JP2023180333A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

現像装置及び画像形成装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2023180333A
JP2023180333A JP2022093540A JP2022093540A JP2023180333A JP 2023180333 A JP2023180333 A JP 2023180333A JP 2022093540 A JP2022093540 A JP 2022093540A JP 2022093540 A JP2022093540 A JP 2022093540A JP 2023180333 A JP2023180333 A JP 2023180333A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
developer
inductance sensor
detection
chamber
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022093540A
Other languages
English (en)
Inventor
昌志 脇坂
Masashi Wakisaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2022093540A priority Critical patent/JP2023180333A/ja
Priority to US18/139,466 priority patent/US20230400795A1/en
Publication of JP2023180333A publication Critical patent/JP2023180333A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0822Arrangements for preparing, mixing, supplying or dispensing developer
    • G03G15/0887Arrangements for conveying and conditioning developer in the developing unit, e.g. agitating, removing impurities or humidity
    • G03G15/0891Arrangements for conveying and conditioning developer in the developing unit, e.g. agitating, removing impurities or humidity for conveying or circulating developer, e.g. augers
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/80Details relating to power supplies, circuits boards, electrical connections
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0822Arrangements for preparing, mixing, supplying or dispensing developer
    • G03G15/0848Arrangements for testing or measuring developer properties or quality, e.g. charge, size, flowability
    • G03G15/0849Detection or control means for the developer concentration
    • G03G15/0851Detection or control means for the developer concentration the concentration being measured by electrical means
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0822Arrangements for preparing, mixing, supplying or dispensing developer
    • G03G15/0848Arrangements for testing or measuring developer properties or quality, e.g. charge, size, flowability
    • G03G15/0849Detection or control means for the developer concentration
    • G03G15/0853Detection or control means for the developer concentration the concentration being measured by magnetic means
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0822Arrangements for preparing, mixing, supplying or dispensing developer
    • G03G15/0887Arrangements for conveying and conditioning developer in the developing unit, e.g. agitating, removing impurities or humidity
    • G03G15/0891Arrangements for conveying and conditioning developer in the developing unit, e.g. agitating, removing impurities or humidity for conveying or circulating developer, e.g. augers
    • G03G15/0893Arrangements for conveying and conditioning developer in the developing unit, e.g. agitating, removing impurities or humidity for conveying or circulating developer, e.g. augers in a closed loop within the sump of the developing device
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0822Arrangements for preparing, mixing, supplying or dispensing developer
    • G03G15/0848Arrangements for testing or measuring developer properties or quality, e.g. charge, size, flowability
    • G03G15/0856Detection or control means for the developer level
    • G03G15/086Detection or control means for the developer level the level being measured by electro-magnetic means
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/06Developing structures, details
    • G03G2215/0602Developer
    • G03G2215/0604Developer solid type
    • G03G2215/0607Developer solid type two-component
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/06Developing structures, details
    • G03G2215/0602Developer
    • G03G2215/0604Developer solid type
    • G03G2215/0614Developer solid type one-component
    • G03G2215/0617Developer solid type one-component contact development (i.e. the developer layer on the donor member contacts the latent image carrier)
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/08Details of powder developing device not concerning the development directly
    • G03G2215/0888Arrangements for detecting toner level or concentration in the developing device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dry Development In Electrophotography (AREA)
  • Magnetic Brush Developing In Electrophotography (AREA)

Abstract

【課題】現像剤密度の変動に起因する現像剤中のトナー濃度の検知精度の低下を抑制する。【解決手段】第2の搬送スクリューに対向して配置され、現像剤の透磁率を検知するためのインダクタンスセンサは、現像剤の透磁率を検知する検知部を有し、検知部から第2の搬送スクリューに向かう方向に1[mm]離れた位置における検知感度が、検知部に接した位置に比べて1割以上の検知感度を有しており、第2の搬送スクリューは、回転軸と、回転軸の外周に螺旋状に形成された羽根と、インダクタンスセンサの検知部に対向する位置に設けられ、羽根とは別に回転軸の外周に突出して設けられ、第2の搬送スクリューの回転に同期して回転するリブと、リブに設けられ、磁力によって現像剤を担持するマグネット部と、を有し、マグネット部に担持された現像剤の領域は、リブが第2の搬送スクリューの回転に同期して回転したときに、インダクタンスセンサが検知感度を有する領域に重なる。【選択図】 図8

Description

本発明は、現像剤を搬送する搬送スクリューを備えた現像装置及び画像形成装置に関する。
電子写真方式などを用いた画像形成装置では、感光ドラムに形成された静電潜像を現像装置によりトナー像として現像する。このような現像装置として、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いたものが、従来から使用されている。二成分現像剤を用いた現像装置の場合、現像容器内に収容された現像剤をスクリューにより攪拌しつつ搬送する。
このように二成分現像剤を用いた現像方式では、出力画像の画像濃度の再現性を得るために、現像剤中のトナーの重量比(以下ではトナー濃度と記す)を狭い範囲で安定的に保つ必要がある。現像容器内を循環する二成分現像剤のトナー濃度を所定の範囲に維持するために、現像容器の壁面にトナー濃度を検知するセンサを設けて、検知結果に応じて補給トナーの補給量を調整する技術が用いられる。
現像容器内の現像剤のトナー濃度を検知するセンサとしては、現像剤中の磁性体の割合に応じてインダクタンスが変化するインダクタンスセンサが知られている。インダクタンスセンサは、検知範囲に存在する磁性体の量に応じて出力が変化することにより、現像剤中のトナー濃度を検知する。
インダクタンスセンサには、基板に対して検知部が突出しており、検知部が鉄芯コアの周囲にコイルを巻着した構成をとる形態がある。ほかにインダクタンスセンサには、基板に直接コイルをパターン印刷した形態もある(特許文献1)。
基板にコイルをパターン印刷したインダクタンスセンサは、鉄芯コアを有さない構成のため、鉄芯コアを有するインダクタンスセンサに比べて、比較的安価に制作することが可能である。
またコイルをパターン印刷したインダクタンスセンサは、鉄芯コアを有さないことから、磁界の集中が起こりにくく、鉄芯コアを有するインダクタンスセンサに比べて、センサの検知範囲が広くなる特徴がある。これらのインダクタンスセンサは、検知範囲に存在する磁性体の量に応じて出力が変化することにより、現像剤中のトナー濃度を検知する。そのため、インダクタンスセンサの検知範囲に存在する現像剤の密度は一定である必要がある。
特開2016-012078号公報
しかし、コイルをパターン印刷したインダクタンスセンサの検知範囲における現像剤の密度が変動し、その検知範囲全体を現像剤で埋め尽くすことができない場合がある。この場合、現像容器内にある現像剤中のトナー濃度が一定であっても、センサの検知範囲における現像剤密度の変動によりセンサの出力が変化してしまい、その結果、トナー濃度の検知結果が変化してしまう。そのため、適切なトナー補給を行えない。
現像剤密度が変動する要因としては、現像容器内の現像剤量が変動した場合や、画像形成装置の画像形成速度が変化する場合等がある。一例として、現像剤量変動に対するインダクタンスセンサの出力結果をトナー濃度に変換した結果を図16に示す。図16では、鉄芯コアを有したインダクタンスセンサと、コイルをパターン印刷したインダクタンスセンサとを用いて、現像剤量とトナー濃度との関係を比較している。図16から、鉄芯コアを有したインダクタンスセンサに比べて、コイルをパターン印刷したインダクタンスセンサの方が現像剤量変動に対するトナー濃度の検知結果が大きく変化することが見てとれる。すなわち、現像容器内の現像剤量が少なくなると、それに応じてインダクタンスセンサの検知範囲における現像剤の密度が変動し、これによって現像剤中のトナー濃度の検知精度が低下してしまっている。
そこで本発明の目的は、現像剤中のトナー濃度の検知精度が低下するのを抑制することにある。
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、トナーとキャリアとを含む現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第1室と、隔壁によって前記第1室から隔てられた第2室と、前記第1室から前記第2室への前記現像剤の移動を許容する第1連通部と、前記第2室から前記第1室への前記現像剤の移動を許容する第2連通部と、前記第1室に配置され、前記現像剤を前記第2連通部から前記第1連通部に向かう第1の方向に搬送する第1の搬送スクリューと、前記第2室に配置され、前記現像剤を前記第1連通部から前記第2連通部に向かう第2の方向に搬送する第2の搬送スクリューと、前記第2の搬送スクリューに対向して配置され、前記第2室の前記現像剤の透磁率を検知するためのインダクタンスセンサと、を備えた現像装置であって、前記インダクタンスセンサは、前記現像剤の透磁率を検知する検知部を有し、前記検知部から前記第2の搬送スクリューに向かう方向に1[mm]離れた位置における検知感度が、前記検知部に接した位置に比べて1割以上の検知感度を有しており、前記第2の搬送スクリューは、回転軸と、前記回転軸の外周に螺旋状に形成された羽根と、前記インダクタンスセンサの前記検知部に対向する位置に設けられ、前記羽根とは別に前記回転軸の外周に突出して設けられ、前記第2の搬送スクリューの回転に同期して回転するリブと、前記リブに設けられ、磁力によって現像剤を担持するマグネット部と、を有し、前記マグネット部に担持された現像剤の領域は、前記リブが前記第2の搬送スクリューの回転に同期して回転したときに、前記インダクタンスセンサが前記検知感度を有する領域に重なる、ことを特徴とする。
本発明によれば、インダクタンスセンサの検知部における現像剤の密度を安定させることができ、現像剤密度の変動に起因する現像剤中のトナー濃度の検知精度の低下を抑制することができる。
画像形成装置の概略図 現像装置の断面図 現像剤の循環経路を示す図 インダクタンスセンサの構成図 インダクタンスセンサの距離感度を示す図 画像形成装置の制御ブロック図 トナー濃度の制御工程を示すフローチャート (a)(b)(c)インダクタンスセンサ周辺の第2の搬送スクリューの構成を示す図 比較例におけるインダクタンスセンサ周辺の第2の搬送スクリューの構成を示す図 現像剤量が変化したときのインダクタンスセンサの出力結果の変化を示す図 現像剤量が変化したときのインダクタンスセンサの出力結果の変化をトナー濃度に変換した結果を示す図 (a)(b)比較例においてスクリューが約1回転する間にインダクタンスセンサから出力される信号値を示す図 (a)(b)実施例においてスクリューが約1回転する間にインダクタンスセンサから出力される信号値を示す図 インダクタンスセンサの検知領域とマグネットシートの磁気穂の関係を示す図 磁気穂占有率とトナー濃度誤検知量を示す図 現像剤量が変化したときのインダクタンスセンサの出力結果の変化をトナー濃度に変換した結果を示す図
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
〔実施例1〕
以下、実施例1に係る現像装置を備えた画像形成装置について図1から図12を用いて説明する。
(画像形成装置)
まず画像形成装置の概略構成について図1を用いて説明する。画像形成装置10は、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの4色に対応して設けられ、4つの画像形成部PY、PM、PC、PKを有する電子写真方式の画像形成装置である。本実施例では、画像形成部PY、PM、PC、PKを後述する中間転写ベルト62の回転方向に沿って配置した所謂タンデム方式を採用としている。画像形成装置10は、画像形成装置本体に接続された画像読取装置(図示せず)又は画像形成装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号に応じてトナー像(画像)を記録紙などの記録媒体に形成する。記録媒体としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。
このような画像形成プロセスの概略を説明すると、まず、各画像形成部PY、PM、PC、PKでは、それぞれ、感光ドラム1Y、1M、1C、1K上に各色のトナー像を形成する。このように形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト62上へ転写され、続いて中間転写ベルト62から記録媒体に転写される。トナー像が転写された記録媒体は、定着装置7に搬送されて、トナー像が記録媒体に定着される。以下、詳しく説明する。
なお、画像形成装置10が備える4つの画像形成部PY、PM、PC、PKは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、以下、代表して画像形成部PYについて説明し、他の画像形成部の構成は、画像形成部PY における構成に付した符号の添え字「Y」をそれぞれM、C、Kに置き換えて示し、説明を省略する。
画像形成部PYには、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム1Yが配設されている。感光ドラム1Yの周囲には帯電ローラ2Y(帯電装置)、現像装置4Y、一次転写ローラ61Y、クリーニング装置8Yが配置されている。感光ドラム1Yの図中上方には露光装置(レーザースキャナ)3Yが配置されている。
また、感光ドラム1Y、1M、1C、1Kと対向して中間転写ベルト62が配置されている。中間転写ベルト62は、複数のローラにより張架され、そのうちの駆動ローラの駆動により周回移動する。二次転写内ローラ63と中間転写ベルト62を挟んで対向する位置には、二次転写部材としての二次転写外ローラ64が配置され、中間転写ベルト62上のトナー像を記録媒体に転写する二次転写部T2を構成している。二次転写部T2の記録媒体搬送方向下流には定着装置7が配置される。
上述のように構成される画像形成装置10により画像を形成するプロセスについて説明する。まず、画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム1Yの表面が帯電ローラ2Yによって一様に帯電される。次いで、感光ドラム1Yは、露光装置3Yから発せられる画像信号に対応したレーザ光により露光される。これにより、感光ドラム1Y上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム1Y上の静電潜像は、現像装置4Y内に収容されたトナーによって顕像化され、可視像となる。
感光ドラム1Y上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト62を挟んで配置される一次転写ローラ61Yとの間で構成される一次転写部T1Yにて、中間転写ベルト62に一次転写される。一次転写後に感光ドラム1Y表面に残ったトナー(転写残トナー)は、クリーニング装置8Yによって除去される。
このような動作をマゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部でも順次行い、中間転写ベルト62上で4色のトナー像を重ね合わせる。その後、トナー像の形成タイミングに合わせて記録媒体収納カセット(不図示)に収容された記録媒体が二次転写部T2に搬送され、中間転写ベルト62上の4色のトナー像が、記録媒体に一括で二次転写される。二次転写後に中間転写ベルト62に残留したトナーは、不図示の中間転写ベルトクリーナにより除去される。
次いで、記録媒体は定着装置7に搬送される。そして、この定着装置7によって、加熱、加圧されることで、記録媒体上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録媒体に定着される。その後、記録媒体は機外に排出される。これにより、一連の画像形成プロセスが終了する。なお、所望の画像形成部のみを用いて、所望の色の単色又は複数色の画像を形成することも可能である。
(現像装置)
次に、現像装置4Yについて図2、図3を用いて説明する。図2は現像装置4Yの断面図である。図3は現像剤の循環経路を示す図である。なお、現像装置4M、4C、4Kについても同様である。現像装置4Yは、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を収容する現像容器44を有する。現像容器44は、感光ドラム1Yに対向した現像領域の部分が開口しており、この開口部に一部露出するようにして、内部にマグネットロール42が非回転に配置された現像剤担持体としての現像スリーブ41が回転可能に設置されている。
本実施例では、現像スリーブ41は非磁性材料で構成され、所定のプロセススピード(周速度)で、現像動作時に回転する。磁界発生手段としてのマグネットロール42は、周方向に沿って複数の磁極を有し、発生する磁界により現像スリーブ41の表面に現像剤を担持させる。
現像スリーブ41の表面に担持された現像剤は、規制部材としての現像ブレード43により層厚が規制され、現像スリーブ41の表面に現像剤の薄層が形成される。現像スリーブ41は、薄層に形成された現像剤を担持しつつ現像領域に搬送する。現像領域で、現像スリーブ41上の現像剤は穂立ちして磁気穂を形成する。本実施例では、磁気穂を感光ドラム1Y に接触させて、現像剤のトナーを感光ドラム1Yに供給することで、感光ドラム1Y上の静電潜像をトナー像として現像する。潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ41の回転にしたがって現像容器44内の現像室44aに回収される。
現像容器44の内部は、垂直方向に延在する隔壁44cによって、第1室としての現像室44aと第2室としての攪拌室44bとに区画されている。隔壁44cの長手方向(現像スリーブ41の回転軸線方向)の両端側には、それぞれ現像室44aと攪拌室44bとを連通する連通口46a、46bが形成されている。連通口46aは、現像室44aから攪拌室44bへの現像剤の移動を許容する第1連通部である。連通口46bは、攪拌室44bから現像室44aへの現像剤の移動を許容する第2連通部である。これにより、現像室44aと攪拌室44bとで現像剤の循環経路を形成している。図3に示す矢印は、現像剤の循環方向を示している。
また、現像容器44内には、それぞれ現像剤を攪拌しつつ且つ搬送する第1搬送部材としての第1の搬送スクリュー45a、第2搬送部材としての第2の搬送スクリュー45bが配置されている。第1の搬送スクリュー45aは、現像室44aに配置され、現像室44a内の現像剤を連通口46bから連通口46aに向かう第1の方向に攪拌しつつ搬送し、且つ、現像スリーブ41に現像剤を供給する。第2の搬送スクリュー45bは、攪拌室44bに配置され、攪拌室44b内の現像剤を連通口46aから連通口46bに向かう第2の方向に攪拌しつつ搬送する。
なお、画像形成装置には、トナーのみ、もしくはトナーと磁性キャリアからなる補給現像剤を収容した現像剤補給装置(図示せず)が配置されている。現像剤補給装置には供給スクリューが設置されており、画像形成に用いられた分の補給現像剤を現像剤補給装置から現像容器44内の攪拌室に供給可能としている。補給現像剤の補給量は、制御手段(図6に示すCPU51)が供給スクリューを駆動する駆動モータ(図6に示すトナー補給モータ54)を通して、供給スクリューの回転回数を制御することによって調整される。
現像装置4Yは、現像容器44内のトナー濃度(キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子重量の割合、T/D比) を検出可能な濃度検出手段(トナー濃度検知部)を有する。本実施例では、トナー濃度検知部として、インダクタンスセンサ47を用いている。インダクタンスセンサ47は、攪拌室44bに設けられ、センサ面47f(図8(a)参照)から所定の検出範囲の透磁率を検出する。現像剤のトナー濃度が変化すると、磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による透磁率も変化するため、その透磁率の変化をインダクタンスセンサ47により検出することで、トナー濃度を検出できる。
(現像剤の循環)
次に、現像容器44内の現像剤の循環について説明する。第1の搬送スクリュー45a及び第2の搬送スクリュー45bは、現像スリーブ41の回転軸線方向に沿って略平行に配置されている。そして、第1の搬送スクリュー45aと、第2の搬送スクリュー45bとは、現像スリーブ41の回転軸線方向に沿って互いに逆方向に現像剤を搬送する。こうして、現像剤は、第1の搬送スクリュー45a、第2の搬送スクリュー45bによって、連通口46a、46bを介して現像容器44内を循環させられる。
つまり、第1の搬送スクリュー45a、第2の搬送スクリュー45bの搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度の低下した現像室44a内の現像剤が、連通口46aを介して攪拌室44bに搬送され、攪拌室44b内を移動する。
ここで、攪拌室44bの連通口46aよりも第2の搬送スクリュー45bの現像剤搬送方向上流側には、現像剤補給装置から現像剤が補給される補給口(図示せず)が設けられている。このため、攪拌室44bでは、現像室44aから連通口46aを介して搬送された現像剤と、現像剤補給装置から補給口を介して補給された補給現像剤とが、第2の搬送スクリュー45bによって攪拌しつつ搬送される。そして、第2の搬送スクリュー45bにより搬送された現像剤が、連通口46bを介して現像室44aへ移動する。
なお、本実施例において現像容器44内に収容される現像剤は、負帯電性の非磁性トナーと磁性キャリアとが混合される二成分現像剤である。非磁性トナーは、ポリエステル、スチレン等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって粉体としたものである。磁性キャリアは、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施したものである。
(インダクタンスセンサ)
次に、本実施例で使用しているインダクタンスセンサ47について図4、図5を用いて説明する。図4は、インダクタンスセンサの構成図である。図5は、インダクタンスセンサの距離感度を示す図である。
本実施例では、現像容器44に収容されている現像剤のトナー濃度を検出するために、インダクタンスセンサ47を、攪拌室44bの底面に、第2の搬送スクリュー45bに対向して配置されている(図2参照)。インダクタンスセンサ47は、コイルのインダクタンスを利用して、現像剤の透磁率に応じた出力パルスを検出信号として出力可能な透磁率センサである。
インダクタンスセンサ47は、図4に示すように、基板上にパターン印刷されたコイル47aを有する。さらにインダクタンスセンサ47は、コイル47aを電気的に駆動するコイル駆動部47bと、出力パルス信号を生成する出力部47cと、コネクタ47dと、を有する。
インダクタンスセンサ47は、現像剤の透磁率を検知する検知部としてセンサ面47fを有する。インダクタンスセンサ47のセンサ面47fは、基板47e上にコイル47aがパターン印刷された領域(図4に示す破線の領域)である。インダクタンスセンサ47は、コイル47aの中心に鉄芯コアを有しない構成である。
コイル47aは、基板47eから第2の搬送スクリュー45bに向かう方向に重ならないように、基板上に形成された配線パターンであり、インダクタンス成分を生成する。コイル駆動部47bは、コンデンサを有する回路で構成されており、そのコンデンサとコイル47aのインダクタンスによって共振するLC共振回路である。出力部47cは、コイル駆動部47bで発振したアナログ信号をデジタル信号へ変換するコンパレータを有するパルス生成回路である。出力部47cは、2値化されたパルス信号を出力する。
なお、コイル47aは、基板上にパターン印刷された構成を例示したが、これに限定されるものではない。コイル47aは、鉄心コアを有しない構成であれば、基板上に鉛直方向に配線を巻き回した構成であってもよい。
コイル47aとコイル駆動部47bで構成される共振回路の共振周期は、センサ面47fの検知範囲に存在する磁性体の密度によって変動する。すなわち、コイル47aの検知範囲の現像剤のトナー濃度が小さい場合、単位体積中の現像剤に含まれる磁性キャリアの割合が大きくなり、現像剤のみかけの透磁率が高くなって共振周期は長くなる。逆に、現像剤のトナー濃度が大きい場合、単位体積中の現像剤に含まれる磁性キャリアの割合が小さくなり、現像剤のみかけの透磁率が低くなって共振周期は短くなる。
この性質を利用して、出力部47cから出力されたパルス信号を、所定のパルス数だけカウントするのに要した時間を計測することで、コイル47aの検知範囲の現像剤のトナー濃度を検知する。
具体的な例としては、コイル47aの検知範囲に存在するトナー濃度が10[%]の現像剤の共振周波数が1000[kHz]であるとき、カウントするパルス数を5000、カウントに要する時間の計測に使用するクロックを200[MHz]とする。このとき、5000パルスをカウントするのに要する時間は、5000[μsec]であり、これを20[MHz]のクロックで計測すると、100000[cnt]として計測される。
一方、トナー濃度が8[%]の場合は、コイル47aとコイル駆動部47bで構成される共振回路の共振周期は、トナー濃度が10[%]の時に比べて長くなり、共振周波数は990[kHz]となる。この場合は、5000パルスをカウントするのに必要な時間は、約5050[μsec]であり、これを20[MHz]のクロックで計測すると、101000[cnt]として計測される。
このようにして、インダクタンスセンサ47を用いて、現像剤中のトナー濃度をパルスのカウント数として検知することが可能となる。
ここでインダクタンスセンサ47のセンサ面47fの検知範囲とは、図4に示すように基板47e上にコイル47aがパターン印刷された領域であり、なおかつ、センサ面47fから鉛直方向においては図5に示す出力感度の領域である。言い換えれば、インダクタンスセンサ47のセンサ面47fは、センサ面47fから第2の搬送スクリュー45bに向かう方向に1[mm]離れた位置における検知感度が、センサ面47fに接した位置に比べて1割以上の検知感度を有している。
図5に、インダクタンスセンサの静的な距離特性を示す。これは、磁性板(図示せず)を用いて、インダクタンスセンサのセンサ面から鉛直方向に磁性板の距離を変化させた場合のインダクタンスセンサの検知感度を測定している。磁性板としては、直径13[mm]、厚さ1.5[mm]であるフェライト(比透磁率が約200)製のものを用いた。図5には、インダクタンスセンサの静的な特性として、本実施例に係るインダクタンスセンサ47のほかに、比較例としてコイルの中心に鉄芯コアを設けたインダクタンスセンサを用いて測定している。
また図5は、横軸にインダクタンスセンサのセンサ面からの距離[mm]を、縦軸にインダクタンスセンサの出力感度(検知感度)を示す。図5の縦軸に示す感度は、磁性板をインダクタンスセンサのセンサ面に接触させた位置の出力を1としたときに、磁性板をセンサ面から離間させた各位置での出力の割合(検知感度の変化)を示したものである。また、前述の測定は、インダクタンスセンサを現像容器から取り外した状態で、なおかつインダクタンスセンサのセンサ面上に現像剤がない状態で磁性板を用いて測定している。
図5の測定結果を見ると、本実施例のインダクタンスセンサ47の検知感度は、磁性板がセンサ面47fから鉛直方向に離れるに連れて減衰するものの、磁性板がセンサ面47fから4~5[mm]程度離れた位置(距離)までは感度を持っていることがわかる。一方、比較例のインダクタンスセンサの検知感度は、コイルの中心に鉄芯コアを設けているために、本実施例に比べて磁性板の検知に用いる磁界がセンサ面の周辺に集中する。そのため、比較例のインダクタンスセンサの検知感度は、センサ面から1[mm]離れたところでは感度がほぼ0となっている。
すなわち、本実施例のインダクタンスセンサは、比較例のインダクタンスセンサに比べて、センサ面から鉛直方向への検知範囲が広いセンサである。言い換えれば、本実施例のインダクタンスセンサ47は、センサ面の表面の位置の検知感度に比べて、センサ面の表面から鉛直方向に1[mm]離れた位置において1割以上の検知感度を有している。ここで、インダクタンスセンサ47が前述した検知感度を有するとしているのは、センサ面からの距離が1[mm]未満の位置において検知感度がほぼ0である比較例のインダクタンスセンサを除くことを意図している。
なお、比較例のインダクタンスセンサは、コイルおよび鉄芯コアが基板の表面から鉛直方向に突出している。そのため、比較例のインダクタンスセンサのセンサ面は、その突出した突出部の先端の端面となる。
次に、インダクタンスセンサ47を用いたトナー濃度制御動作について図6、図7を用いて説明する。図6は本実施例における画像形成装置の制御ブロック図である。
本実施例では画像形成動作を制御する制御手段としてのCPU51が、現像装置4に設けたインダクタンスセンサ47の出力パルスに基づき、トナー濃度を検知している。ここでは、インダクタンスセンサ47の出力パルスカウントとトナー濃度との対応関係が、ROM52に記録されている。したがって、CPU51は、インダクタンスセンサ47の出力パルスに基づき、ROM52に記録された前述の対応関係からトナー濃度を検知している。RAM53はCPU51が動作するためのシステムワークメモリである。トナー補給モータ54は、現像装置にトナーを補給するために駆動されるモータであり、前述した現像剤補給装置(図示せず)に配置された供給スクリューを駆動する駆動モータである。
図7はトナー濃度の制御工程を示すフローチャートであり、この処理はCPU51がROM52に記録されたプログラムを読み出すことにより実行されるものである。現像動作が開始され(S101)、現像剤の攪拌が開始される(S102)と、CPU51はインダクタンスセンサ47の出力値を読み出し、その出力値の搬送スクリュー1周期分(搬送スクリューの1回転分)を平均した値を算出する。CPU51は、その算出した出力値(平均値)を用いて、ROM52に記録されたインダクタンスセンサ47の出力パルスカウントとトナー濃度との対応関係からトナー濃度を検知し(S103)、補給トナー量を決定する(S104)。CPU51からトナーの補給を指示する信号が出力されると、トナー補給モータ54が駆動され、現像剤補給装置(図示せず)から所定量のトナーが現像装置4へ補給される(S105)。CPU51は画像形成を行い(S106)、連続通紙か否かを判断し(S107)、YESの場合にはS101の制御工程を辿り、NOの場合には制御を終了する(S108)。
(インダクタンスセンサ周辺の搬送スクリューの構成)
次に、インダクタンスセンサ周辺の搬送スクリューの構成について図8を用いて説明する。図8(a)、図8(b)、図8(c)はインダクタンスセンサ周辺の搬送スクリューの構成を示す図である。
図8(a)は、本実施例のインダクタンスセンサ47の周辺の第2の搬送スクリュー45bの構成の拡大し、水平方向から見た図を示している。また図8(b)および図8(c)は、本実施例のインダクタンスセンサ47の周辺の第2の搬送スクリュー45bの構成を拡大し、現像容器44の断面方向から見た図を示している。
第1の搬送スクリュー45a、第2の搬送スクリュー45bは、それぞれ回転軸49と、前記回転軸49の外周に螺旋状に形成された羽根48と、を有する。第1の搬送スクリュー45a、第2の搬送スクリュー45bは、ともに外径R3を16[mm]、羽根48のピッチPを20[mm]としている。第2の搬送スクリュー45bは、回転軸49の軸径R2は6[mm]である(図8(a)参照)。
第2の搬送スクリュー45bは、第2の搬送スクリュー45bの回転に同期して回転するリブ31を有する。リブ31は、インダクタンスセンサ47のセンサ面47fに対向する位置に設けられている。リブ31は、前述の羽根48とは別に、第2の搬送スクリュー45bの回転軸49の外周に設けられている。リブ31は、回転軸49の外周から外側に向けて突出して形成され、回転軸49の軸線方向に沿って直線状に形成されている。
リブ31には、磁力によって現像剤を担持するマグネット部としてのマグネットシート32が設けられている。マグネットシート32は、リブ31の片面に貼り付けられている。ここで、マグネットシート32が貼り付けられるリブ31の片面とは、第2の搬送スクリュー45bが回転した際に、現像容器内の現像剤を回転方向に押す面である。したがって、マグネットシート32は、リブ31とともに、回転軸49の軸線方向に沿って直線状に設けられている。
マグネットシート32は、バインダー(樹脂)としての塩素化ポリエチレンに、磁性材料としてのフェライトを混入させて着磁させることで磁化を持たせている。現像容器44内に収容される現像剤Tは、非磁性トナーと磁性キャリアとが混合される二成分現像剤であるので、磁性キャリアがマグネットシート32に磁力で拘束され、図8(c)に示すように、現像剤Tの高密度部T1が形成される。マグネットシート32は、リブ31に貼り付けられている面に垂直方向に着磁されている。
リブ31に設けたマグネットシート32は、その磁力によってマグネットシート32の表面に現像剤を高密度に担持できると共に、第2の搬送スクリュー45bの搬送力によってマグネットシート32の表面上に担持される現像剤が入れ替わる。これにより、現像容器内の現像剤中のトナー濃度が変動した場合にも、それに応じて、マグネットシート32に担持される現像剤も入れ替わることが可能になる。
本実施例のマグネットシート32の大きさは、第2の搬送スクリュー45bの軸方向(長手方向)の長さs1が8[mm]、軸方向に対して直交する垂直方向(鉛直方向)の長さs2が3[mm]、厚さs3が1[mm]である。またマグネットシート32の磁性材料(フェライト)は比透磁率が約200のものを用い、磁力は40[mT]である。また、マグネットシート32はインダクタンスセンサ47のセンサ面47fから2.5[mm]離れた位置に配設している。なお、このマグネットシート32の大きさ、およびインダクタンスセンサ47のセンサ面47fからマグネットシート32までの距離は、例示であって、これらに限定されるものではない。
比較例として、第2の搬送スクリュー45bのリブ31にマグネットシート32を貼り付けない構成を示す。図9は、比較例におけるインダクタンスセンサ47の周辺の第2の搬送スクリュー45bの構成の拡大し、現像容器44の断面方向から見た図を示している。
ここで、インダクタンスセンサ47の検知感度について図10を用いて説明する。本実施例の構成と比較例の構成のそれぞれにおいて、現像容器44内の現像剤量を変化させながら、インダクタンスセンサ47の出力を計測した結果を図10に示す。図10は、横軸に現像容器44内の現像剤量[g]を、縦軸にインダクタンスセンサ47の出力[cnt]を示している。なお、このときの現像剤中のトナー濃度は7[%]、第2の搬送スクリュー45bの回転速度は300[rpm]としている。また、インダクタンスセンサの出力は、インダクタンスセンサの検知感度に相当する。
図10に示す結果を見ると、本実施例、比較例のいずれの場合においても、同じトナー濃度の現像剤を測定しているにも関わらず、現像容器44内の現像剤量の変化によって、インダクタンスセンサ47の出力結果が変化していることがわかる。これは、インダクタンスセンサ47の検知範囲に存在する現像剤の密度が変動したことに起因する。インダクタンスセンサ47の検知範囲に存在する現像剤の密度が小さくなると、見かけの透磁率が小さくなるため、共振周期が短くなりインダクタンスセンサの出力パルスは減少する。逆に、インダクタンスセンサの検知範囲に存在する現像剤の密度が大きくなると、見かけの透磁率が大きくなるため、共振周期が長くなりインダクタンスセンサの出力パルスは増加する。
この性質のため、トナー濃度が変化しなくとも、現像容器44内の現像剤量が変動することによって、インダクタンスセンサ47の検知範囲の現像剤の密度が変わった結果、インダクタンスセンサ47の出力パルスも変動してしまう。この現象によって、本来の検知すべきトナー濃度からのずれを生じてしまう。
本実施例と、比較例の2つの構成において、現像容器44内の現像剤量を変化させたときのインダクタンスセンサ47の出力結果の変化をトナー濃度に変換した結果を図11に示す。図11は、横軸に現像容器内の現像剤量[g]を、縦軸にインダクタンスセンサ47の出力パルスをトナー濃度に換算した値[%]を示している。このとき、検知対象である現像容器44内の現像剤のトナー濃度は7[%]である。そのため、7[%]のトナー濃度からのずれが現像剤量(検知範囲の現像剤密度)の変動による検知誤差となる。
現像容器44内に収容される現像剤量は、画像形成時の現像装置の駆動速度や、温湿度環境、出力される画像濃度等で変動する。本実施例および比較例で用いる現像装置4は、現像剤量の変動幅としては、120[g]~200[g]を想定している。比較例の構成においては、想定使用範囲の現像剤量の変動で、トナー濃度として、最大2[%]の検知誤差が生じる。一方で、本実施例の構成においては、検知誤差のレンジが0.7[%]程度に抑えられている。出力の差は、特に現像容器内の現像剤量が少ないときに顕著である。
これは、現像容器44内の現像剤量が少ないときに、インダクタンスセンサ47の検知範囲に存在する現像剤の密度が大きく変化したことを示している。すなわち、比較例では現像容器44内の現像剤量が少ないときに、インダクタンスセンサ47の検知範囲に存在する現像剤の密度が大きく変化し、これに応じてインダクタンスセンサ47の出力パルスが減少したことを示している。これに対して、本実施例では現像容器44内の現像剤量が少ないときでも、インダクタンスセンサ47の検知範囲に存在する現像剤の密度の変化が小さく抑えられ、これに応じてインダクタンスセンサ47の出力パルスの変化が抑制されたことを示している。言い換えれば、本実施例によれば、現像容器44内の現像剤量が少ないときでも、インダクタンスセンサ47の検知範囲に存在する現像剤の密度が安定しており、これによってインダクタンスセンサ47のトナー濃度の検知精度が低下するのを抑制している。
この効果を得られた理由について、図12、図13を用いて説明する。図12(a)、図12(b)は比較例1の構成において、第2の搬送スクリュー45bが約1回転する間にインダクタンスセンサ47から出力される信号値を示した図である。図12(a)は現像容器内の現像剤量が120[g]の場合、図12(b)は現像容器内の現像剤量が160[g]の場合を示している。現像容器44内の現像剤量が増加すると、現像剤の自重によって現像剤が圧縮され、インダクタンスセンサ47近傍の現像剤の密度が増加し、見かけの透磁率が大きくなるため、共振周期が長くなりインダクタンスセンサの出力パルスが増える。そのため、図12(a)に比べ、図12(b)では第2の搬送スクリュー45bが約1回転する間にインダクタンスセンサ47から出力される信号値が、第2の搬送スクリュー45bの回転位相に関わらず大きくなっている。
一方、図13(a)、図13(b)は本実施例の構成において、第2の搬送スクリュー45bが約1回転する間にインダクタンスセンサ47から出力される信号値を示した図である。図13(a)は現像容器内の現像剤量が120[g]の場合、図13(b)は現像容器内の現像剤量が160[g]の場合を示している。図13(a)と図13(b)を見ると、リブ31に貼り付けられているマグネットシート32がインダクタンスセンサ47付近を通過する際の信号値が、図13(a)と図13(b)でほぼ同等になっている。これは現像容器内の現像剤量に関係なく、リブ31に貼り付けられているマグネットシート32の磁力によって、現像剤がマグネットシート32の表面に高密度に担持されるためである。そのため、比較例の構成に比べ、本実施例の構成では、現像剤量の変動によるインダクタンスセンサ47の出力変動が抑制される。
この特性を利用して、第2の搬送スクリュー45bの回転周期を基準として、インダクタンスセンサ47の出力が最も高くなる出力値のみを抽出してデータとする。言い換えれば、本実施例では、マグネットシート32を設けたリブ31が第2の搬送スクリュー45bの回転に同期して回転するとき、インダクタンスセンサ47から出力される信号として、第2の搬送スクリュー45bが1回転する間にインダクタンスセンサから出力される信号の最大値を前記データとして用いる。これにより、よりトナー濃度誤検知を低減可能になる。
本実施例のように、インダクタンスセンサ47のセンサ面47fの対向部にマグネットシート32の磁力による現像剤Tの高密度部T1を形成することで、現像容器内の現像剤量が少ないときでも、インダクタンスセンサ47の検知領域における現像剤の密度の変化を抑え、トナー濃度の検知結果を安定させることができる。言い換えれば、現像容器内の現像剤量が少ないときでも、インダクタンスセンサ47の検知領域における現像剤の密度を安定させることができ、現像剤密度の変動に起因する現像剤中のトナー濃度の検知精度の低下を抑制することができる。
(インダクタンスセンサの検知範囲と現像剤量密度との関係)
本実施例は、トナー濃度を精度良く検知するための一例である。ここで、インダクタンスセンサ47がトナー濃度を検知可能な領域と、マグネットシート32が担持する現像剤Tで形成される高密度部T1の領域との関係から、現像剤量の変動が生じてもインダクタンスセンサ47によるトナー濃度の誤検知を低減できる構成を更に詳しく説明する。
本実施例では、マグネットシート32が担持する現像剤Tで形成される高密度部T1は、現像容器44内の現像剤量の変化に関わらず、マグネットシート32による磁力で一定の現像剤量密度に保たれている。マグネットシート32に担持された現像剤Tの領域(高密度部T1)は、リブ31が第2の搬送スクリュー45bの回転に同期して回転したときに、インダクタンスセンサ47が1割以上の検知感度を有する領域に重なる。言い換えれば、マグネットシート32が担持する現像剤Tで形成される高密度部T1が、インダクタンスセンサ47がトナー濃度を検知可能な領域(センサ面47fの検知範囲)を占有する。そして、インダクタンスセンサ47によって、現像剤Tで形成された高密度部T1のみのトナー濃度を検知させることで、現像容器44内の現像剤量の変化に関わらず、誤検知を低減させることができる。
具体的に説明する。まずインダクタンスセンサ47は、図5に示すように、センサ面47fからの距離が2.5[mm]以上になると出力感度が0.1以下となり、トナー濃度の検知に対して影響が小さくなる。その為、インダクタンスセンサ47のセンサ面47fから2.5[mm]以内の領域の現像剤量密度を安定させる必要がある。実際には、インダクタンスセンサ47の検知領域(検知範囲)は、第2の搬送スクリュー45bの軸方向の長さである長手方向長さと、センサ面47fから第2の搬送スクリュー45bに向かう方向(鉛直方向、垂直方向)の高さであるセンサ検知高さとで示すことができる。その為、インダクタンスセンサ47の検知感度(出力感度)が0.1になる領域を、インダクタンスセンサ47の検知領域(センサ面47fの検知範囲)として分布に示すと、図14に示すようになる。図14は、横軸にインダクタンスセンサ47の検知領域の長手方向長さ[mm]を示し、縦軸にセンサ検知高さ[mm]を示している。例えば、インダクタンスセンサ47の検知領域の長手方向の長さは、出力感度が0.1以下となるセンサ面47fからの距離2.5mmを中心にして、長手方向に±10[mm]である20[mm]の領域とする。
このインダクタンスセンサ47の検知領域に対して、マグネットシート32が担持する現像剤Tの高密度部T1がどの程度かを表す指標として、インダクタンスセンサ47の検知領域における磁気穂占有率を用いる。マグネットシート32は、担持した現像剤Tにより磁気穂を形成する。このマグネットシート32が担持する現像剤Tによって形成された磁気穂は、マグネットシート32が担持する現像剤Tによって形成された高密度部T1に相当する。磁気穂占有率は、マグネットシート32が担持する現像剤Tの磁気穂を、インダクタンスセンサ47の対向位置に配置させたときに、その磁気穂の形状が、インダクタンスセンサ47の検知領域を占める割合である。マグネットシート32が担持する現像剤Tの高密度部T1の磁気穂形状の測定は、非接触式の3次元測定器を使用し、例えばVR-3000(KEYENCE社製)などを用いることができる。
さらに図14にインダクタンスセンサ47の検知領域に対するマグネットシート32の高密度部T1の磁気穂形状を示している。図14には、インダクタンスセンサ47の検知領域と、磁束密度が30[mT]、40[mT]、50[mT]である各マグネットシート32の高密度部T1の磁気穂形状と、を示している。マグネットシート32は磁束密度をそれぞれ30[mT]、40[mT]、50[mT]に変更して、その磁束密度(磁力)によって磁気穂の形状が変わっていることが確認できる。なお、図14では、インダクタンスセンサ47の検知領域の長手方向長さを約20[mm]とし、長手方向長さs1が8[mm]のマグネットシート32を用いた場合を例示している。
ここで、マグネットシート32に担持された現像剤Tの磁気穂の形状と、インダクタンスセンサ47の検知領域を比較し、インダクタンスセンサ47の検知領域に対して、マグネットシート32の磁気穂形状の占有比率を磁気穂占有率として数値化した。
表1にマグネットシート32のスクリュー軸方向長さ[mm]と磁束密度[mT]の条件に対して、マグネットシート32の高密度部T1の磁気穂がインダクタンスセンサ47の検知領域を占める割合である磁気穂占有率の関係を示す。
Figure 2023180333000002
磁気穂占有率が高いと、現像容器44内の現像剤量の変動に対して、インダクタンスセンサ47の検知領域における現像剤の密度の変化を抑えることができ、トナー濃度の誤検知を低減させることができる。図15に磁気穂占有率[%]と現像容器44内の現像剤量が120[g]から200[g]まで変動したときのトナー濃度誤検知量[%]の関係を示す。ここで、トナー濃度誤検知量とは、現像容器内の現像剤中のトナー濃度[%]に対して、インダクタンスセンサによる検知結果から換算したトナー濃度の検知誤差[%]のことである。
表2にマグネットシート32のスクリュー軸方向長さ[mm]と磁束密度[mT]の条件に対して、現像容器44内の現像剤量が120[g]から200[g]まで変動したときのトナー濃度誤検知量[%]の関係を示す。
Figure 2023180333000003
トナー濃度の誤検知による画像不良を低減する為のトナー濃度誤検知量の目標を1.0%以下としたとき、磁気穂占有率の目標は70%以上である。言い換えれば、マグネットシート32に担持された現像剤Tの磁気穂(高密度部T1)が、インダクタンスセンサ47の検知領域(センサ面47fの検知範囲)を閉める割合を磁気穂占有率としたとき、前記磁気穂占有率が7割以上となるマグネットシート32を構成している。
上記表1及び表2のデータから、これを実現する、マグネットシート32の軸方向長さと磁束密度の構成を決定できる。マグネットシート32の軸方向長さを大きく、磁束密度も大きくすると、トナー濃度の誤検知を低減させることができる。しかし、マグネットシート32の軸方向長さ、磁束密度を大きくしすぎると、第2の搬送スクリュー45bによるスクリュー軸方向の現像剤の搬送抵抗となり、現像剤の滞留を招く恐れがある。よって、現像剤の滞留を防止しつつ、トナー濃度誤検知を低減可能なマグネットシート32のスクリュー軸方向の長さs1は、8~12[mm](インダクタンスセンサ47の検知幅に対して略40~60[%]の長さ)であることが好ましい。言い換えれば、リブ31に設けたマグネットシート32は、第2の搬送スクリュー45bの軸方向の長さs1がインダクタンスセンサ47の検知領域の前記軸方向の検知幅の4割以上の長さであることが好ましい。なおかつ、マグネットシート32の磁束密度は、20[mT]~60[mT]の範囲にするのが好ましい。
なお、本実施例においては、現像容器内の現像剤量の変動によって、インダクタンスセンサ47の検知領域の現像剤量密度が変動する場合を例示して、インダクタンスセンサ47によるトナー濃度の誤検知の抑制について説明した。しかし、現像装置4の駆動速度、つまりは、第1の搬送スクリュー45aや第2の搬送スクリューの45bの駆動速度の変動によっても、インダクタンスセンサ47の検知領域の現像剤量密度が変動する場合がある。よって、本実施例によれば、インダクタンスセンサ47の検知領域の現像剤量密度を安定させることができるので、画像形成時の現像装置4の駆動速度を複数持つ画像形成装置においても、効果を発揮する。
上述したように、第2の搬送スクリュー45bの回転に同期してリブ31を回転したときに、インダクタンスセンサ47の検知領域に、マグネットシート32による高密度部T1を重ねる構成とすることで、検知領域の磁気穂占有率を上げることができる。さら具体的には、磁気穂占有率がインダクタンスセンサ47の検知領域の7割以上となるマグネットシート32を構成することで、インダクタンスセンサ47の検知範囲における現像剤の密度を安定させることができ、現像剤量が少ないときでもトナー濃度の検知精度の低下を抑制できる。
T …現像剤
T1 …高密度部
1Y、1M、1C、1K …感光ドラム
4Y、4M、4C、4Y …現像装置
31 …リブ
32 …マグネットシート
41 …現像スリーブ
42 …マグネットロール
43 …現像ブレード
44 …現像容器
44a …現像室
44b …攪拌室
44c …隔壁
45a …第1の搬送スクリュー
45b …第2の搬送スクリュー
45b1 …第1の搬送部
45b2 …第2の搬送部
46a、46b …連通口
47 …インダクタンスセンサ
47a …コイル
47b …コイル駆動部
47d …コネクタ
47e …基板
47f …センサ面
48 …羽根
49 …回転軸
51 …CPU
52 …ROM
53 …RAM
54 …トナー補給モータ

Claims (10)

  1. トナーとキャリアとを含む現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体と、
    前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第1室と、
    隔壁によって前記第1室から隔てられた第2室と、
    前記第1室から前記第2室への前記現像剤の移動を許容する第1連通部と、
    前記第2室から前記第1室への前記現像剤の移動を許容する第2連通部と、
    前記第1室に配置され、前記現像剤を前記第2連通部から前記第1連通部に向かう第1の方向に搬送する第1の搬送スクリューと、
    前記第2室に配置され、前記現像剤を前記第1連通部から前記第2連通部に向かう第2の方向に搬送する第2の搬送スクリューと、
    前記第2の搬送スクリューに対向して配置され、前記第2室の前記現像剤の透磁率を検知するためのインダクタンスセンサと、
    を備えた現像装置であって、
    前記インダクタンスセンサは、
    前記現像剤の透磁率を検知する検知部を有し、前記検知部から前記第2の搬送スクリューに向かう方向に1[mm]離れた位置における検知感度が、前記検知部に接した位置に比べて1割以上の検知感度を有しており、
    前記第2の搬送スクリューは、
    回転軸と、
    前記回転軸の外周に螺旋状に形成された羽根と、
    前記インダクタンスセンサの前記検知部に対向する位置に設けられ、前記羽根とは別に前記回転軸の外周に突出して設けられ、前記第2の搬送スクリューの回転に同期して回転するリブと、
    前記リブに設けられ、磁力によって現像剤を担持するマグネット部と、を有し、
    前記マグネット部に担持された現像剤の領域は、前記リブが前記第2の搬送スクリューの回転に同期して回転したときに、前記インダクタンスセンサが前記検知感度を有する領域に重なる、ことを特徴とする現像装置。
  2. 前記リブに設けた前記マグネット部は、担持した現像剤により磁気穂を形成し、
    前記マグネット部に担持された現像剤の磁気穂が、前記インダクタンスセンサが前記検知感度を有する領域を閉める割合を磁気穂占有率としたとき、前記磁気穂占有率が7割以上である、ことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記リブは、前記第2の搬送スクリューの軸方向に沿って直線状に設けられており、
    前記リブに設けた前記マグネット部は、前記第2の搬送スクリューの軸方向の長さが前記インダクタンスセンサが前記検知感度を有する領域の前記軸方向の検知幅の4割以上の長さであり、かつ、前記マグネット部の磁束密度は20~60[mT]である、ことを特徴する請求項1に記載の現像装置。
  4. 前記リブが前記第2の搬送スクリューの回転に同期して回転するとき、前記インダクタンスセンサから出力される信号として、前記第2の搬送スクリューが1回転する間に前記インダクタンスセンサから出力される信号の最大値を用いる、ことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  5. トナーとキャリアとを含む現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体と、
    前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第1室と、
    隔壁によって前記第1室から隔てられた第2室と、
    前記第1室から前記第2室への前記現像剤の移動を許容する第1連通部と、
    前記第2室から前記第1室への前記現像剤の移動を許容する第2連通部と、
    前記第1室に配置され、前記現像剤を前記第2連通部から前記第1連通部に向かう第1の方向に搬送する第1の搬送スクリューと、
    前記第2室に配置され、前記現像剤を前記第1連通部から前記第2連通部に向かう第2の方向に搬送する第2の搬送スクリューと、
    前記第2の搬送スクリューに対向して配置され、前記第2室の前記現像剤の透磁率を検知するためのインダクタンスセンサと、
    を備えた現像装置であって、
    前記インダクタンスセンサは、
    基板上にコイルがパターン印刷された領域であり、前記現像剤の透磁率を検知する検知部を有し、
    前記第2の搬送スクリューは、
    回転軸と、
    前記回転軸の外周に螺旋状に形成された羽根と、
    前記インダクタンスセンサの前記検知部に対向する位置に設けられ、前記羽根とは別に前記回転軸の外周に突出して設けられ、前記第2の搬送スクリューの回転に同期して回転するリブと、
    前記リブに設けられ、磁力によって現像剤を担持するマグネット部と、を有し、
    前記マグネット部が現像剤を担持した領域は、前記リブが前記第2の搬送スクリューの回転に同期して回転したときに、前記インダクタンスセンサの前記検知部による検知領域に重なる、ことを特徴とする現像装置。
  6. 前記リブに設けた前記マグネット部は、担持した現像剤により磁気穂を形成し、
    前記マグネット部に担持された現像剤の磁気穂が、前記インダクタンスセンサの前記検知部による検知領域を閉める割合を磁気穂占有率としたとき、前記磁気穂占有率が7割以上である、ことを特徴とする請求項5に記載の現像装置。
  7. 前記リブは、前記第2の搬送スクリューの軸方向に沿って直線状に設けられており、
    前記リブに設けた前記マグネット部は、前記第2の搬送スクリューの軸方向の長さが前記インダクタンスセンサの前記検知部による検知領域をの前記軸方向の検知幅の4割以上の長さであり、かつ、前記マグネット部の磁束密度は20~60[mT]である、ことを特徴する請求項5に記載の現像装置。
  8. 前記リブが前記第2の搬送スクリューの回転に同期して回転するとき、前記インダクタンスセンサから出力される信号として、前記第2の搬送スクリューが1回転する間に前記インダクタンスセンサから出力される信号の最大値を用いる、ことを特徴とする請求項5に記載の現像装置。
  9. 前記コイルは、前記基板から前記第2の搬送スクリューに向かう方向に重ならないように前記基板上に形成された配線パターンである、ことを特徴とする請求項5に記載の現像装置。
  10. 像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像装置と、を備えた画像形成装置において、
    請求項1から請求項9のいずれか1項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。
JP2022093540A 2022-06-09 2022-06-09 現像装置及び画像形成装置 Pending JP2023180333A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022093540A JP2023180333A (ja) 2022-06-09 2022-06-09 現像装置及び画像形成装置
US18/139,466 US20230400795A1 (en) 2022-06-09 2023-04-26 Developing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022093540A JP2023180333A (ja) 2022-06-09 2022-06-09 現像装置及び画像形成装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023180333A true JP2023180333A (ja) 2023-12-21

Family

ID=89077451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022093540A Pending JP2023180333A (ja) 2022-06-09 2022-06-09 現像装置及び画像形成装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230400795A1 (ja)
JP (1) JP2023180333A (ja)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11143209A (ja) * 1997-11-13 1999-05-28 Konica Corp 現像装置のトナー濃度検出装置
JP5424912B2 (ja) * 2010-01-26 2014-02-26 キヤノン株式会社 画像形成装置
JP7192289B2 (ja) * 2018-07-27 2022-12-20 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 現像装置及び画像形成装置
JP2023180332A (ja) * 2022-06-09 2023-12-21 キヤノン株式会社 現像装置及び画像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20230400795A1 (en) 2023-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4438050B2 (ja) 画像形成装置
JP5409086B2 (ja) 現像装置
CN106483798A (zh) 显影设备
US10175610B2 (en) Developing device having toner content detection
US20230400791A1 (en) Developing device
JP4634287B2 (ja) 現像装置
JP2019138981A (ja) 画像形成装置
JP4822822B2 (ja) 画像形成装置
JP2023180333A (ja) 現像装置及び画像形成装置
KR20180127926A (ko) 반송 스크류 및 현상 장치
JP2019184984A (ja) 現像剤収容装置、現像装置
JP2005156639A (ja) 現像装置及びこれを用いた静電記録装置
JP2024035999A (ja) 画像形成装置
US20210063914A1 (en) Developing device
US10139771B2 (en) Image forming apparatus
JP5103143B2 (ja) 透磁率検知装置及び画像形成装置
JP2024039739A (ja) 画像形成装置
US20170343926A1 (en) Developing device
JP2024023031A (ja) 現像装置及び画像形成装置
JP2005017713A (ja) 画像形成装置
JP2004157186A (ja) 現像剤補給方法
JP2003280356A (ja) 画像形成装置
JP2008129422A (ja) 現像装置及びこれを用いた画像形成装置
JP2006047777A (ja) 現像剤補給手段、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
JP2020201300A (ja) 現像装置及び搬送スクリュ