JP2022077595A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤中のトナー量の検出精度を向上させることが可能な現像装置を提供する。【解決手段】現像装置３０は、現像容器３１と、トナー検出部１１と、を備える。現像容器３１は、第１攪拌室３１２と、第２攪拌室３１３と、第１連通部３１４と、を備える。第１連通部３１４は、現像剤が第１方向ｆ１に搬送される第１攪拌室３１２の第１方向ｆ１下流端よりも下流側、及び現像剤が第１方向ｆ１と反対の第２方向ｆ２に搬送され第２攪拌室３１３の第２方向ｆ２上流端よりも上流側に延び、第１攪拌室３１２及び第２攪拌室３１３それぞれの底部より上側に位置するとともに、第１攪拌室３１２及び第２攪拌室３１３に向かって下り勾配となる傾斜面３１４ａを有し、トナー検出部１１が固定されるトナー量検出領域３１４ｂを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、現像装置及びその現像装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置では、像担持体である感光体ドラムの表面に形成した静電潜像を現像剤で現像し、後に用紙に転写されるトナー像を形成する装置が広く利用されている。そして、現像剤の性能維持と画像品質の保証とを実現するために、現像剤中のトナー量を好適に制御する技術が提案されている。このような従来の現像装置一例が、特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載された従来の現像装置は、現像容器内の現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌部材と、現像容器内の現像剤量を検出する現像剤検出センサーと、を備える。現像剤検出センサーは、攪拌部材の軸線方向の一端部に対向する現像容器の壁面に固定される。攪拌部材は、軸線方向の一端側において、現像容器の内壁に向かって突出する突出部と、当該突出部と径方向に対向して突出部を形成しない非突部と、を備える。これにより、攪拌部材の軸線方向の一端部付近において現像剤が滞留することを抑制することができ、現像剤検出センサーによって現像剤量を好適に制御することが可能である。

特開２０１７－２０３７９９号公報

しかしながら、上記の従来技術では、攪拌部材の一部分が現像剤検出センサーに近接することで、攪拌部材の軸線方向の一端部付近において、現像容器の壁部と攪拌部材との間に現像剤が滞留することを十分に抑制できない場合があることに課題があった。攪拌部材の軸線方向の一端部付近で現像容器の壁部と攪拌部材との間に滞留する現像剤は、攪拌が不十分な場合があり、センサーによる現像剤量の検出精度が低下する虞があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、現像剤中のトナー量の検出精度を向上させることが可能な現像装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の現像装置は、現像容器と、攪拌搬送部材と、現像剤担持体と、トナー検出部と、を備える。前記現像容器は、像担持体に供給するトナーを含む現像剤を収容する。前記攪拌搬送部材は、前記現像容器内の前記現像剤を攪拌しながら搬送する。前記現像剤担持体は、前記現像容器内の前記現像剤を前記像担持体に供給する。前記トナー検出部は、前記現像容器内の前記現像剤中のトナー量を検出する。現像容器は、第１攪拌室と、第２攪拌室と、第１連通部と、第２連通部と、を備える。前記第１攪拌室は、前記現像剤が第１方向に搬送される。前記第２攪拌室は、前記第１攪拌室に隣接して配置され、前記現像剤が前記第１方向と反対の第２方向に搬送され、前記現像剤担持体と対向する。前記第１連通部は、前記第１攪拌室の前記第１方向下流端と前記第２攪拌室の前記第２方向上流端とを連通するとともに、前記現像剤が前記第１攪拌室側から前記第２攪拌室側に向かって搬送される。前記第２連通部は、前記第２攪拌室の前記第２方向下流端と前記第１攪拌室の前記第１方向上流端とを連通するとともに、前記現像剤が前記第２攪拌室側から前記第１攪拌室側に向かって搬送される。さらに、前記第１連通部は、前記第１攪拌室の前記第１方向下流端よりも下流側及び前記第２攪拌室の前記第２方向上流端よりも上流側に延び、前記第１攪拌室及び前記第２攪拌室それぞれの底部より上側に位置するとともに、前記第１攪拌室及び前記第２攪拌室に向かって下り勾配となる傾斜面を有し、前記トナー検出部が固定されるトナー量検出領域を備える。

本発明の構成によれば、現像剤が第１攪拌室側から第２攪拌室側に向かって搬送される第１連通部という通路にトナー検出部が固定される。さらに、第１連通部は、第１攪拌室及び第２攪拌室の外部に配置される。これにより、トナー検出部は、第１攪拌室及び第２攪拌室の外部の、第１連通部を搬送されつつある現像剤に対してトナー量を検出することができる。したがって、現像剤中のトナー量の検出は、攪拌搬送部材の軸線方向の一端部付近において、現像容器の壁部と攪拌搬送部材との間に滞留する現像剤の影響を受けない。これにより、現像剤中のトナー量の検出精度を向上させることが可能になる。

本発明の実施形態の画像形成装置の構成を示す概略断面側面図である。 図１の画像形成装置の画像形成部周辺を示す断面側面図である。 図２の画像形成部の現像装置の断面平面図である。 図２の画像形成部の現像装置の断面正面図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。なお、本発明は以下の内容に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態の画像形成装置１の構成を示す概略断面側面図である。図２は、図１の画像形成装置１の画像形成部２０周辺を示す断面側面図である。本実施形態の画像形成装置１の一例としては、外部のコンピュータから印刷ジョブに係る画像データ及び印刷指令を受け付けて印刷を実行するいわゆるプリンターである。

画像形成装置１は、図１及び図２に示すように、その本体２に設けられた、給紙部３、用紙搬送部４、露光部５、画像形成部２０、転写部６、定着部７、用紙排出部８、現像剤補給部９、及び制御部１０を備える。

給紙部３は、本体２の底部に配置される。給紙部３は、複数枚の用紙Ｓを収容し、印刷時に用紙Ｓを１枚ずつ分離して送り出す。用紙搬送部４は、給紙部３から送り出された用紙Ｓを転写部６及び定着部７へと搬送し、さらに定着後の用紙Ｓを用紙排出口４ａから用紙排出部８に排出する。露光部５は、画像データに基づき制御されたレーザー光を画像形成部２０に向かって照射する。

画像形成部２０は、給紙部３の上方であって、給紙部３の用紙搬送方向下流側に配置される。画像形成部２０は、図２に示すように所定の方向（図２における時計回り）に回転可能に支持された感光体ドラム（像担持体）２１を備える。画像形成部２０は、さらに感光体ドラム２１の周囲に、その回転方向に沿って配置された帯電部２２と、現像装置３０と、クリーニング部２３と、を備える。なお、現像装置３０とクリーニング部２３との間に転写部６が配置される。現像剤補給部９は、現像装置３０の上方に配置され、現像剤を現像容器３１に補給する。

感光体ドラム２１は、外周面に感光層を有する。帯電部２２は、感光体ドラム２１の外周面を所定電位に帯電させる。露光部５は、帯電部２２によって帯電された感光体ドラム２１の外周面を露光し、感光体ドラム２１の外周面に原稿画像の静電潜像を形成する。現像装置３０は、この静電潜像にトナーを付着させて現像し、トナー像を形成する。

転写部６は、給紙部３の上方であって、画像形成部２０の下方に配置される。転写部６は、感光体ドラム２１の外周面に形成されたトナー像を用紙Ｓに転写させる。クリーニング部２３は、トナー像が用紙Ｓに転写された後、感光体ドラム２１の外周面に残留するトナー等を除去してクリーニングする。

定着部７は、給紙部３の上方であって、給紙部３の用紙搬送方向下流側に配置される。定着部７は、トナー像が転写された用紙Ｓを加熱、加圧してトナー像を用紙Ｓに定着させる。

制御部１０は、ＣＰＵ、画像処理部、並びにその他の電子回路及び電子部品を含む（いずれも不図示）。ＣＰＵは、記憶部（不図示）に記憶された制御用のプログラムやデータに基づき、画像形成装置１に設けられた各構成要素の動作を制御して画像形成装置１の機能に係る処理を行う。給紙部３、用紙搬送部４、露光部５、画像形成部２０、転写部６、定着部７、及び現像剤補給部９のそれぞれは、制御部１０から個別に指令を受け、連動して用紙Ｓへの印刷を行う。

続いて、画像形成部２０の現像装置３０の構成について、図１及び図２に加えて、図３及び図４を用いて説明する。図３は、図２の画像形成部２０の現像装置３０の断面平面図である。図４は、図２の画像形成部２０の現像装置３０の断面正面図である。なお、図３及び図４には、ともに平行に延びる第１攪拌搬送部材３２、第２攪拌搬送部材３３及び現像ローラー３４の軸線方向を矢線Ｄｘで示した。また、図３及び図４には、現像容器３１内の現像剤の搬送経路及び搬送方向を白抜き矢印で示した。

現像装置３０は、例えば本体２に対して着脱可能である。現像装置３０は、図２、図３及び図４に示すように、現像容器３１と、第１攪拌搬送部材３２と、第２攪拌搬送部材３３と、現像ローラー（現像剤担持体）３４と、規制部材３５と、を備える。

現像容器３１は、感光体ドラム（像担持体）２１の軸線方向（図２の紙面奥行き方向、図３の左右方向）に沿って延びる細長い形状であって、その長手方向を水平にして配置される。現像容器３１は、現像装置３０から感光体ドラム２１に供給する現像剤として、例えば磁性トナーのみからなる磁性一成分現像剤を収容する。なお、本書内の説明において、現像剤を単に「トナー」と呼ぶことがある。また、現像剤は、例えばトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤であっても良い。

現像容器３１は、仕切り部３１１と、第１攪拌室３１２と、第２攪拌室３１３と、第１連通部３１４と、第２連通部３１５と、第３連通部３１６と、を有する。

仕切り部３１１は、現像容器３１の内部に設けられる。仕切り部３１１は、現像容器３１の長手方向と交差する方向（図２の左右方向、図３の上下方向）の略中央部に配置される。仕切り部３１１は、現像容器３１の長手方向及び上下方向に延びる略板形状で形成される。仕切り部３１１は、現像容器３１の内部を、長手方向と交差する方向において区分する。

第１攪拌室３１２及び第２攪拌室３１３は、現像容器３１の内部に設けられる。第１攪拌室３１２及び第２攪拌室３１３は、現像容器３１の内部が仕切り部３１１によって区分されることで形成される。第１攪拌室３１２及び第２攪拌室３１３は、互いにほぼ同じ高さに並置され、隣接する。

第２攪拌室３１３は、現像容器３１内の、現像ローラー３４の配置領域に隣接して配置される。すなわち、第２攪拌室３１３は、現像ローラー３４と対向する。第１攪拌室３１２は、現像容器３１内の、第２攪拌室３１３よりも現像ローラー３４から離隔した領域に配置される。第１攪拌室３１２は、現像剤補給口３１２ａを有し、現像剤補給口３１２ａを通して現像剤補給部９から現像剤が補給される。第１攪拌室３１２は、第１攪拌搬送部材３２によって、現像剤が第１方向ｆ１に搬送される。第２攪拌室３１３は、第２攪拌搬送部材３３によって、現像剤が第１方向ｆ１と反対の第２方向ｆ２に搬送される。

第１連通部３１４、第２連通部３１５及び第３連通部３１６は、現像容器３１の長手方向の両端側それぞれに配置される。第１連通部３１４、第２連通部３１５及び第３連通部３１６は、第１攪拌室３１２と第２攪拌室３１３とが連通している。

第１連通部３１４及び第３連通部３１６は、第１攪拌室３１２の第１方向ｆ１下流端と第２攪拌室３１３の第２方向ｆ２上流端とを連通する。第１連通部３１４及び第３連通部３１６は、現像剤が第１攪拌室３１２側から第２攪拌室３１３側に向かって搬送される。第２連通部３１５は、第２攪拌室３１３の第２方向ｆ２下流端と第１攪拌室３１２の第１方向ｆ１上流端とを連通する。第２連通部３１５は、現像剤が第２攪拌室３１３側から第１攪拌室３１２側に向かって搬送される。

第１攪拌搬送部材３２は、第１攪拌室３１２内に配置される。第２攪拌搬送部材３３は、第２攪拌室３１３内に配置される。第２攪拌搬送部材３３は、現像ローラー３４に近接して平行に延びる。第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３３は、現像ローラー３４と平行に水平方向に延びる軸線回りに回転可能に現像容器３１に支持される。第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３３の基本的な構成は、同じである。

第１攪拌搬送部材３２は、回転の軸線方向Ｄｘに沿って第２連通部３１５側から第１連通部３１４側に向かう第１方向ｆ１に現像剤を攪拌しながら搬送する。第２攪拌搬送部材３３は、回転の軸線方向Ｄｘに沿って第１連通部３１４側から第２連通部３１５側に向かう第２方向ｆ２に現像剤を攪拌しながら搬送する。

現像ローラー（現像剤担持体）３４は、現像容器３１内の、第２攪拌搬送部材３３の側方に隣接して配置される。現像ローラー３４は、感光体ドラム２１の軸線と平行に延びる軸線回りに回転可能に現像容器３１に支持される。現像ローラー３４は、例えば図２において反時計回りに回転する円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に固定された現像ローラー側磁極とを有する（いずれも不図示）。

現像ローラー３４は、その外周面の一部が現像容器３１から露出し、感光体ドラム２１と対向し、近接する。現像ローラー３４は、感光体ドラム２１との対向領域において感光体ドラム２１の外周面に供給するトナーを、その外周面に担持する。現像ローラー３４は、現像容器３１内の現像剤を感光体ドラム２１に供給する。言い換えれば、現像ローラー３４は、第２攪拌室３１３内のトナーを感光体ドラム２１の外周面の静電潜像に付着させ、トナー像を形成する。

規制部材３５は、現像ローラー３４と感光体ドラム２１との対向領域の、現像ローラー３４の回転方向上流側に配置される。規制部材３５は、現像ローラー３４に近接して対向し、その先端と現像ローラー３４の外周面との間に所定の間隔を設けて配置される。規制部材３５は、現像ローラー３４の軸線方向Ｄｘの全域にわたって延びる。規制部材３５は、現像ローラー３４の外周面に担持される現像剤（トナー）の層厚を規制する。

現像容器３１内のトナーは、第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３３の回転により、第１連通部３１４、第２連通部３１５及び第３連通部３１６を通って第１攪拌室３１２と第２攪拌室３１３との間を循環する。このとき、現像容器３１内のトナーは、攪拌されて帯電され、現像ローラー３４の外周面に渡る。現像ローラー３４の外周面に担持されたトナーは、規制部材３５によって層厚が規制された後、現像ローラー３４の回転によって現像ローラー３４と感光体ドラム２１との対向領域に搬送される。現像ローラー３４に所定の現像電圧が印加されると、感光体ドラム２１の外周面の電位との間の電位差により、現像ローラー３４の外周面に担持されたトナーが対向領域において感光体ドラム２１の外周面に移動する。これにより、感光体ドラム２１の外周面の静電潜像が現像される。

続いて、現像容器３１の、第１連通部３１４、第２連通部３１５及び第３連通部３１６の構成について、図３及び図４を参照しつつ詳細に説明する。

第２連通部３１５及び第３連通部３１６それぞれは、仕切り部３１１の長手方向（＝軸線方向Ｄｘ）の両端部の外側に配置される。第２連通部３１５及び第３連通部３１６は、仕切り部３１１の長手方向と交差する方向（図３の上下方向、図４の紙面奥行き方向）、すなわち略板形状である仕切り部３１１の厚み方向において、第１攪拌室３１２と第２攪拌室３１３とが連通している。

第１連通部３１４は、第１攪拌室３１２の第１方向ｆ１の下流端よりも下流側、及び第２攪拌室３１３の第２方向ｆ２の上流端よりも上流側に延びる。第１連通部３１４は、第１攪拌室３１２及び第２攪拌室３１３それぞれの底部３１ａより上側に位置する。言い換えれば、第１攪拌室３１２及び第２攪拌室３１３の底部３１ａと、第１連通部３１４との間には、上下方向に段差がある。

第１連通部３１４は、傾斜面３１４ａを有する。傾斜面３１４ａは、第１連通部３１４の底部に設けられる。傾斜面３１４ａは、現像ローラー３４から最も離れた第１攪拌室３１２側の縁部から現像ローラー３４に最も近い第２攪拌室３１３の縁部まで、現像容器３１の長手方向と交差する方向に延びる平面で形成されている。

傾斜面３１４ａは、第１攪拌室３１２及び第２攪拌室３１３に向かって下り勾配となっている。詳細に言えば、傾斜面３１４ａは、第１攪拌室３１２の第１方向ｆ１の下流側から上流側に向かって、また第２攪拌室３１３の第２方向ｆ２の上流側から下流側に向かって下り勾配となっている。

第１連通部３１４は、トナー量検出領域３１４ｂを備える。トナー量検出領域３１４ｂは、第１攪拌室３１２の第１方向ｆ１の下流端よりも下流側に設けられる。トナー量検出領域３１４ｂには、トナー検出部１１が固定される。トナー検出部１１は、現像容器３１内の現像剤中のトナー量を検出する。

上記の構成によれば、現像剤が第１攪拌室３１２側から第２攪拌室３１３側に向かって搬送される第１連通部３１４という通路にトナー検出部が固定される。さらに、第１連通部３１４は、第１攪拌室３１２及び第２攪拌室３１３の外部に配置される。これにより、トナー検出部１１は、第１攪拌室３１２及び第２攪拌室３１３の外部の、第１連通部３１４を搬送されつつある現像剤に対してトナー量を検出することができる。したがって、現像剤中のトナー量の検出は、第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３３の軸線方向Ｄｘの一端部付近において、現像容器３１の壁部と第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３３との間に滞留する現像剤の影響を受けない。これにより、現像剤中のトナー量の検出精度を向上させることが可能になる。

トナー検出部１１は、傾斜面３１４ａの下側に配置される。トナー検出部１１の検出面１１ａは、傾斜面３１４ａ上に露出する。この構成によれば、現像剤は、トナー検出部１１の検出面１１ａ上を広範囲にわたって通過する。これにより、現像剤中のトナー量の検出精度を向上させることが可能になる。

トナー量検出領域３１４ｂは、第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３３の軸線方向Ｄｘの外側に位置する。この構成によれば、現像剤中のトナー量の検出は、第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３３の軸線方向Ｄｘの一端部付近において、現像容器３１の壁部と第１攪拌搬送部材３２及び第２攪拌搬送部材３３との間に滞留する現像剤の影響を受けない。したがって、現像剤中のトナー量の検出精度を向上させることが可能になる。

なお、現像剤は、磁性トナー、或いは磁性キャリアといった磁性体を含む。そして、トナー検出部１１は、例えば透磁率センサーを有する。透磁率センサーは、検出面１１ａから所定範囲内の透磁率の変化を検出し、その透磁率に応じた信号を出力する。すなわち、現像容器３１内のトナー量が変化すればトナー検出部１１の検出面１１ａ上の透磁率も変化し、それに応じてトナー検出部１１の出力信号も変化する。この構成によれば、現像剤中のトナー量を適正に検出することが可能である。

制御部１０は、トナー検出部１１から受信したセンサー出力信号に基づき、現像剤補給部９から現像装置３０への現像剤の補給開始、補給停止を制御する。

また、上記のように、第１攪拌室３１２の第１方向ｆ１の上流端近傍には、現像容器３１に現像剤が補給される現像剤補給口３１２ａが設けられる。この構成によれば、第１連通部３１４は、現像剤補給口３１２ａに対して第１攪拌室３１２の第１方向ｆ１の下流側であって、第１攪拌搬送部材３２の軸線の延長線上に位置する。これにより、現像剤補給口３１２ａから新たに補給され、第１攪拌室３１２で攪拌された現像剤に対し、トナー検出部１１によって現像剤中のトナー量を検出することができる。したがって、現像剤中のトナー量を適正に検出することが可能である。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

例えば、上記実施形態では、画像形成装置１は、モノクロの画像を形成するモノクロ印刷用の画像形成装置であることとしたが、このような機種に限定されるわけではない。画像形成装置は、複数色の画像を重ねて形成するカラー印刷用の画像形成装置であっても良い。

本発明は、現像装置及び画像形成装置において利用可能である。

１ 画像形成装置
２ 本体
１０ 制御部
１１ トナー検出部
１１ａ 検出面
２０ 画像形成部
２１ 感光体ドラム（像担持体）
３０ 現像装置
３１ 現像容器
３１ａ 底部
３２ 第１攪拌搬送部材
３３ 第２攪拌搬送部材
３４ 現像ローラー（現像剤担持体）
３１２ 第１攪拌室
３１２ａ 現像剤補給口
３１３ 第２攪拌室
３１４ 第１連通部
３１４ａ 傾斜面
３１４ｂ トナー量検出領域
３１５ 第２連通部
Ｄｘ 軸線方向
Ｓ 用紙
ｆ１ 第１方向
ｆ２ 第２方向

Claims (6)

1. 像担持体に供給するトナーを含む現像剤を収容する現像容器と、
   前記現像容器内の前記現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌搬送部材と、
   前記現像容器内の前記現像剤を前記像担持体に供給する現像剤担持体と、
   前記現像容器内の前記現像剤中のトナー量を検出するトナー検出部と、
   を備え、
   前記現像容器は、
   前記現像剤が第１方向に搬送される第１攪拌室と、
   前記第１攪拌室に隣接して配置され、前記現像剤が前記第１方向と反対の第２方向に搬送され、前記現像剤担持体と対向する第２攪拌室と、
   前記第１攪拌室の前記第１方向下流端と前記第２攪拌室の前記第２方向上流端とを連通するとともに、前記現像剤が前記第１攪拌室側から前記第２攪拌室側に向かって搬送される第１連通部と、
   前記第２攪拌室の前記第２方向下流端と前記第１攪拌室の前記第１方向上流端とを連通するとともに、前記現像剤が前記第２攪拌室側から前記第１攪拌室側に向かって搬送される第２連通部と、
   を備え、
   前記第１連通部は、前記第１攪拌室の前記第１方向下流端よりも下流側及び前記第２攪拌室の前記第２方向上流端よりも上流側に延び、前記第１攪拌室及び前記第２攪拌室それぞれの底部より上側に位置するとともに、前記第１攪拌室及び前記第２攪拌室に向かって下り勾配となる傾斜面を有し、前記トナー検出部が固定されるトナー量検出領域を備えることを特徴とする現像装置。
2. 前記トナー検出部は、前記傾斜面の下側に配置されるとともに、前記トナー検出部の検出面が前記傾斜面上に露出することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記トナー量検出領域は、前記第１攪拌室及び前記第２攪拌室内の前記現像剤を攪拌しながら前記第１方向および前記第２方向に搬送する前記攪拌搬送部材の軸線方向外側に位置する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。
4. 前記現像剤は、磁性体を含み、
   前記トナー検出部は、透磁率の変化を検出して前記トナー量を得る透磁率センサーを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記第１攪拌室の前記第１方向上流端近傍には、前記現像容器に前記現像剤が補給される現像剤補給口が設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の現像装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

Images