JP5294049B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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として、縦搬送方式のものが知られている。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。図１は、撹拌パドルの一例を示す構成図である。同図において、撹拌パドル２０６は、回転軸部材２０６ａと、これの周面上に立設せしめられた複数のパドル２０６ｂとを有している。個々のパドル２０６ｂは、それぞれ回転軸部材２０６ａ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２０６ｂが回転軸部材２０６ａの周面上に放射状に配設されている。それぞれのパドル２０６ｂ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２０６ｂの回転に伴って、全体として回転軸部材２０６ａ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。図２は、多重円盤部材の一例を示す斜視図である。同図において、多重円盤部材３０６は、棒状の回転軸部材３０６ａ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３０６ｂとを有している。個々の傾斜円盤３０６ｂは、それぞれ回転軸部材３０６ａ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３０６ａ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３０６ｂ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２０６や多重円盤部材３０６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。

なお、撹拌パドルと多重円盤部材との両方を用いる現像装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。
特開２００４−２１２５７３号公報

撹拌パドル、多重円盤部材の何れにおいても、透磁率センサ等からなるトナー濃度センサを固定することは困難であるため、トナー濃度センサについては、パドルや傾斜円盤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、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の不足に起因してトナー濃度の検知精度を低下させ易いという問題がある。

具体的には、現像剤中に含まれるトナーは、流動性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で、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。例えば、図３は、透磁率センサの出力とトナー濃度との関係を示すグラフであり、菱形のプロット点で結ばれたグラフは、現像剤中のトナーの撹拌時間が適切である場合における同関係を示している。また、矩形のプロット点で結ばれたグラフは、現像剤中のトナーの撹拌時間が過剰である場合における同関係を示している。現像剤中のトナーの撹拌時間が過剰である場合には、適切である場合に比べて、透磁率センサの出力電圧値が高くなっていることがわかる。これは、過剰に撹拌されたトナーでは、トナー粒子表面からの外添剤の脱落によってトナーの流動性が著しく低下したことで、トナーの嵩が低下して現像剤の透磁率が高くなったためである。通常の画像面積率の画像を連続出力している限りは、ある程度の量のトナーが消費され、且つその分だけトナーが補給されることで、現像剤中のトナーが適切に入れ替わるため、過剰に撹拌されてしまうトナー粒子はそれほど発生しない。ところが、低画像面積率の画像を連続出力した場合には、入れ替わるトナーの量が非常に少なくなることから、過剰に撹拌されてしまうトナー粒子が多く発生してトナーの嵩が通常よりも大きくなってしまう。このため、同図において矩形のプロット点で結ばれたグラフのような特性を示すことがある。また、通常の画像面積率の連続出力であっても、環境変動などが起こると、トナー濃度が一定であるにもかかわらず、トナーの嵩が変化してセンサ出力値に変化をきたすことがある。

透磁率センサの検知面の近傍にある現像剤を検知面に強く押圧すれば、トナーの嵩がトナー濃度に見合ったものになるため、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、従来の装置においては、現像剤を透磁率センサの検知面に強く押圧することが困難であった。これは次に説明する理由による。即ち、例えば図１に示した撹拌パドル２０６の場合、図示のように、透磁率センサ２１０をパドル２０６ｂの先端に近接させて配設し、その検知面とパドル２０６ｂの回転軌道の外縁との間に存在する現像剤のトナー濃度を検知させる。パドル２０６ｂの回転軌道の外縁よりも内側に存在する現像剤は、パドル２０６ｂによって機械的且つ強制的に公転せしめられる。これに対し、パドル２０６ｂの回転軌道の外縁よりも外側に存在する現像剤は、パドル２０６ｂによって機械的且つ強制的に公転せしめられることはない。但し、回転軌道の近傍に位置している現像剤は、回転軌道の外縁の内側でパドル２０６ｂとともに活発に公転する現像剤と摺擦するため、ゆっくりと公転する。透磁率センサ２１０は、このようにゆっくりと公転する現像剤の透磁率を検知することになる。かかる現像剤の厚みが、パドル２０６ｂの回転軌道の外縁と、透磁率センサ２１０の検知面との間のクリアランスよりも大きければ、クリアランス内に進入した現像剤の圧力は進入前よりも少しだけ高まる。しかし、トナーの嵩を十分に小さくする程の圧力ではない。これは、クリアランス内に進入した現像剤の一部が、次のような挙動をとるからである。即ち、クリアランス内に留まらずに、パドル２０６ｂの回転軌道の外縁よりも内側に存在する現像剤を押しのけて回転軌道の外縁よりも内側に進入して、パドル２０６ｂの回転に伴ってＴセンサ２１０との対向領域から迅速に待避せしめられるのである。この結果、透磁率センサ２１０の検知面の近傍における現像剤の圧力を十分に高めることができずに、トナー濃度の検知精度の低下を十分に抑えることができていなかった。

図１に示した撹拌パドル２０６において、透磁率センサ２１０の検知面の近傍における現像剤の圧力を十分に高めることができない理由について説明したが、図２に示した多重円盤部材３０６においても、同様の理由により、現像剤の圧力を不足させ易い。

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、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を従来よりも抑えることができる現像剤搬送装置等を提供することである。

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複数の立設部材とを具備する現像剤搬送部材と、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少なくとも上記トナー濃度検知手段との対向領域に、上記回転軸部材を中心にして公転する箱状の構造体であって、６つの壁面に囲まれる箱構造におけるそれら６つの壁面のうち、自らの公転軌道よりも外側に存在する現像剤に対面する壁面と、自らよりも公転方向の上流側に存在する現像剤に対面する壁面とを具備せずに、且つ他の４つの壁面を具備する構造体である箱状構造体を設け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、上記現像剤搬送部材として多重円盤部材を用い、該多重円盤部材における複数の傾斜円盤の間に、上記箱状構造体を設け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、上記箱状構造体における公転方向上流側の容積を下流側の容積よりも大きくしたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１の現像剤搬送装置において、上記箱状構造体における上記回転軸部材に対面する壁面を平面にし、該平面における公転方向の上流側から下流側に向けての延在方向に沿った仮想線と、該回転軸部材の中心から法線方向に延びる仮想線とのなす角度を、９０［°］よりも大きくしたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１の現像剤搬送装置において、上記箱状構造体における上記回転軸部材に対面する壁面を、公転方向の両端箇所よりも中央箇所が公転軌道の外側に向けて突出する曲面にし、該回転軸部材の中心から法線方向に延びる仮想線と、該曲面における公転方向の上流側から下流側に向けての曲線の該仮想線に対する接線とのなす角度を、９０［°］よりも大きくしたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかの現像剤搬送装置において、上記立設部材の回転軌道の外縁よりも外側に突出しながら回転するのに伴って、所定の回転角度範囲で上記トナー濃度検知手段の検知面に摺擦する摺擦部材を、上記現像剤搬送部材に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項７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６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８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７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９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７の現像装置を用いたことを特徴とするものである。

これらの発明においては、現像剤搬送部材に設けられた箱状構造体が、現像剤搬送部材の回転軸部材を中心にして公転する。この箱状構造体は、自らの公転に伴って、自らの公転軌道よりも外側に存在する現像剤や、自らよりも公転方向の上流側に存在する現像剤を自らの内部に現像剤を受け入れる。この受け入れによって自らの内部に収容した現像剤については、自らの公転に伴って、トナー濃度検知手段の検知面との対向領域に搬送する。このとき、自らの内部に収容している現像剤を、自らの公転軌道よりも外側に存在する現像剤に摺擦させるのに伴って、後者の現像剤を公転軌道に沿って移動させて、トナー濃度検知手段の検知面と、自らの公転軌道との間のクリアランス内に進入させる。クリアランス内に進入した現像剤の一部は、クリアランス内に留まらずに、箱状構造体の内部に存在する現像剤を押しのけて箱状構造体の内部に進入しようとする。しかし、箱状構造体の内部に存在している現像剤は、箱状構造体の内壁により、回転軸部材に向けての移動や、公転軸線方向に向けての移動が阻止されるので、箱状構造体の内部に進入してこようとする現像剤に追従して回転軸部材に向けて移動したり、公転軸線方向に向けて移動したりといった挙動をとることができない。このため、箱状構造体とトナー濃度検知手段の検知面との対向領域では、クリアランス内から箱状構造体の内部に進入しようとする現像剤が、箱状構造体の内部に存在する現像剤によって検知面に向けて強く押し返される。これにより、クリアランス内の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トナー濃度の検知精度の低下を従来よりも抑えることができる。
また、これらの発明においては、箱状構造体が、自らの公転軌道よりも外側に存在する現像剤に対面する壁面を具備しておらず、その壁面に対応する箇所が開放している。また、自らよりも公転方向の上流側に存在する現像剤に対面する壁面も具備しておらず、その壁面に対応する箇所も開放している。そして、自らの公転に伴って、自らの公転軌道よりも外側に存在する現像剤や、自らよりも公転方向の上流側に存在する現像剤を自らの内部に現像剤を受け入れることが可能である。この受け入れによって自らの内部に収容した現像剤については、自らの公転に伴って、トナー濃度検知手段の検知面との対向領域に搬送する。このとき、自らの内部に収容している現像剤を、自らの公転軌道よりも外側に存在する現像剤に摺擦させるのに伴って、後者の現像剤を公転軌道に沿って移動させて、トナー濃度検知手段の検知面と、自らの公転軌道との間のクリアランス内に進入させる。クリアランス内に進入した現像剤の一部は、クリアランス内に留まらずに、箱状構造体の内部の現像剤を押しのけて箱状構造体の内部に進入しようとする。しかし、箱状構造体の内部の現像剤は、箱状構造体に具備される４つの壁面により、回転軸部材に向けての移動や、公転軸線方向に向けての移動が阻止されるので、箱状構造体の内部に進入してこようとする現像剤に追従して回転軸部材に向けて移動したり、公転軸線方向に向けて移動したりといった挙動をとることができない。このため、箱状構造体とトナー濃度検知手段の検知面との対向領域では、クリアランス内から箱状構造体の内部に進入しようとする現像剤が、箱状構造体の内部に存在する現像剤によって検知面に向けて強く押し返される。これにより、クリアランス内の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トナー濃度の検知精度の低下を従来よりも抑えることができる。

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４は、この複写機を示す概略構成図である。同図において、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５は、感光体１２とその周辺構成を示す拡大構成図である。同図において、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。そして、第１現像ロール１０３、第２現像ロール１０４、撹拌パドル１０５、多重円盤部材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多重円盤部材１０６上に落下する。多重円盤部材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多重円盤部材１０６などとの摺擦によって摩擦帯電せしめられる。

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、例えば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例えば−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、多重円盤部材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。

多重円盤部材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、多重円盤部材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６は、現像器１０１の多重円盤部材１０６を示す斜視図である。多重円盤部材１０６は、棒状の回転軸部材１０６ａ、立設部材たる傾斜円盤１０６ｂ、リブ１０６ｄ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。

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、４つのリブ１０６ｄが回転軸部材１０６ａを中心にして互いに９０［°］ずつ位相ずれ位置で傾斜円盤間を架橋しているが、同図においては、４つのリブ１０６ｄのうち、２つだけが示されている。

図７は、多重円盤部材１０６における軸線方向の全領域のうち、Ｔセンサと対向する領域（以下、センサ対向領域）を拡大して示す拡大斜視図である。また、図８は、多重円盤部材１０６のセンサ対向領域を示す横断面図である。また、図９は、多重円盤部材１０６のセンサ対向領域を示す部分側面図である。多重円盤部材１０６センサ対向領域において、回転軸部材１０６ａを中心にして互いに９０［°］ずつ位相ずれした位置にある４つのリブ１０６ｄのうち、１つには、箱状構造体１０６ｃが回転軸部材１０６ａを中心にして公転するようにリブ１０６ｄに一体形成されている。この箱状構造体１０６ｃは、６つの壁面に囲まれる箱構造における６つの壁面のうち、自らの公転軌道よりも外側に存在する現像剤に対面する壁面と、自らよりも公転方向の上流側に存在する現像剤に対面する壁面とを有していない。但し、その他の４つの壁面については有している。具体的には、回転軸部材１０６ａに対面する壁面を具備する底壁Ｗａ１と、自らよりも公転方向の下流側に存在する現像剤に対面する壁面を具備する後壁Ｗａ４と、互いに所定の距離をおいて公転軸線方向に対面している２つの側壁Ｗａ２及びＷａ３とを有している。

これら４つの壁を有する箱状構造体１０６は、自らの公転軌道よりも外側に存在する現像剤に対面する壁面を具備する上壁を有していないことから、図示のように、公転軌道の外側を臨む箇所が開放している。また、自らよりも公転方向の上流側に存在する現像剤に対面する壁面を具備する前壁を有していないことから、図示のように、自らよりも公転方向の上流側を臨む箇所も開放している。このため、自らの公転に伴って、自らの公転軌道よりも外側に存在する現像剤や、自らよりも公転方向の上流側に存在する現像剤を自らの内部に現像剤を受け入れることが可能である。

先に図５に示したように、多重円盤部材１０６の周囲においては、現像剤の上面レベルを多重円盤部材１０６の鉛直方向の上端よりも下方に位置させるように、現像器１０１の内部構造や現像剤収容量が設定されている。つまり、多重円盤部材１０６が現像剤によって埋め尽くされることはなく、多重円盤部材１０６の鉛直方向の上端側は常に現像剤の上面レベルよりも上方にある。

多重円盤部材１０６の回転に伴う公転により、箱状構造体１０６ｃが現像剤の上面レベルよりも上側に移動したときには、箱状構造体１０６ｃ内の現像剤が遠心力によって箱状構造体１０６ｃの外部に排出される。また、箱状構造体１０６ｃが現像剤の上面レベルよりも下側に移動したときには、箱状構造体１０６ｃの内部に現像剤が受け入れられる。箱状構造体１０６ｃは、この受け入れによって自らの内部に収容した現像剤を、自らの公転に伴って、Ｔセンサ（図４の１０９）の検知面との対向領域に搬送する。このとき、自らの内部に収容している現像剤を、自らの公転軌道よりも外側に存在する現像剤に摺擦させるのに伴って、後者の現像剤を公転軌道に沿って移動させて、Ｔセンサの検知面と、自らの公転軌道との間のクリアランス内に進入させる。クリアランス内に進入した現像剤の一部は、クリアランス内に留まらずに、箱状構造体１０６ｃの内部の現像剤を押しのけて箱状構造体１０６ｃの内部に進入しようとする。しかし、箱状構造体１０６ｃの内部の現像剤は、箱状構造体１０６ｃに具備される底壁Ｗａ１により、回転軸部材１０６ａに向けての移動が阻止される。また、箱状構造体１０６ｃに具備される２つの側壁Ｗａ２，Ｗａ３により、公転軸線方向に向けての移動が阻止される。また、箱状構造体１０６ｃに具備される後壁Ｗａ４により、公転方向上流側から下流側に向けての移動が阻止される。更には、箱状構造体１０６ｃよりも公転方向の上流側に存在する現像剤に突き当たることで、公転方向の下流側から上流側に向けての移動が阻止される。これらの結果、箱状構造体１０６ｃの内部に進入してこようとする現像剤に追従して回転軸部材１０６ａに向けて移動したり、公転軸線方向に向けて移動したり、公転方向に沿って移動したりといった挙動をとることができない。このため、箱状構造体１０６ｃとＴセンサの検知面との対向領域では、クリアランス内から箱状構造体１０６ｃの内部に進入しようとする現像剤が、箱状構造体１０６ｃの内部に存在する現像剤によって検知面に向けて強く押し返される。これにより、クリアランス内の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トナー濃度の検知精度の低下を従来よりも抑えることができる。

Ｔセンサからの出力電圧値は、多重円盤部材１０６の１回転あたりにおいて、回転角度に応じて変化する。具体的には、多重円盤部材１０６の回転角度が箱状構造体１０６ｃをＴセンサに対向させる角度であるときには、上記クリアランス内の現像剤がＴセンサの検知面に向けて強く押し付けられる。このため、多重円盤部材１０６の回転角度が箱状構造体１０６ｃをＴセンサに対向させない角度であるときに比べて、Ｔセンサからの出力電圧が高くなる。つまり、Ｔセンサからの出力電圧値は、多重円盤部材１０６の１回転あたりにおいて、箱状構造体１０６ｃとＴセンサとが対向するタイミングでピークを迎えるように変動する。制御部は、多重円盤部材１０６の回転周期と、Ｔセンサからの出力電圧値の変動とに基づいて、箱状構造体１０６ｃがＴセンサに対向したタイミングを特定し、そのタイミングにおけるＴセンサからの出力電圧値だけに基づいて、現像剤のトナー濃度を把握するようになっている。これにより、現像剤がＴセンサの検知面に強く押し付けられていないときのＴセンサからの出力電圧値を採用することによるトナー濃度の検知精度の悪化を回避することができる。

次に、実施形態に係る複写機に、より特徴的な構成を付加した各実施例の複写機について説明する。なお、以下に特筆しない限り、各実施例に係る複写機の構成は、実施形態と同様である。
［第１実施例］
図１０は、第１実施例に係る複写機の多重円盤部材１０６のセンサ対向領域を示す拡大斜視図である。この多重円盤部材１０６の箱状構造体１０６ｃにおける２つの側壁Ｗａ２，Ｗａ３は、公転軸線方向に直行する面方向沿ってまっすぐに延びる姿勢ではなく、同面方向から傾いた姿勢をとっている。互いの傾きの方向は逆方向になっている。２つの側壁Ｗａ２，Ｗａ３の距離は、多重円盤部材１０６ｃの公転方向上流側の方が、下流側よりも大きくなっている。これにより、箱状構造体１０６ｃにおける公転方向上流側の容積が下流側の容積よりも大きくなっている。

かかる構成では、箱状構造体１０６ｃにおける公転方向上流側の容積と下流側の容積とを同じにした場合に比べて、次の力が強くなる。即ち、箱状構造体１０６ｃよりも公転方向上流側に位置している現像剤が、箱状構造体１０６ｃ内の現像剤を公転に伴って箱内部に向けて押す力である。これにより、箱状構造体１０６ｃ内の現像剤の圧力がより強くなる。そして、箱状構造体１０６ｃの内部に存在する現像剤が、Ｔセンサの検知面と箱状構造体１０６ｃとの間のクリアランス内から箱状構造体１０６ｃの内部に進入しようとする現像剤の進入をより確実に阻止することができる。

［第２実施例］
図１１は、第２実施例に係る複写機の多重円盤部材１０６のセンサ対向領域を示す横断面図である。箱状構造体１０６ｃにおいて、回転軸部材１０６ａに対面する壁面を具備する下壁Ｗａ１の内壁面は、平面になっている。図中Ｌ１という符号が付された直線は、この平面における公転方向の上流側から下流側に向けての延在方向に沿った仮想線Ｌ１である。また、Ｌ２という符号が付された直線は、回転軸部材１０６ｃの中心から前述の仮想線Ｌ１に向けて法線方向に延びる仮想線Ｌ２である。図示の箱状構造体１０６ｃにおいては、これら仮想線のなす角度θ１を、９０［°］よりも大きくしている。すると、箱状構造体１０６ｃの内部に収容されている現像剤が、箱状構造体１０６ｃよりも公転方向上流側に存在する現像剤によって箱内部に向けて押されると、全体的に下壁Ｗａ１の内壁面に斜めに突き当たりながら、箱状構造体１０６ｃの公転軌道の外側に向けて押し返されるようになる。つまり、箱状構造体１０６ｃが公転すると、箱状構造体１０６ｃ内の現像剤が、箱状構造体１０６ｃとＴセンサの検知面との間のクリアランス内に向けて移動しようとする。よって、クリアランス内に存在する現像剤をより強い力でＴセンサの検知面に押し付けることができる。

［第３実施例］
図１２は、第３実施例に係る複写機の多重円盤部材１０６のセンサ対向領域を示す横断面図である。この多重円盤部材１０６における箱状構造体１０６ｃの下壁Ｗａ１の内壁面は、次のような曲面になっている。即ち、公転方向の両端箇所よりも中央箇所が公転軌道の外側に向けて突出する曲面である。同図において、Ｌ２という符号が付された直線は、回転軸部材１０６ａの中心から法線方向に延びる仮想線である。また、Ｌ３という符号が付された直線は、前述の曲面における公転方向の上流側から下流側に向けての曲線の仮想線Ｌ２に対する接線である。図示の箱状構造体１０６ｃにおいては、これら仮想線Ｌ２と接線Ｌ３とのなす角度θ２を、９０［°］よりも大きくしている。かかる構成においても、第２実施例に係る複写機と同様の作用により、箱状構造体１０６ｃとＴセンサの検知面との間のクリアランス内にある現像剤をより強い力で検知面に押し付けることができる。

［第４実施例］
図１３は、第４実施例に係る複写機の多重円盤部材１０６のセンサ対向領域を示す横断面図である。この多重円盤部材１０６において、回転軸部材１０６ａを中心にして互いに９０［°］ずつ位相ずれ位置にある４つのリブ１０６ｄのうち、箱状構造体１０６ｃが形成されたリブ１０６ｄに対して公転方向上流側で隣り合っているリブ１０６ｄには摺擦部材１０６ｅが固定されている。この摺擦部材は、樹脂やゴムなどの可撓性部材からなり、傾斜円盤１０６ｂの外縁よりも外側に向けて突出している。そして、多重円盤部材１０６とともに回転すると、所定の回転角度範囲において、その先端部を図示しないＴセンサの検知面に摺擦させる。

かかる構成においては、摺擦部材１０６ｅがＴセンサの検知面に摺擦するのに伴って、検知面上の現像剤を掻き取りながら、検知面上に新たな現像剤を搬送する。これにより、検知面上の現像剤を活発に入れ替えることで、現像剤のトナー濃度の変化をより迅速に検知することができる。

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。また、多重円盤部材１０６ではなく、撹拌パドルに箱状構造体を設けた現像装置にも、本発明の適用が可能である。

以上、実施形態や各実施例に係る複写機においては、現像剤搬送部材として多重円盤部材１０６を用い、多重円盤部材１０６における複数の傾斜円盤１０６ｂの間に箱状構造体１０６ｃを設けている。かかる構成においては、傾斜円盤１０６ｂの回転によって円盤間の現像剤を縦搬送しつつ、箱状構造体１０６ｃとＴセンサの検知面との間のクリアランス内に存在する現像剤を、箱状構造体１０６ｃ内の現像剤によって検知面に押し付けることができる。

また、第１実施例に係る複写機においては、箱状構造体１０６ｃにおける公転方向上流側の容積を下流側の容積よりも大きくしている。かかる構成では、既に説明したように、箱状構造体１０６ｃの内部に存在する現像剤により、Ｔセンサの検知面と箱状構造体１０６ｃとの間のクリアランス内から箱状構造体１０６ｃの内部への現像剤の進入をより確実に阻止することができる。

また、第２実施例に係る複写機においては、箱状構造体１０６ｃにおける回転軸部材１０６ａに対面する壁面を具備する下壁Ｗａ１の内壁面を平面にし、その平面における公転方向の上流側から下流側に向けての延在方向に沿った仮想線Ｌ１と、回転軸部材１０６ａの中心から法線方向に延びる仮想線Ｌ２とのなす角度θ１を、９０［°］よりも大きくしている。かかる構成では、既に説明したように、箱状構造体１０６ｃ内の現像剤に対して、箱状構造体１０６ｃとＴセンサの検知面との間のクリアランス内に向けて移動しようとする力を付与して、クリアランス内に存在する現像剤をより強い力でＴセンサの検知面に押し付けることができる。

また、第３実施例に係る複写機においては、回転軸部材１０６ａに対面する壁面を具備する下壁Ｗａ１の内壁面を、公転方向の両端箇所よりも中央箇所が公転軌道の外側に向けて突出する曲面にし、回転軸部材１０６ａの中心から法線方向に延びる仮想線Ｌ２と、曲面における公転方向の上流側から下流側に向けての曲線の仮想線Ｌ２に対する接線Ｌ３とのなす角度θ２を、９０［°］よりも大きくしている。かかる構成においても、第２実施例に係る複写機と同様の作用により、クリアランス内に存在する現像剤をより強い力でＴセンサの検知面に押し付けることができる。

また、第４実施例に係る複写機においては、立設部材たる傾斜円盤１０６ｂの回転軌道の外縁よりも外側に突出しながら回転するのに伴って、所定の回転角度範囲でＴセンサの検知面に摺擦する摺擦部材１０６ｅを、多重円盤部材１０６に設けている。かかる構成では、既に説明したように、検知面上の現像剤を活発に入れ替えて、現像剤のトナー濃度の変化をより迅速に検知することができる。

撹拌パドルの一例を示す構成図。 多重円盤部材の一例を示す斜視図。 透磁率センサの出力とトナー濃度との関係を示すグラフ。 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多重円盤部材を示す斜視図。 同多重円盤部材におけるセンサ対向領域を示す拡大斜視図。 同多重円盤部材におけるセンサ対向領域を示す横断面図。 同多重円盤部材におけるセンサ対向領域を示す部分側面図。 第１実施例に係る複写機の多重円盤部材のセンサ対向領域を示す拡斜視図。 第２実施例に係る複写機の多重円盤部材のセンサ対向領域を示す横断面図。 第３実施例に係る複写機の多重円盤部材のセンサ対向領域を示す横断面図。 第４実施例に係る複写機の多重円盤部材のセンサ対向領域を示す横断面図。

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：多重円盤部材（現像剤搬送部材）
１０６ａ：回転軸部材
１０６ｂ：傾斜円盤（立設部材）
１０６ｃ：箱状構造体
１０６ｄ：リブ
１０９：Ｔセンサ（トナー濃度検知手段）

Claims (9)

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複数の立設部材とを具備する現像剤搬送部材と、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少なくとも上記トナー濃度検知手段との対向領域に、上記回転軸部材を中心にして公転する箱状の構造体であって、６つの壁面に囲まれる箱構造におけるそれら６つの壁面のうち、自らの公転軌道よりも外側に存在する現像剤に対面する壁面と、自らよりも公転方向の上流側に存在する現像剤に対面する壁面とを具備せずに、且つ他の４つの壁面を具備する構造体である箱状構造体を設け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、
   上記現像剤搬送部材として多重円盤部材を用い、該多重円盤部材における複数の傾斜円盤の間に、上記箱状構造体を設け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、
   上記箱状構造体における公転方向上流側の容積を下流側の容積よりも大きくしたことを特徴とする現像剤搬送装置。
4. 請求項１の現像剤搬送装置において、
   上記箱状構造体における上記回転軸部材に対面する壁面を平面にし、該平面における公転方向の上流側から下流側に向けての延在方向に沿った仮想線と、該回転軸部材の中心から法線方向に延びる仮想線とのなす角度を、９０［°］よりも大きくしたことを特徴とする現像剤搬送装置。
5. 請求項１の現像剤搬送装置において、
   上記箱状構造体における上記回転軸部材に対面する壁面を、公転方向の両端箇所よりも中央箇所が公転軌道の外側に向けて突出する曲面にし、該回転軸部材の中心から法線方向に延びる仮想線と、該曲面における公転方向の上流側から下流側に向けての曲線の該仮想線に対する接線とのなす角度を、９０［°］よりも大きくしたことを特徴とする現像剤搬送装置。
6. 請求項１乃至５の何れかの現像剤搬送装置において、
   上記立設部材の回転軌道の外縁よりも外側に突出しながら回転するのに伴って、所定の回転角度範囲で上記トナー濃度検知手段の検知面に摺擦する摺擦部材を、上記現像剤搬送部材に設けたことを特徴とする現像剤搬送装置。
7. 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６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。
8. 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７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。
9. 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７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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