JP3434118B2

JP3434118B2 - 現像剤撹拌装置

Info

Publication number: JP3434118B2
Application number: JP08001296A
Authority: JP
Inventors: 俊川嶋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1996-04-02
Publication date: 2003-08-04
Anticipated expiration: 2016-04-02
Also published as: JPH09269638A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やファクシ
ミリ、プリンタなどに用いられる乾式２成分現像剤を用
いる現像装置の現像剤撹拌装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に静電式画像形成装置は次のような
プロセスで印字を行なっている。すなわち、図１１に示
すように、帯電器２によって感光体ドラム１の表面を均
一に例えば（＋）帯電し、露光部３による光照射で感光
体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。感光体ドラム
１の回転に応じてこの静電潜像を、現像装置４と対向す
る位置を通過させる。この通過に際して（−）帯電のト
ナーが付着し、静電潜像がトナー像として可視像化され
る。この可視像は、タイミングを合わせて搬送されてき
た記録紙９上に、転写器５の働きにより転写される。転
写されたトナー像は定着装置６を通過する際に記録紙９
上に固着される。一方、転写処理後の感光体ドラム１上
の潜像電荷は除電器７によって除電され、転写されずに
感光体ドラム１上に残った残留トナーはクリーニング装
置８によって除去される。以上の一連のプロセスを繰り
返すことにより連続的に印字が行なわれる。

【０００３】このような静電式画像形成装置において、
現像装置４ではトナーとキャリアからなる乾式２成分現
像剤が用いられている。現像装置４では次のような動作
がなされる。図１１において簡略化して示された現像装
置４は、例えば図１２に示すような構造をしている。図
１２において、現像ホッパ１０に貯蔵されたトナーとキ
ャリアとからなる乾式の２成分現像剤は、撹拌ローラ１
１によって撹拌されながら帯電し、現像スリーブ１２に
供給されて該現像スリーブ１２上に磁気ブラシを形成す
る。当該磁気ブラシは、現像スリーブ１２に保持されな
がら、現像剤規制部材であるドクターブレード１３を通
過する際に量や高さを規制される。

【０００４】ドクターブレード１３を通過したこの磁気
ブラシは、現像スリーブ１２と感光体ドラム１との対向
近接部位により形成されている現像領域１４に搬送され
る。この現像領域において、前記撹拌ローラ１１の回転
により撹拌された際、または前記ドクターブレード１３
を通過の際に摩擦帯電されたトナーが、その帯電極性と
逆極性に帯電された感光体ドラム１上の静電潜像に引き
寄せられて付着し、現像されるのである。

【０００５】図１２において、撹拌ローラ１１および現
像スリーブは現像ホッパ１０内にあり、この現像ホッパ
１０の内壁部には、撹拌ローラ１１の回転域に臨ませて
キャリアに対するトナーの濃度を検知するための磁気セ
ンサ１７のセンサ面１７ａが位置している。磁気センサ
１７は、現像剤中のキャリアの透磁率を検出するもの
で、この磁気センサ１７の出力からトナー濃度を知るこ
とができる。

【０００６】当該現像によってトナーを消費し、キャリ
アに対する割合が減りトナー濃度が所定の基準値より低
くなったことが検知されると、現像剤に対してトナー補
給装置１５からフレッシュトナーが補給される。このフ
レッシュトナーは現像装置内の現像剤とともに、現像剤
撹拌用回転体としての撹拌ローラ１１で撹拌され、逐次
現像に供される。

【０００７】このように、撹拌ローラ１１は良好な画像
を得るためにトナー補給装置によって補給されたトナー
を現像剤中に均一に分散してトナーとキャリアの摩擦帯
電を促したり、現像剤中の濃度偏差をなくすようにトナ
ーを拡散することを主な目的とするが、現像剤中のトナ
ー濃度を磁気センサによって検知している場合、この撹
拌作用によっていくつかの問題を生ずる。

【０００８】磁気センサ１７は前記したように、トナー
濃度の変化、すなわち、トナーとキャリアの混合比率の
変化はそのまま、現像剤の透磁率の変化として現れるこ
とから、濃度検知を行なう磁気センサ１７はこの透磁率
変化を電圧の変化として検出するものであり、通常、現
像剤が貯蔵されている現像ホッパ内壁面からセンサ検知
面を覗かせるような形で設置される。そして、繰り返し
行なわれるトナー補給と撹拌作用によって刻々と変化す
る現像剤のトナー濃度を連続的に検出する。

【０００９】図１３に示すように、撹拌ローラ１１は前
述したような撹拌作用を行なうために回転軸１１ａの周
りに、楕円形の撹拌羽根１１ｂを所定のピッチで多数配
置した構成をしている。撹拌羽根１１ｂはその楕円の長
軸が回転軸の軸線Ｏ−Ｏに対して角度θの傾きを有して
いて、軸方向からみたときに真円形状に見える。この撹
拌羽根１１ｂの回転に応じて現像ホッパ１０内で現像剤
の撹拌と現像スリーブ１２に対する現像剤の循環搬送が
行なわれる。撹拌羽根１１ｂは現像ホッパ１０内の現像
剤全体を撹拌するため、その外周は現像ホッパ１０の内
壁面に近接して配置されている。

【００１０】このため、撹拌羽根１１ｂがセンサ１７の
検知範囲を繰り返し通過することによる影響と、撹拌作
用より現像剤に疎密ができることによる影響で、センサ
出力電圧は図１５においてある濃度に対する真の出力値
αから上下に振れる出力の周期的変化、所謂リップルが
生じ、そのリップル範囲内ではその電圧が現在のトナー
濃度に対応した真の値なのかが分からない。また、現像
剤が掻き混ぜられながらセンサ１７ａ面を次々と通過す
ることでセンサ面１７ａに検知精度を鈍らせる表層がで
き、同じトナー濃度でも経時で出力電圧が変わってしま
い、トナー濃度を正確に把握できないう不具合を生じる
こともある。

【００１１】そこで、従来、センサ面１７ａに対向する
領域での現像剤の疎密、現像剤の連続かつ激しいセンサ
面通過、撹拌羽根の直接の出力電圧への影響、を緩和す
るためセンサ面１７ａに対向する部分の撹拌羽根１１ｂ
を、該センサ面１７ａに対向する部分以外の撹拌羽根１
１ｂに比べて羽根の大きさを小さく形成し、あるいは完
全に削除した構成とする対応がなされていた。図１４に
センサ面１７ａに対向する部分の撹拌羽根１１ｂを完全
に削除した例を示す。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、センサ面に対
応する部分の羽根を小型化し、あるいは図１４に示すよ
うに完全に削除すると、センサ周辺の現像剤の搬送力が
弱まるため、センサ周辺の現像剤の入替えがなされにく
くなり、また、高濃度時にはトナーが滞留しやすくな
る。このため、図１６に示す特性に従うセンサ特性上、
センサ面近傍だけが他の部位と比べてトナー濃度が高く
なることから、センサ出力は低出力となり正確なトナー
濃度を検出できないといった問題を生じ易くなる。

【００１３】そこで、請求項１〜請求項４記載の発明で
はセンサ近傍での現像剤の滞留による影響を小さくし、
センサによるトナー濃度検出を正確に行なうことのでき
る現像剤撹拌装置を提供することを目的とする。

【００１４】また、請求項５記載の発明では、現像剤の
入れ替えを促進してより正確な濃度検知を行なうことの
できる現像剤撹拌装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、（１）．多数の楕円板による攪拌羽根を所定ピッチで
回転軸の軸線に対して傾けて設けた攪拌ローラ又は回転
軸の周りに螺旋羽根による攪拌羽根を巻き付けてなる撹
拌ローラを現像ホッパ内に設け、前記撹拌羽根を回転す
ることにより前記現像ホッパ内の乾式２成分現像剤を撹
拌して現像に供し、前記撹拌羽根の回転域に臨ませて設
けた磁気センサによりトナー濃度を検知し、トナーの不
足が生じたら適宜補給して撹拌するようにした現像剤撹
拌装置であって、前記磁気センサが現像剤中のキャリア
の透磁率を電圧の変化として検出するものであり、前記
撹拌ローラの前記磁気センサのセンサ面と対向する部分
の前記撹拌羽根を、前記センサ面と対向する部分以外の
前記撹拌羽根に比べて羽根の大きさを小さく形成し、あ
るいは完全に削除した構成とした現像剤撹拌装置におい
て、前記撹拌ローラの前記センサ面と対向する部分に、
前記センサ面よりも小さな前記回転軸方向の幅を持ちか
つ、前記回転軸の半径方向に突出した、前記センサ面上
の現像剤入れ替え促進・トナー滞留防止のための突起を
１つ以上設けた（請求項１）。

【００１６】（２）．（１）記載の現像剤撹拌装置にお
いて、前記撹拌羽根は楕円板を前記回転軸に対して傾け
て間隔をおいて設けたものとした（請求項２）。

【００１７】（３）．（１）記載の現像剤撹拌装置にお
いて、前記撹拌羽根は螺旋羽根からなるものとした（請
求項３）。

【００１８】（４）．（１）記載の現像剤撹拌装置にお
いて、前記撹拌羽根は１／２楕円板を前記回転軸に対し
て傾けて間隔をおいて設けたものとした（請求項４）。

【００１９】（５）．（１）、（２）、（３）または
（４）記載の現像剤撹拌装置において、前記突起には、
前記回転軸線に対して傾斜した面を形成した（請求項
５）。

【００２０】

【発明の実施の形態】

（一）．請求項１に対応した説明（ａ）．撹拌羽根として楕円板を用いた撹拌ローラの場
合（請求項２）図１において、撹拌ローラ１１上であって、センサ面１
７ａと対向した部位、つまり、撹拌羽根１１ｂが削除さ
れた部位の回転軸１１ａに該回転軸１１ａの半径方向に
突出した突起１８を設けている。この突起１８の高さは
センサ面１７ａにぶつからない範囲でセンサ面１７ａに
近い寸法とする。ここで、突起１８が合成樹脂など非磁
性体で形成される場合には特にいえることであるが、該
突起１８がセンサ面１７ａ近傍の現像剤中、つまり、磁
性体からなるキャリアと混在しているトナー中を通過す
る際には、該突起１８が存在する場合と、存在しない場
合とで透磁率が変化し、センサ出力は図１５に示す如き
リップルとなって現れることが考えられる。そこで、回
転軸の軸方向での該突起１８の幅Ｂは、回転軸の軸方向
でのセンサ面１７ａの直径Ｃより小さく設定しておく。

【００２１】このように突起１８の幅Ｂをセンサ面１７
ａの直径よりも小さくすることで、突起１８のセンサ面
上通過が原因で起こるリップルや突起１８の現像剤掻き
乱しによる現像剤疎密が原因で起こるリップルを最小限
に抑えることができ、センサ面１７ａ相当の位置に突起
を設けているので現像剤の入替えが促進され、トナーの
滞留を防止することができるので、経時にわたって非常
に正確なトナー濃度を検出することができる。

【００２２】（ｂ）．撹拌羽根として螺旋羽根を用いた
撹拌ローラの場合（請求項３）撹拌ローラとしては、回転軸の周りに螺旋羽根を巻き付
けた如き構造の、所謂スクリューコンベアを用いるもの
がある。このタイプは、単に現像剤は撹拌するだけでな
く、回転軸の方向に現像剤を送りながら撹拌する機能を
有するもので、図２に示すような構成の現像装置に用い
られる。

【００２３】図２を参照するに、符号１０１は現像装置
の現像剤の筐体、符号１０２は現像スリーブ、符号１０
３は現像剤を貯蔵する現像ホッパ、符号１０４は現像ホ
ッパを二分し、かつ、その両端から切り欠いてある仕切
板、符号１０５、符号１０６はそれぞれ、その回転によ
って現像剤を一方向に搬送する撹拌ローラを示す。これ
らの撹拌ローラ１０５、１０６は図からわかるとおり、
それぞれ回転軸１０５ａ，１０６ａの周りに螺旋羽根１
０５ｂ，１０６ｂを一体的に巻き付けた如き構造のスク
リューコンベアであり、その回転により現像剤を撹拌し
つつ回転軸の軸方向に搬送する機能を有する。本例にお
いても、前記例と同じトナー濃度検知用の磁気センサ１
７を現像ホッパ１０３の内壁に設けている。その設定位
置は、撹拌羽根である螺旋羽根１０６ｂの回転域に臨ま
せた位置である。

【００２４】撹拌ローラ１０５、１０６は、図示しない
駆動装置によって回転させられると、現像剤を互いに逆
方向に搬送するようになっており、現像剤は矢印で示す
ように循環するようになっている。また、現像動作によ
って消費されたトナーは図示しないトナー補給装置によ
って新しいトナーが補給部１０８に補給され、撹拌ロー
ラ１０６の回転によって順次、現像ホッパに搬送されて
現像剤に取り込まれるようになっている。

【００２５】本例では丁度、磁気センサ１７のセンサ面
１７ａと対向する部分の螺旋羽根１０６ｂを完全に削除
したものになっているが、この他に、当該部分につい
て、螺旋羽根の高さを低く形成することもできる。何れ
にせよ、センサ面１７ａと対向した回転軸１０６ａの部
分に、前記図１において説明したと同じ態様で突起１９
を設ける。この突起１９の高さはセンサ面１７ａにぶつ
からない範囲でセンサ面１７ａに近い高さに設定する。
また、回転軸の軸方向での該突起１９の幅Ｂは、回転軸
の軸方向でのセンサ面１７ａの直径Ｃより小さく設定し
ておく。このようにすることで、前記（ａ）で述べたと
同様にリップル問題や、検出値の経時変化の問題を緩和
若しくは解消することができる。

【００２６】（ｃ）．撹拌羽根として１／２楕円板を用
いた撹拌ローラの場合（請求項４）本例は、前記図２における撹拌ローラ１０５、１０６に
代えて、図３（ａ）、（ｂ）に示すように撹拌ローラ２
０５、２０６を設けたものである。図３（ｂ）は図３
（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。本例におい
て、撹拌ローラ２０５、２０６以外の構成は、前記図２
におけると同じであり、同じ部材には同じ符号を付し説
明を省略する。撹拌ローラ２０５、２０６は図からわか
るとおり、それぞれ回転軸２０５ａ，２０６ａの周りに
撹拌羽根としての１／２楕円板２０５ｂ，２０６ｂを一
定のピッチで多数固定した構造であり、これら１／２楕
円板２０５ｂ，２０６ｂの具体的な形状及び配置態様
は、図１における撹拌羽根１１ｂをその楕円の長軸を境
に半分を削除した如きもので構成され、回転軸２０５ａ
に対する傾きと、回転軸２０６ｂに対する傾きは、互い
に逆の向きとなっていて、回転に応じて図３（ａ）に矢
印で示すように現像剤を搬送する能力を有する。

【００２７】本例では丁度、磁気センサ１７のセンサ面
１７ａと対向する部分の１／２楕円板２０６ｂを、これ
と相似形でかつ大きさが小さい１／２楕円板におき代え
ている。その上で、丁度センサ面７ａと対向する部位に
位置するこの小さい１／２楕円板２０６ｂ₁に突起２０
を形成した。この突起２０の高さはセンサ面１７ａにぶ
つからない範囲でセンサ面１７ａに近い高さである。ま
た、回転軸２０６ａの軸方向での該突起１９の幅Ｂは、
回転軸２０６ａの軸方向でのセンサ面１７ａの直径Ｃよ
り小さく設定しておく。この様子を図４に斜視図で、図
５に断面図で示す。このようにすることで、前記
（ａ），（ｂ）で述べたと同様にリップル問題や、検出
値の経時変化の問題を緩和若しくは解消することができ
る。

【００２８】なお、センサ面１７ａと対向する位置に小
さい１／２楕円板２０６ｂ₁が存在しない場合がある。
その場合には、図９に示すように、小さい楕円板２０６
ｂ₁’同士の間の回転軸２０６ａに突起２０’を設け
る。この突起２０’が満たす条件は、突起２０に準ず
る。

【００２９】また、撹拌羽根が１／２楕円板でなく、図
１０（ｂ）に示すように、軸方向からみた時に１３５°
の角度で欠如した態様の楕円板２０６ｂ’’で形成され
る場合もある。この場合には、センサ面１７ａに対向す
る部分については、図１０（ａ）に示すように１／２楕
円板２０６ｂ₁’’が羽根の大きさが小さい撹拌羽根と
なる。この場合においては、センサ面１７ａに対向する
位置が２つの１／２楕円板２０６ｂ₁’’間に位置する
場合であれば、図１０（ａ）に示すように１／２楕円板
２０６ｂ₁’’間の回転軸２０６ａに突起２０’’を設
ける。この突起２０’’が満たす条件は、突起２０’に
準ずる。

【００３０】以上の各例における突起の形状は特に限定
はされないが、基本的には図５におけるＹ−Ｙ矢視で示
す突起の軸直角断面として図６（ａ）で示すように、全
体として円柱状をなすもので十分である。また、突起の
個数は、前記各例では、１個であったが、回転軸から放
射状に複数個設けてもよい。また、回転軸方向に複数設
けることもできる。何れにせよ、突起を設けることで、
前記（ａ）、（ｂ）で述べたようにリップルの問題や、
検出値の経時変化の問題を緩和若しくは解消することが
できる。

【００３１】（二）．請求項５に対応した説明以上説明した各突起１８、１９、２０、２０’、２
０’’などに、回転軸の軸線線Ｏ−Ｏに対して傾斜した
面を形成することとしたのが本例である。図５に示す突
起２０の場合について例示すると、図６（ｂ）に示すよ
うに任意の水平面上に突起２０の断面と軸線Ｏ−Ｏとを
投影したとき、軸線Ｏ−Ｏに対して角度Ｄだけ傾いた面
Ｓを突起２０に形成している。斜視図で示せば、図７に
示すようになる。角度θは回転軸の軸線Ｏ−Ｏに対する
１／２楕円板２０６ｂ₁の傾き角度を示す。ここで、セ
ンサ面１７ａに対応する位置が２つの１／２楕円板２０
６ｂ₁間の位置である場合にはこれら２つの１／２楕円
板２０６ｂ₁間の回転軸２０６ａに直接突起２０を設け
ることとなる。その場合の例を図８に示す。これらの例
に準じて、前記各突起１８、１９、２０’、２０’’な
どについても、面Ｓを形成する。

【００３２】このように、突起に面Ｓを設ければ、突起
自体が現像剤をかき乱すだけでなく、現像剤を一方向に
搬送する機能を持つことになるので、センサ面上の現像
剤が入れ替わりやすくなって、さらに正確なトナー濃度
を検出することが可能となる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、従来のよう
に、撹拌ローラの撹拌羽根を、その磁気センサ検知範囲
に相当する部分で削除または小型化しているので、磁気
センサ出力電圧リップルを抑制してセンサ面の表層形成
を防止すると共に、センサ面上に位置するようセンサ面
直径より幅の小さな突起を設けていることでセンサ面上
の現像剤入替え促進・トナー滞留防止がなされるので、
非常に正確なトナー濃度を経時にわたって検出すること
ができる。

【００３４】請求項２記載の発明では、撹拌羽根が楕円
板からなる撹拌ローラを用いた現像剤撹拌装置につい
て、正確なトナー濃度の検出を可能とする。

【００３５】請求項３記載の発明では、撹拌羽根が螺旋
羽根からなる撹拌ローラを用いた現像剤撹拌装置につい
て、正確なトナー濃度の検出を可能とする。

【００３６】請求項４記載の発明では、撹拌羽根が１／
２楕円板からなる撹拌ローラを用いた現像剤撹拌装置に
ついて、正確なトナー濃度の検出を可能とする。

【００３７】請求項５記載の発明では、突起に現像剤流
れを発生されるような傾斜面を設けているので、現像剤
入替えがさらに促進され、より正確なトナー濃度を検出
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】撹拌羽根が楕円板からなる撹拌ローラに対する
突起の形成例を説明した斜視図である。

【図２】撹拌羽根が螺旋羽根からなる撹拌ローラに対す
る突起の形成例を説明した平面図である。

【図３】（ａ）は撹拌羽根が１／２楕円板からなる撹拌
ローラに対する突起の形成例を説明した平面図、（ｂ）
は（ａ）のＸ−Ｘ矢視断面図である。

【図４】撹拌羽根が１／２楕円板からなる撹拌ローラに
対する突起の形成例を説明した斜視図である。

【図５】撹拌羽根が１／２楕円板からなる撹拌ローラに
対する突起の形成例を説明した部分断面図である。

【図６】突起の断面図である。

【図７】突起に設けた傾斜面を説明した斜視図である。

【図８】突起に設けた傾斜面を説明した斜視図である。

【図９】突起の形成例を説明した撹拌ローラの斜視図で
ある。

【図１０】突起の形成例を説明した撹拌ローラの斜視図
である。

【図１１】静電式記録装置のプロセスの概要を説明した
図である。

【図１２】現像装置の要部断面図である。

【図１３】撹拌ローラと磁気センサとの関係を説明した
図である。

【図１４】撹拌ローラと磁気センサとの関係を説明した
図である。

【図１５】リップルを説明した図である。

【図１６】磁気センサの出力とトナー濃度との関係を説
明した図である。

【符号の説明】

１１ｂ撹拌羽根１７ａセンサ面１８突起１９突起２０突起２０’ 突起２０’’ 突起１０６ｂ撹拌羽根２０６ｂ（撹拌羽根としての）１／２楕円板２０６ｂ₁ （撹拌羽根としての）１／２楕円板２０６ｂ₁’ （撹拌羽根としての）１／２楕円板２０６ｂ₁’’ （撹拌羽根としての）１／２楕円板Ｂ突起の幅Ｓ面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 110 G03G 15/08 115 G03G 15/08 507

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の楕円板による攪拌羽根を所定ピッチ
で回転軸の軸線に対して傾けて設けた攪拌ローラ又は回
転軸の周りに螺旋羽根による攪拌羽根を巻き付けてなる
撹拌ローラを現像ホッパ内に設け、前記撹拌羽根を回転
することにより前記現像ホッパ内の乾式２成分現像剤を
撹拌して現像に供し、前記撹拌羽根の回転域に臨ませて
設けた磁気センサによりトナー濃度を検知し、トナーの
不足が生じたら適宜補給して撹拌するようにした現像剤
撹拌装置であって、前記磁気センサが現像剤中のキャリアの透磁率を電圧の
変化として検出するものであり、前記撹拌ローラの前記磁気センサのセンサ面と対向する
部分の前記撹拌羽根を、前記センサ面と対向する部分以
外の前記撹拌羽根に比べて羽根の大きさを小さく形成
し、あるいは完全に削除した構成とした現像剤撹拌装置
において、前記撹拌ローラの前記センサ面と対向する部分に、前記
センサ面よりも小さな前記回転軸方向の幅を持ちかつ、
前記回転軸の半径方向に突出した、前記センサ面上の現
像剤入れ替え促進・トナー滞留防止のための突起を１つ
以上設けたことを特徴とする現像剤撹拌装置。
【請求項２】請求項１記載の現像剤撹拌装置において、
前記撹拌羽根は楕円板を前記回転軸に対して傾けて間隔
をおいて設けたものであることを特徴とする現像剤撹拌
装置。
【請求項３】請求項１記載の現像剤撹拌装置において、
前記撹拌羽根は螺旋羽根からなることを特徴とする現像
剤撹拌装置。
【請求項４】請求項１記載の現像剤撹拌装置において、
前記撹拌羽根は１／２楕円板を前記回転軸に対して傾け
て間隔をおいて設けたものであることを特徴とする現像
剤撹拌装置。
【請求項５】請求項１、請求項２、請求項３または請求
項４記載の現像剤撹拌装置において、前記突起には、
前記回転軸線に対して傾斜した面を形成したことを特徴
とする現像剤撹拌装置。