JP5532397B2 - 現像装置、並びにこれを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる現像装置、並びにこれを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。

従来電子写真方式の画像形成装置においては、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いた現像装置を小型化する手段として、２つの撹拌搬送部材を上下方向に配置し、水平方向の幅を小さくした構成が知られている。この構成は、例えば、上方に配置された第一攪拌搬送部材によって現像剤担持体に現像剤を供給する供給搬送路と、下方に配置された第二攪拌搬送部材によって現像剤担持体から現像剤を回収する回収搬送路とからなる。供給搬送路の下流側と回収搬送路の上流側とは開口を介して連通しており、供給搬送路の上流側と回収搬送路の下流側とは開口を介して連通しており、現像剤が循環する。供給搬送路から供給され現像領域を通過しトナー濃度が低下した現像剤は、供給搬送路内に戻らず回収搬送路内に回収され再度新しいトナーと十分に攪拌されるまで供給搬送路（現像領域）に戻ってこない。そのため、現像剤担持体上のトナー濃度変動を小さくできる構成である。

二成分現像剤を用いた現像装置は、現像装置内におけるトナー消費に応じて現像装置の一部に設けられたトナー補給口から適宜トナーが補給される。例えば、トナー補給量の制御は、現像剤のトナー濃度（現像剤（トナー＋キャリア）に対するトナーの割合）に基づき行われる。トナー濃度は透磁率を測定するセンサを用いて磁化を有するキャリアの量を測定し、その出力結果から推定することができる。トナー濃度を精度よく検知するためには、センサ検知部付近の現像剤を圧縮してやることが必要である。そのために、例えばセンサ検知部に近接する位置で攪拌搬送部材にフィンを立て、センサ検知部付近の現像剤を圧縮する手段等が既に知られている。

また、特許文献１には、適正なトナー濃度を検知する目的で、現像剤担持体と攪拌搬送部材との間の現像剤搬送路内に傾斜面をつけ、この傾斜面上の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設けた現像装置が開示されている。この現像装置においては、現像剤攪拌搬送部材が現像剤を常時掻き取ることにより、傾斜面上の現像剤が流下し滞留することがない。そのため、適正な現像剤のトナー濃度を検知することができる。

ところで、二成分現像剤を用いた現像装置において、装置を小型化し、且つプロセス速度を速くするためには、現像剤担持体の回転数を速くする必要がある。また、現像領域で消費される現像剤量と現像剤担持体に供給される現像剤量とのバランスを成立させるためには、必然的に攪拌搬送部材の回転数も速くする必要がある。しかしながら、攪拌搬送部材の回転数を速くすると、現像剤中の空隙率（空気の割合）が増えて現像剤を圧縮することが難しくなり、トナー濃度検知の感度が鈍くなるという問題があった。攪拌搬送部材の回転数が速くなると、センサ検知部に近接する位置で攪拌搬送部材にフィンを立てても、センサ検知部付近の現像剤の空隙率が高くなってしまう。

また、特許文献１に開示されている現像装置では、適正なトナー濃度を検知するために傾斜面上にある現像剤のトナー濃度を検知している。しかしながら、特許文献１に開示されている現像装置においても、攪拌搬送部材の回転数が速くなると、現像剤搬送路内の傾斜面上にある現像剤にも攪拌搬送部材による搬送力が及んで空隙率が高くなり、やはりトナー濃度の検知精度が低下してしまう。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、現像装置を小型化して現像剤担持体や攪拌搬送部材の回転数を速くしても、トナー濃度の検知精度が高い現像装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送する第１攪拌搬送部材を配置した第１搬送路と、該第１搬送路の下方に配置されると共に、現像剤を該第１攪拌搬送部材による搬送方向とは逆方向に搬送する第２攪拌搬送部材を配置した第２搬送路と、第１搬送路の搬送方向上流側と第２搬送路の搬送方向下流側を連通する第１連通口と、第１搬送路の搬送方向下流側と第２搬送路の搬送方向上流側を連通する第２連通口とを備える現像装置において、上記第２連通口から落下する現像剤を受けて滞留させることなく流下させるように傾斜して形成された剤受面と、該剤受面で滞留することなく流下してい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、上記第２撹拌搬送部材として、スクリュウ部材を用いるとともに、上記第２撹拌搬送部材による現像剤搬送方向において該スクリュウ部材の羽根部の上流側の端部が上記剤受面よりも下流側に位置するように該羽根部を形成したことを特徴するものである。
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記剤受面の水平面からの傾斜角度は３０度以上であることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項２の現像装置において、上記剤受面の水平面からの傾斜角度は、６０度以下であることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の現像装置において、当該現像装置にトナーを補給するトナー補給位置は、上記トナー濃度検知手段よりも現像剤搬送方向下流側であって、且つ上記現像剤担持体から現像剤を回収する回収搬送路の現像剤搬送方向上流側であることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、少なくとも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が一体的に支持され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されるプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項１、２、３又は４の現像装置を用いることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、少なくとも潜像担持体と、該潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、該現像手段として、請求項１、２、３又は４の現像装置を用いることを特徴とするものである。
本発明においては、剤受面上に落下する現像剤は、剤受面が傾斜しているため剤受面上に滞留することなく常に流動している。そして、剤受面上に突き当たった現像剤は、落下（重力）により圧縮され空隙率が低減する。そのため、第１攪拌搬送部材及び第２攪拌搬送部材の回転数を速くして第１搬送路及び第２搬送路内の現像剤の空隙率が増大しても、剤受面上に落下した現像剤は空隙率が低減される。トナー濃度検知手段は、剤受面上の空隙率の低減した現像剤のトナー濃度を検知するので、精度良くトナー濃度を検知することができる。

本発明は、現像装置を小型化して現像剤担持体や攪拌搬送部材の回転数を速くしても、トナー濃度の検知精度が高い現像装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供できるという優れた効果がある。

本実施形態に係るプリンタの概略構成を説明する構成図。 同プリンタの現像装置の概略構成を説明する構成図。 同現像装置を図２中矢印Ｃ方向から見た、現像容器中の現像剤の流れを説明する模式図。 同現像装置を図２中矢印Ｃ方向から見た構成を説明する断面構成図。 同現像装置中の現像剤の流れを説明する模式図。 同現像装置における、スクリュ回転数とセンサ出力感度との関係を示す特性図。 透磁率センサの検知面傾斜角度とセンサ出力との関係を示す特性図。 （ａ）は、落下口付近の構成を説明する断面図（図５に示す矢印Ｄ方向からみたもの）、（ｂ）は落下口付近の構成を説明する斜視図。 別の実施形態に係る現像装置の概略構成を説明する構成図。 別の実施形態に係る現像装置の概略構成を説明する構成図。 別の実施形態に係る現像装置の概略構成を説明する構成図。 従来の現像装置の構成を説明する断面構成図。 従来の現像装置における、スクリュ回転数とセンサ出力感度との関係を示す特性図。

以下、本発明を画像形成装置として、タンデム方式のプリンタに適用した実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの概略構成を説明する構成図である。このプリンタは、図１に示すように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する４つの作像ユニット１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｋを備えている（以下添字Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｋはシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色をそれぞれ示す）。この作像ユニット１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｋは、それぞれ各色のトナー像を担持する像担持体である感光体１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋを備えている。これら各感光体１の周囲には、各感光体１表面を一様に帯電する帯電装置２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｋ、各感光体１表面に形成される静電潜像を現像する現像装置３Ｃ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｋ、トナー像転写後の各感光体１表面をクリーニングする感光体クリーニング装置４Ｃ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｋ等を備えている。また、上記作像ユニット１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｋは、各感光体１の一様に帯電された表面に画像情報に応じたレーザ光を照射して静電潜像を形成する露光装置５Ｃ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｋを備えている。なお、感光体１は、ドラム状ではなく、ベルト状であってもよい。

上記作像ユニット１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｋの下方には、下流側張架ローラ６及び上流側張架ローラ７に掛け回されて記録紙Ｐを表面に担持して表面移動する転写搬送ベルト８を備えている。転写搬送ベルト８を挟んで各作像ユニット１０の感光体１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋと対向する位置には、転写バイアスローラ９Ｃ、９Ｙ、９Ｍ、９Ｋを備えている。下流側張架ローラ６よりも転写搬送ベルト８による記録紙搬送方向下流側には、転写搬送ベルト８から分離した記録紙Ｐ上の未定着トナーを定着する定着装置１１を備えている。また、プリンタの本体上部には、定着装置１１を通過しトナー像が定着した記録紙Ｐを積載するための排紙トレイ１２を備えている。

上記転写搬送ベルト８の下方には、記録紙Ｐを収容する複数の給紙カセット１３、１４、１５を備えている。給紙カセット１３、１４、１５と転写搬送ベルト８との間には、転写搬送ベルト８と感光体１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋとが対向する転写領域に向けて各給紙カセット１３、１４、１５から記録紙Ｐを供給する給紙搬送装置１６を備えている。そして、給紙搬送装置１６の用紙搬送方向最下流側には、搬送されてきた記録紙Ｐを作像ユニット１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｋによる作像タイミングに合わせて供給するレジストローラ対１７を備えている。

なお、上記プリンタは、図１中の左右方向において小型になるよう、転写搬送ベルト８が斜め方向に配設され、記録紙Ｐの搬送方向が斜め方向となっている。これにより、プリンタは、図１中の左右方向における筐体の幅が、Ａ３サイズの記録紙長手方向の長さよりも僅かに長い大きさとなっている。すなわち、プリンタは、内部に記録紙Ｐを収容するために最低限必要な大きさとされることで大幅に小型化されている。

上記構成のプリンタは、画像形成スタートとともに、各作像ユニット１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｋで各色トナー像が形成される。各作像ユニット１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｋでは、感光体１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋが、図示されないメインモータにより回転駆動され、帯電装置２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｋによって一様帯電された後、露光装置５Ｃ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｋより、画像を色分解した色毎の画像情報に応じて書込み光Ｌが照射され、静電潜像が形成される。感光体１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋ上に形成された静電潜像は、現像装置３Ｃ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｋにより現像され、各感光体１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋの表面上に各色トナー像が形成される。一方、給紙カセット１３、１４、１５のうち選択された給紙カセットから給紙搬送装置１６により給紙搬送された記録紙Ｐは、レジストローラ１７によって作像ユニット１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｋによる作像タイミングに合わせて、転写搬送ベルト８の表面上に供給される。そして、転写搬送ベルト８に担持された記録紙Ｐは転写搬送ベルト８の表面移動によって各色の転写領域に搬送される。

各感光体１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋ上に形成されたトナー像は、感光体１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋと転写搬送ベルト８との対向部となる転写領域で転写バイアスローラ９Ｃ、９Ｙ、９Ｍ、９Ｋによって転写搬送ベルト８上に担持された記録紙Ｐに順次転写される。このようにしてＣ（シアン）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（ブラック）の順で各感光体１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋ上に形成されたトナー像が転写され、重ね合わせカラートナー像が記録紙Ｐ上に形成される。トナー像を転写された記録紙Ｐは、転写搬送ベルト８から分離され、定着装置１１に搬送され、トナー像が定着されて機外の排紙トレイ１２に排出される。一方、記録紙Ｐ上にトナー像を転写した後の感光体１Ｃ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｋは、クリーニング装置４Ｃ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｋによって転写残トナーの除去がなされ、必要に応じて図示しない除電ランプで除電された後、再度、帯電装置２Ｃ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｋで一様に帯電される動作を繰り返す。

次に、本発明の特徴部となる現像装置３について詳しく説明する。現像装置３Ｃ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｋは、画像形成物質として、互いに異なる色のトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。このため、以下、添字Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｋを省略し、現像装置３として説明する。図２は、現像装置の概略構成を説明する構成図である。図３は、現像装置を図２中矢印Ｃ方向から見た、現像容器中の現像剤の流れを説明する模式図である。図４は、現像装置を図２中矢印Ｃ方向から見た構成を説明する断面構成図である。図５は、現像装置を図２中矢印方向から見た、現像容器内の現像剤量の分布を説明する模式図である。

現像装置３は、図２に示すように、現像容器３３内に磁性キャリアと磁性又は非磁性のトナーとを含む二成分現像剤である現像剤３２を収容している。そして、この現像装置３の現像容器３３は、図２中矢印Ａ方向（時計回り方向）に回転駆動する感光体１に対向する位置に開口部を有し、該開口部から現像ローラ３４の一部を露出させている。現像ローラ３４は、感光体１の表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像を行う現像領域３１まで現像容器３３内の現像剤３２を担持して、図２中矢印Ｂ方向（反時計回り方向）に表面移動する現像剤担持体としての現像スリーブ３４ａを備える。また、現像スリーブ３４ａの内部には、現像装置３に対して固定された複数の磁石（Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１）からなるマグネットローラ３４ｂを備えている。さらに、現像容器３３の開口部には、現像スリーブ３４ａ上に担持された現像剤３２の層厚規制する剤規制部材３５を有している。

現像剤３２を収容する現像容器３３は、内壁と仕切り板３６によって第１搬送路たる供給搬送路３７と、第２搬送路たる供給搬送路３８とが上下に形成されている。供給搬送路３７は、現像スリーブ３４ａの軸線方向に沿って現像剤３２を搬送し、現像スリーブ３４ａに現像剤３２を供給する第１攪拌搬送部材たる供給スクリュ３９を備える。回収搬送路３８は、現像領域３１通過後の現像スリーブ３４ａ上から回収された現像剤３２を供給スクリュ３９による搬送方向とは逆方向に搬送する第２攪拌搬送部材たる回収スクリュ４０を備える。供給スクリュ３９は現像ローラ５に対しやや上方、且つ現像スリーブ３４ａの回転軸に対し回転軸が平行になるように配置され、図２中時計回り方向に回転する。回収スクリュ４０は、供給スクリュ３９の下方、且つ現像スリーブ３４ａの回転軸に対し回転軸が平行になるように配置され、現像スリーブ３４ａと同様に反時計回り方向に回転する。供給スクリュ３９と回収スクリュ４０とは互いに逆方向に現像剤３２を搬送する。また、仕切板３６の回転軸方向両端部には、第１連通口たる押上口４１及び第２連通口たる落下口４２が形成される。

図３に示すように、現像容器３３内の現像剤３２は、供給スクリュ３９及び回収スクリュ４０による搬送によって供給搬送路３７と回収搬送路３８との間を仕切り板３６に設けられた押上口４１及び落下口４２を通じて循環する。供給搬送路３７内で供給スクリュ３９の搬送方向下流端に到達した現像剤３２は、落下口４２より落下し、回収搬送路３８内の回収スクリュ４０の搬送方向上流端に受け渡される。回収搬送路３８内の回収スクリュ４０の搬送方向下流端に到達した現像剤３２は、押上口４１より持ち上げられ、供給搬送路３７内の供給スクリュ３９の搬送方向上流端に受け渡される。

また、仕切り板３６は、現像スリーブ３４ａ側の端部が供給スクリュ３９を囲むように立設され後述する障壁４３を形成している。障壁４３の端部と現像容器３３の内壁とで現像スリーブ３４ａ側に開口部が形成されており、供給搬送路３７内の現像剤３２は該開口部から現像スリーブ３４ａへ供給される。この開口部は、現像スリーブ３４ａの軸線方向に延びており、現像幅に亘って現像スリーブ３４ａへ現像剤３２が供給可能にされている。なお、現像装置３においては、後述するように供給搬送路３７中の現像剤３２の量が搬送方向下流側に行くほど少なくなる傾向があるため、その量の減少に従うように障壁４３の端部の高さが搬送方向上流から下流に行くにしたがって低くなるように形成されている。

上記構成の現像装置３において、供給搬送路３７内の現像剤３２は、供給スクリュ３９によって軸線方向に搬送されつつ、障壁４３を越えて、現像スリーブ３４ａ上に上から落ちるようにして供給される。現像スリーブ３４ａに供給されずに供給搬送路３７内の供給スクリュ３９の搬送方向下流端部まで搬送された現像剤３２は、仕切り板３６に設けられた落下口４２から下方の回収搬送路３８へ落ちていく。現像スリーブ３４ａに供給された現像剤３２は、現像スリーブ３４ａの回転と、内設されたマグネットローラ３４ｂの汲み上げ極Ｎ１の磁力とによって、現像スリーブ３４ａの表面に担持されつつ、図２中の矢印Ｂ方向に搬送される。すなわち、現像スリーブ３４ａに供給されて担持された現像剤３２のうちの一定量が、現像スリーブ３４ａに担持されつつ矢印Ｂ方向で示すように剤規制部材３５との対向部を通過する。このとき、現像スリーブ３４ａの表面に担持された現像剤３２のうち余分な現像剤３２は、図２中の矢印Ｂ１で示すように剤規制部材３５との対向部を通過するときに剤規制部材３５によって掻き取られる。

剤規制部材３５との対向部を通過した適正量の現像剤３２は、図２中矢印Ｂ２で示すように現像スリーブ３４ａと感光体１との間の現像領域３１を通過したのち、現像スリーブ３４ａから離れ、現像容器３３の底部３３ｂへ流れて回収搬送路３８へと受け渡される。すなわち、現像スリーブ３４ａ上に担持されて現像領域３１に搬送され、現像領域３１において感光体１の表面の供給されずに現像スリーブ３４ａ上に残った現像剤３２は、現像スリーブ３４ａの回転に伴って供給搬送路３７に回収されるのではなく、回収搬送路３８に回収される。

供給搬送路３７の下流端に到達した現像剤３２と、現像領域３１を通過して現像スリーブ３４ａの表面から離脱した現像剤３２は、回収搬送路３８によって搬送され押上口を通じて供給搬送路３７の上流端に受け渡される。回収搬送路３８内の現像剤３２は現像領域３１を通過してトナー濃度が低下した現像剤３２を含むため、トナーを補給する必要がある。よって、後述するように、透磁率センサ４５の検知結果に応じて図示しないトナー補給機構によりトナーが回収搬送路３８内に補給される。

回収搬送路３８内では、供給搬送路３７内で搬送方向下流端に到達し仕切り板３６の落下口４２を通過した現像剤３２と、トナー補給口４６から補給されたトナーと、現像スリーブ３４ａ表面から離脱した現像剤３２とが回収スクリュ４０によって攪拌されながら搬送される。回収搬送路３８内で搬送方向下流端部に到達した現像剤３２は、仕切り板３６に設けられた押上口４１を通して持ち上げられ、供給搬送路３７内の搬送方向上流端部に受け渡される。押上口４１での回収搬送路３８から供給搬送路３７への現像剤３２の移動は、回収搬送路３８内の搬送方向下流端に溜まった現像剤３２の圧力により下から上と押し上げられるようにして現像剤３２が受け渡される。

このように、図２乃至図５に示した現像装置３では、供給搬送路３７から現像スリーブ３４ａに供給され現像領域３１を通過してトナー濃度が低下した現像剤３２は、回収搬送路３８と対向する位置で現像スリーブ３４ａの表面から離脱し回収搬送路３８内に回収される。また、回収搬送路３８内に回収された現像剤３２は図示しないトナー補給機構から補給されるトナーと回収搬送路３８内で攪拌され、所望のトナー濃度となった状態で供給搬送路３７に供給される。つまり、現像領域３１を通過してトナー濃度が低下した現像剤３２は供給搬送路３７には回収されない。よって、供給搬送路３７内での現像剤３２のトナー濃度は、供給スクリュ３９による搬送方向上流側と下流側とで変化しない。

なお、現像装置３では、回収搬送路３８から供給搬送路３７へと受け渡された現像剤３２のすべてが供給搬送路３７内の搬送方向下流端に到達するわけではない。図３中の矢印Ｂで示すように、供給搬送路３７内を搬送される途中で現像スリーブ３４ａの表面に供給され、現像領域３１を通過した後、回収搬送路３８に回収される成分が存在する。このような現像スリーブ３４ａの表面への現像剤３２の受渡しは、現像スリーブ３４ａの軸線方向の略全域に渡ってなされる。このため、図５に示すように、供給搬送路３７内で供給スクリュ３９によって搬送力が付与されて搬送される現像剤３２の量は、供給搬送路３７内の上流端から下流端に向かうに従い徐々に減少する傾向がある。一方、回収搬送路３８内で循環スクリュ４０によって搬送力が付与されて搬送される現像剤３２の量は、回収搬送路３８内の上流端から下流端に向かうに従い徐々に増加する傾向がある。即ち、現像装置３内の現像剤３２の量の分布には片寄りが存在する。

次に、本実施形態に係る現像装置のトナー濃度検知について詳細に説明する。現像装置３では、図５に示すように、供給搬送路３７から現像スリーブ３４ａに供給されなかった現像剤３２は、図右側の落下口４２から重力によって回収搬送路３８内に落下する。現像装置３の現像容器３３には、この落下口４２から落下した現像剤３２を受けるための傾斜した剤受面４４が形成される。そして、現像容器３３には、この剤受面４４上の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段である透磁率センサ４５が取り付けられている。

落下口４２を落下する現像剤３２は、傾斜した剤受面４４に突き当たって剤受面４４をすべり落ちる形で流れる。透磁率センサ４５は、この剤受面４４を検知面とするため、滞留することなく流動する剤受面４４上の現像剤３２のトナー濃度を検知することができる。検知面となる剤受面４４が傾斜していない場合、最初に落下した現像剤３２が剤受面４４の上方に溜り、後から落下してきた現像剤３２は最初の現像剤３２の上に溜まって滞留する。そのため、透磁率センサ４５は最新のトナー濃度を検知することができなくなる。通常、透磁率センサ４５は剤受面４４の上方２〜５ｍｍ程度の現像剤３２までしか検知できない。

また、剤受面４４に突き当たった現像剤３２は落下（重力）により圧縮されるため、供給搬送路３７を搬送される現像剤３２に比べ空隙率が小さくなる。そのため、剤受面４４を検知面とする透磁率センサ４５は、検知感度を低下させることなくトナー濃度を検知することができる。上述したように、現像装置３の小型化、高速化を図るために供給スクリュ３９、回収スクリュ４０の回転数を速くしても、剤受面４４上の現像剤３２の空隙率を低減させることができるため、透磁率センサ４５はトナー濃度を精度よく検知することが可能である。

ここで、図４及び図５に示す現像装置３では、回収スクリュ４０は、剤受面４４に近接する位置に羽根部が形成されず、搬送力が低減されている。剤受面４４の傾斜により透磁率センサ４５のトナー濃度検知を安定させたいが、剤受面４４（検知面）に回収スクリュ４０による搬送力が及ぶとトナー濃度検知が安定しなくなる。よって、剤受面４４（検知面）近傍の現像剤に及ぶ回収スクリュ４０の搬送力の影響をできるだけ低減させる。

また、図４及び図５に示す現像装置３では、剤受面４４の傾斜が回収スクリュ４０の軸付近で終わっているが、傾斜は現像器３３の底部まで続いていても問題ない。また透磁率センサ４５の設置位置についても、剤受面４４を検知面とし回収スクリュ４０の軸と接触しない位置で、且つ現像剤３２の流れを検知できる部分に設置すれば、図５と必ずしも同じ位置である必要はない。

また、図５に示すように、現像装置３に補給するトナーＴの補給位置は、図５中点線４６で示すように、剤受面４４よりも回収スクリュ４０の搬送方向下流側であって、且つ回収搬送路３８の上流側であることが好ましい。これにより、透磁率センサ４５によるトナー濃度検知を安定して行うことができる。また、図示しないトナー補給機構は、この透磁率センサ４５の検知結果に基づき適正量のトナー補給を行うことができる。仮にトナー補給位置が剤受面上やその直前に設置された場合には、トナー濃度検知時には補給トナーがまだ現像剤に完全に混ざっていない虞がある。そのため、トナー補給位置を剤受面上や直前に配置すると、透磁率センサによる検知結果が補給有り無しによってばらつきが生じてしまい安定しない。なお、図示しないトナー補給機構によるトナー補給は、透磁率センサ４５の検知結果のみに基づいて行われることに限定されず、潜像の画像情報から求めるトナー消費量等に基づいて行われてもよいことは勿論である。

ここで、図１２に示す現像装置（従来構成）でのスクリュ回転数とトナー濃度検知感度との関係について説明する。なお、図１２中、現像装置３と同一構成部材には同一符号を付し説明を省略する。図１２に示す現像装置１００では、落下口４２の上方にトナー補給口１０１が設置され、現像器３３に剤受面４４が形成されず、透磁率センサ４５が回収搬送路３８の下流側に設置されている。図１３は、図１２に示す現像装置１００におけるスクリュ回転数とセンサ出力感度との関係を示す特性図である。なお、透磁率センサ４５は、現像剤３２のキャリアの磁化を測定しているため、トナー濃度が小さい（キャリアの割合が多い）ほど出力が大きくなる。トナー濃度使用範囲は４ｗｔ％から１０ｗｔ％の範囲とした。透磁率センサ４５はトナー濃度を検知するために設置しているため、トナー濃度が変わった場合にセンサ出力が大きく変わった方が検知精度は高いことになる。具体的にはトナー濃度変化に対してセンサ出力の傾き（以下、センサ出力感度という）が０．２［Ｖ／ｗｔ％］以上であれば安定して用いることができる。

図１３に示すように、従来構成の現像装置１００では、供給・回収スクリュ３９・４０のスクリュ回転数が５００ｒｐｍ（１分間に５００回転）の場合にセンサ出力感度が０．３［Ｖ／ｗｔ％］あった。一方、スクリュ回転数が１５００ｒｐｍの場合にはセンサ出力感度が０．１［Ｖ／ｗｔ％］だった。供給・回収スクリュ３９・４０のスクリュ回転数が１５００ｒｐｍではトナー濃度を検知できないことになる。本実施例では最高線速でのスクリュ回転数は１５００ｒｐｍで用いるため、図１３に示したようなセンサ出力感度ではトナー濃度を検知することができない。

次に、図２乃至図５に示す現像装置（本実施例）でのスクリュ回転数とセンサ出力感度との関係について説明する。図６は、図４に示す現像装置におけるスクリュ回転数とトナー濃度検知感度との関係を示す特性図である。図６に示すように、本実施例では、供給・回収スクリュ３９・４０のスクリュ回転数が１５００ｒｐｍの場合、センサ出力感度が０．２５［Ｖ／ｗｔ％］だった。一方、スクリュ回転数が５００ｒｐｍの場合には、センサ出力感度が０．２７［Ｖ／ｗｔ％］に低下したが、トナー濃度のセンサ出力感度としては問題ないレベルである。また図６において、スクリュ回転数によって出力値の大きさが０．２〜０．３Ｖ程度異なっている。これは高スクリュ回転数の方が現像剤３２の搬送速度が速いために剤受面４４での落下直後の空隙率が若干大きくなっているためである。しかしこの程度の差であれば出力値を補正することで、正確なトナー濃度を検知することが可能である。

図７は、透磁率センサの検知面傾斜角度とセンサ出力感度との関係を示す特性図である。図７に示すように、剤受面４４（検知面）の傾斜がたってくるとセンサ出力感度が下がり、６０度を超えるとセンサ出力感度の上限０．２［Ｖ／ｗｔ％］を下回ってしまう。剤受面４４（検知面）が立ってくると重力による現像剤３２の移動はしやすくなるが、落下による現像剤３２の圧縮が小さくなるために空隙率が大きくなり、センサ出力感度が低下してしまう。なお、剤受面４４の傾斜角度は、３５度以上傾ければ、現像剤３２が滞留せず流れる。これは特許文献１（実開平８−１９１号公報）に記載される方法と同様の方法により測定したところ、落下高さ０でも剤受面４４を３５度以上傾ければ現像剤３２が滞留せずに流れることが確認されている。

次に、別の実施形態に係る現像装置の構成を説明する。図５に示す剤受面４４は、現像剤３２が回収スクリュ４０の搬送方向と同方向に流れるように傾斜していたが、剤受面の傾斜方向はこれに限られない。図８（ａ）は、落下口付近の構成を説明する断面図（図５に示す矢印Ｄ方向からみたもの）、（ｂ）は落下口付近の構成を説明する斜視図である。なお、図８中、現像装置３の部材と同一部材には同一符号を付し、説明を省略する。図８（ａ）に示すように、この現像容器５０は、剤受面５１が軸線方向と直交する方向に傾斜を持つように構成されている。ただし落下した現像剤３２が傾斜によって軸線方向に移動できる構成にする必要があるため、図６（ａ）（ｂ）に示すように、剤受面５１は徐々に点線で示した円弧形状になるように、軸線方向に傾斜をもつように構成されている。このような構成にすることで剤受面５１に落下した現像剤３２は重力により滞留することなく流れるので、透磁率センサ４５は最新のトナー濃度を検知することができる。なお、図６中点線で現像スリーブ３４ａを図示しているが、落下口４２付近には現像スリーブ３４ａがない構成のほうがよい。なぜなら、回収搬送路３８で現像スリーブ３４ａから落下する現像剤３２を搬送する必要があるのに、本構成では落下口４２付近の回収スクリュ４０の搬送能力が小さいために、落下口付近に極端に現像剤３２が溜まる場合があるためである。

また、別の実施形態に係る現像装置の構成を説明する。図５に示す剤受面４４は、回収搬送路３８内にあったが、剤受面は供給搬送路３７と回収搬送路３８との間の落下路に形成されてもよい。落下路には搬送部材は設置されず、搬送部材の搬送力が及ばない。図９及び図１０は、別の実施形態に係る現像装置の概略構成を説明する構成図である。図９に示す現像装置では、図中右端部における回収スクリュ４０の軸線方向長さが供給スクリュ３９の軸線方向長さよりも短く形成され、供給搬送路３７と回収搬送路３８との間に傾斜する落下路５２が形成される。そして、この落下路５２の一面を剤受面５３とし、剤受面５３を検知面とする透磁率センサ４５が設置されている。この透磁率センサ４５は、この剤受面５３を検知面とするため、上述したように最新のトナー濃度を検知することができる。そして、現像スリーブ３４ａや、供給・回収スクリュ３９・４０の回転数が速くなっても、剤受面５３に落下する現像剤３２の空隙率が増大することがないので、透磁率センサ４５は精度よくトナー濃度を検知することができる。また、この落下路５２には、供給スクリュ３９及び回収スクリュ４０の搬送力が及ばないため、トナー濃度検知を安定して行うことができる。なお、図９に示す現像装置では、回収スクリュ４０の攪拌搬送力の影響が透磁率センサ４５付近の現像剤３２に及ばないので、回収スクリュ４０の搬送方向上流側端部の搬送力を該端部の下流側となる部分と同様にしている。

図１０に示す現像装置では、供給搬送路３７と回収搬送路３８との間に断面くの字形状の落下路５４が形成される。そして、この落下路５４の一面を剤受面５５とし、剤受面５５を検知面とする透磁率センサ４５が設置されている。この透磁率センサ４５は、この剤受面５５を検知面とするため、上述したように精度良くトナー濃度を検知することができる。現像スリーブ３４ａや、供給スクリュ３９、回収スクリュ４０の回転数が速くなっても、剤受面５５に落下する現像剤３２の空隙率が増大することがないので、透磁率センサ４５は精度良くトナー濃度を検知することができる。また、この落下路５４には、供給スクリュ３９及び回収スクリュ４０の搬送力が及ばないため、トナー濃度検知を安定して行うことができる。なお、図１０に示す現像装置では、回収スクリュ４０の攪拌搬送力の影響が透磁率センサ４５付近の現像剤３２に及ばないので、回収スクリュ４０の搬送方向上流側端部の搬送力を該端部の下流側となる部分と同様にしている。

また、図５に示す現像装置では、供給搬送路３７が上方にあり、回収搬送路３８が下方にある構成であったが、供給搬送路と回収搬送路の上下関係が逆であってもよい。図１１は、さらに別の実施形態に係る現像装置の概略構成を説明する構成図である。なお、図１１中、現像装置３の部材と同一部材には同一符号を付し説明を省略する。図１１に示す現像装置６０では、現像スリーブ３４ａに現像剤３２を供給する供給搬送路３７の上方に、現像スリーブ３４ａ上の現像剤３２を回収する回収搬送路３８が構成されるが、この場合も重力を使って現像剤３２を搬送する落下口４２が図右側に存在する。透磁率センサ４５は、この落下口４２に形成される剤受面４４を検知面としてトナー濃度を検知することで、精度よくトナー濃度を検知することができる。このように本発明は図２乃至図５で示したように現像領域３１を通過する現像剤３２の向きが上から下向きの構成のみではなく、搬送スクリュが上下に配置されており、かつ重力を用いて現像剤を搬送する領域がある構成においても適用することが可能である。

以上、本実施形態に係る現像装置３においては、第２連通口たる落下口４２を落下する現像剤を受けるための傾斜した剤受面４４（５１、５３、５５）が形成される。剤受面４４上に落下する現像剤は、剤受面４４が傾斜しているため滞留することなく常に流動している。そして、剤受面４４（５１、５３、５５）上に突き当たった現像剤は、落下（重力）により圧縮され空隙率が低減する。そのため、供給スクリュ３９及び回収スクリュ４０の回転数を速くして供給搬送路３７及び回収搬送路３８内の現像剤の空隙率が増大しても、剤受面４４上に落下した現像剤は空隙率が低減される。透磁率センサ４５は剤受面３３上の空隙率の低減した現像剤のトナー濃度を検知するので、精度よくトナー濃度を検知することができる。
また、本実施形態に係る現像装置３においては、剤受面４４、５１近傍では回収スクリュ４０の搬送力が低減される。よって、剤受面４４、５１近傍の現像剤には回収スクリュ４０の搬送力（回転数）の影響が及びにくく、透磁率センサ４５はトナー濃度検知を安定して行うことができる。
また、本実施形態に係る現像装置３においては、落下路５２、５４には搬送スクリュが設けられていない。よって、剤受面５３、５５上の現像剤には回収スクリュ４９による搬送力（回転数）の影響が及ばず、透磁率センサ４５はトナー濃度検知を安定して行うことができる。
また、本実施形態に係る現像装置３においては、剤受面４４（５１、５３、５５）の水平面からの傾斜角度は３０度以上である。これにより、剤受面４４上の現像剤は滞留することなく常に流動している状態である。
また、本実施形態に係る現像装置３においては、剤受面４４（５１、５３、５５）の水平面からの傾斜角度は６０度以下である。これにより、剤受面４４上の現像剤は落下（重力）により空隙率が低減される。
また、本実施形態に係る現像装置３においては、トナー補給位置４６は、透磁率センサ４５よりも現像剤搬送方向下流側であって、回収搬送路４０の搬送方向上流側となっている。これにより、透磁率センサ４５は、トナー補給の影響を受けずにトナー濃度検知を安定して行うことができる。

３ 現像装置
３２ 現像剤
３３ 現像容器
３４ 現像ローラ
３４ａ 現像スリーブ
３５ 剤規制部材
３６ 仕切り板
３７ 供給搬送路
３８ 回収搬送路
３９ 供給スクリュ
４０ 回収スクリュ
４１ 押上口
４２ 落下口
４３ 障壁
４４、５１、５３、５５ 剤受面
４５ 透磁率センサ
５２、５４ 落下路

実開平８−１９１号公報

Claims (6)

1. トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送する第１攪拌搬送部材を配置した第１搬送路と、該第１搬送路の下方に配置されると共に、現像剤を該第１攪拌搬送部材による搬送方向とは逆方向に搬送する第２攪拌搬送部材を配置した第２搬送路と、第１搬送路の搬送方向上流側と第２搬送路の搬送方向下流側を連通する第１連通口と、第１搬送路の搬送方向下流側と第２搬送路の搬送方向上流側を連通する第２連通口とを備える現像装置において、
   上記第２連通口から落下する現像剤を受けて滞留させることなく流下させるように傾斜して形成された剤受面と、該剤受面で滞留することなく流下してい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、
   上記第２撹拌搬送部材として、スクリュウ部材を用いるとともに、上記第２撹拌搬送部材による現像剤搬送方向において該スクリュウ部材の羽根部の上流側の端部が上記剤受面よりも下流側に位置するように該羽根部を形成したことを特徴する現像装置。
2. 請求項１の現像装置において、上記剤受面の水平面からの傾斜角度は３０度以上であることを特徴とする現像装置。
3. 請求項２の現像装置において、上記剤受面の水平面からの傾斜角度は、６０度以下であることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１、２又は３の現像装置において、
   当該現像装置にトナーを補給するトナー補給位置は、上記トナー濃度検知手段よりも現像剤搬送方向下流側であって、且つ上記現像剤担持体から現像剤を回収する回収搬送路の現像剤搬送方向上流側であることを特徴とする現像装置。
5. 少なくとも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が一体的に支持され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されるプロセスカートリッジにおいて、
   上記現像手段として、請求項１、２、３又は４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。
6. 少なくとも潜像担持体と、該潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
   該現像手段として、請求項１、２、３又は４の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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