７Ｙ２の配置ピッチ幅を、検知面と対向する位置とこれ以外の位置とで異ならせ、特に、検知面と対向するスクリュー羽根４７Ｙ２の配置ピッチ幅を狭くしている。

図９は、この構成を示しており、同図において、第二搬送スクリュー４７Ｙの軸方向において検知面４３０に対向する領域（Ｓ）でのスクリュー羽根４７Ｙ２の配置ピッチ幅がこれ以外の領域でのスクリュー羽根４７Ｙ２の配置ピッチ幅よりも狭くされている。

この構成においては、第二搬送スクリュー４７Ｙにおける検知面４３０と対向する領域でのスクリュー羽根の配置ピッチ幅が狭いことにより、この領域を移動する現像剤が詰まった状態とされる。これにより、図６に示した構成と同様に、検知面４３０と検知面クリーニング部材２００との対向位置では、現像剤が一定の状態で凝縮されることになるので、その部分での現像剤密度の変化、いわゆる嵩密度が変化するのを防止されることになる。この結果、検知面クリーニング部材２００が検知面４３０を通過する前後において現像剤の密度が大きく変化するのを、予めその部分での現像剤の凝縮度を高めて移動する際に生じる現像剤量のバラツキを抑えて変化しない状態としておくことで防ぐようになっている。

図９に示したスクリュー羽根４７Ｙ２の配置ピッチ幅に関しては、図６に示した現像剤移動路面積を異ならせる構成と組み合わせて現像剤の密度変化が起こるのを、より効果的に防止することも可能である。

４０ 現像装置
４３Ｙ ケーシング
４３Ｙ１ 第１現像剤収容部
４３Ｙ２ 第２現像剤収容部
４６Ｙ 第一搬送スクリュー
４７Ｙ 第二搬送スクリュー
４７Ｙ１ 回転軸
４７Ｙ２ スクリュー羽根
１００ 画像形成装置
１０１ プロセスカートリッジ
２００ 検知面クリーニング部材
２００Ａ 平板部材としてのフィン
２００Ｂ 弾性体シート

特開平０５−１５０６５０号公報 特開２００６−１５４００１号公報

Claims (12)

1. トナーとキャリアとを含む現像剤を担持して該現像剤の供給を行う現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持される現像剤を収容する現像剤収容部を形成するケーシングと、前記現像剤収容部内に配置されて回転することによりスクリュー羽根により収容されている現像剤を攪拌搬送可能な搬送スクリューと、前記ケーシングの内壁面の一部を前記搬送スクリューの軸部に平行させた検知面と該検知面を通過する現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備えた現像装置であって、
   前記搬送スクリュー側に設けられて前記検知面と対向して平行する先端部を有し、回転することにより前記検知面上の現像剤を攪拌可能な検知面攪拌部材を備え、
   前記検知面攪拌部材が矩形波状に形成されていることを特徴とする現像装置。
2. 前記検知面攪拌部材は、前記攪拌搬送部材の軸部に一体化された平板部材を備え、該平板部材は、前記搬送攪拌部材と共に回転する際にその先端が前記検知面に接触しない先端までの長さを設定され、かつ、前記現像剤の攪拌時に変形しがたい剛性を持つ矩形波状部材で構成され、該平板部材の凸部には前記検知面に接触可能な弾性体シートが固定されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記ケーシングにおける前記検知面とこれに対向する前記攪拌搬送スクリューとで構成される現像剤の移動路面積は、前記両部材が対向する位置以外の移動路面積よりも小さくされていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記検知面攪拌部材が前記攪拌搬送スクリューの周方向で複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記検知面攪拌部材は、前記矩形波状とされている平板部材の凸部の周回軌道が該攪拌搬送スクリューの軸方向で異ならせてあることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 前記複数の検知面攪拌部材とこれに対向する検知面とで構成される現像剤移動路面積は、前記検知面と該検知面攪拌部材とが対向する位置以外の現像剤移動路面積よりも小さくされていることを特徴とする請求項４または５に記載の現像措置。
7. 前記複数の攪拌搬送スクリューにおけるスクリュー羽根の配置ピッチ幅において、前記検知面と対向するスクリュー羽根の配置ピッチが、これ以外の軸線方向でのスクリュー羽根の配置ピッチ幅よりも小さくされていることを特徴とする請求項４または５に記載の現像装置。
8. 少なくとも像担持体と、該像担持体に対して現像剤を供給する現像装置とが纏めて収容され、前記現像装置として、請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
9. 少なくとも像担持体と、該像担持体に対して現像剤を供給する現像装置とが纏めて主要され、該現像装置として、請求項４乃至７のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 像担持体表面を帯電するための帯電手段と、該像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段とを備えた画像形成装置であって、
    前記現像手段として、請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
11. 像担持体表面を帯電するための帯電手段と、該像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段とを備えた画像形成装置であって、
    前記現像手段として、請求項４乃至７のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項８または９に記載のプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。

Images