JP5989331B2 - 現像装置およびこれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置およびこれを用いる画像形成装置に係り、特に、電子写真方式によりトナーを用いて画像形成を行う静電複写機、レーザープリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置に採用されてトナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を用いた現像装置およびこれを用いる画像形成装置に関する。

従来から、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置は、感光体ドラム（トナー像担持体）の表面に静電潜像を形成し、現像装置によって感光体ドラムに対してトナーを供給して前記静電潜像を現像し、現像によって感光体ドラムに形成されたトナー像を用紙等のシートに転写して、定着装置によってシートにトナー像を定着させるようになっている。

近年、フルカラー化や高画質化に対応した画像形成装置では、トナーの帯電安定性に優れる２成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する。）がよく使用されている。この現像剤は、トナーと磁性キャリアとからなり、それらを現像装置内で攪拌することによりトナーと磁性キャリアとが摩擦し、この摩擦によって適正に帯電したトナーが得られる。

現像装置において、帯電したトナーは、現像剤担持部材、例えば、現像ローラの表面に供給される。この現像ローラに供給されたトナーは、静電的吸引力によって感光体ドラムに形成された静電潜像に移動する。これにより、感光体ドラム上に静電潜像に基づいたトナー像が形成される。

また、このような画像形成装置では、高速化及び小型化が要求されており、現像剤の帯電を迅速且つ充分に行い、現像剤の攪拌搬送も迅速に行う必要がある。

そこで、従来技術として、画像形成装置において、補給されたトナーを現像剤中に即時に分散させて適切な帯電量を付与するために、現像剤が循環搬送される経路を形成する２つの現像剤搬送路と、当該現像剤搬送路において現像剤を攪拌しながら搬送する２つの現像剤攪拌搬送部材とを備える循環方式の現像装置を搭載するようにしたものが提案されている（特許文献１を参照）。

しかしながら、上述した現像装置においては、現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度を検知するために透磁率センサが一般に使用されるが、透磁率センサには検知面上で現像剤の循環搬送が滞ったときにセンサ出力の信頼性が低下するという問題があった。
これは、センサ出力は所定の速度で安定して循環搬送されている状態の現像剤密度を基準として調整されるため、循環搬送が滞って現像剤密度が変化すると透磁率センサの出力値とトナー濃度の相関係数が低下するためである。

そこで、この問題の対策として、センサ検知面を清掃する目的で、現像剤攪拌搬送部材の透磁率センサ検知面と対向する位置にウレタンなどの軟質材を取り付ける方法が知られている。

しかしながら、この方法では攪拌搬送部材の回転駆動とともに軟質材がセンサ検知面と物理的な接触を繰り返すため、画像形成装置の高速化に伴い攪拌搬送部材の回転速度が大きくなると軟質材がセンサ検知面に与える機械的ストレスが増加し、センサ検知面が損傷するという問題があった。また、これを防止するために軟質材の強度を下げると長期使用による軟質材の劣化が避けられず、また、軟質材の自由長を伸ばすと現像剤の滞留を防止する効果が失われるという問題があった。

そこで、従来技術として、現像装置において、現像剤を攪拌搬送するスクリュウの軸線方向の攪拌羽根の一部を、他の部分に対して縮径した形状の攪拌羽根として、その縮径した部分に対面して現像剤内のトナー濃度を検知する磁気センサのセンサ面を配置するようにしたものが提案されている（特許文献２を参照）。

このように構成することで、現像剤中のトナー濃度の変化が少なく、且つスムーズな搬送力を有する現像剤の盛り上がり部を形成して、側面側に設けた磁気センサにより現像剤のトナー濃度を検知することにより、現像剤の現像装置内の充填量を少なく設定することができる。

また、その他の技術として、現像装置において、現像槽の内壁からトナー濃度検出部材を突出させて、混合ローラとトナー濃度検出部材の検出面との間隙ｇおよび現像槽の内壁との間隙Ｇを、各々ｇ＝０．２〜１．０ｍｍ、Ｇ＝０．３〜２．５ｍｍとするようにしたものが提案されている（特許文献３を参照）。

このように構成することで、現像剤中のトナー濃度の検出精度を向上させ、
トナー濃度の変化に直ちに追随し得る高応答性が可能となる。

さらに、その他の技術として、現像装置において、攪拌部材と磁気センサとのギャップＧを０．５ｍｍ以下とするようにしたものが提案されている（特許文献４を参照）。

このように構成することで、磁気センサのセンサ面上での現像剤の滞留がなくなり、磁気センサが攪拌部材領域のトナー濃度を正確に検知することで適切なトナー濃度制御を実現できる。

特開２００６−１０６１９４号公報 特開平８−２１１７２５号公報 特開平１−２５２０６５号公報 特開２００９ー３７１８１号公報

しかしながら、上述した従来技術によれば、磁気センサ等のトナー濃度検出部材が現像槽内に突出配置されるため、検知面にトナーが付着したり、突出したトナー濃度検出部材の周囲に現像剤が滞留するという問題が生じる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、現像剤攪拌搬送部材に軟質材を取り付けることなくセンサ検知面上の現像剤の滞留を抑え、高速化してもセンサ出力の信頼性が低下しない現像装置およびこれを用いる画像形性装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明に係る現像装置およびこれを用いる画像形成装置は、次の通りである。

本発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤収容部内で前記現像剤が搬送される現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路内に設けられて前記現像剤を攪拌しながら所定方向へ搬送する現像剤攪拌搬送部材と、前記現像剤搬送路の現像剤を担持してその現像剤に含まれるトナーを感光体ドラムへ供給する現像ローラと、前記現像剤搬送路内の現像剤のトナー濃度を検出する透磁率センサとを備えた現像装置において、前記透磁率センサの構成として、底表面から突出した検知面を有し、前記現像剤収容部内にトナーを補給するトナー補給口付近の下方の現像剤搬送方向下流側に配置するとともに、前記検知面周辺には、前記底表面から傾斜角を有して突出する傾斜部を有し、前記現像剤攪拌搬送部材と対向する位置で、前記検知面周辺が前記検知面周辺以外よりも突出するように配置し、前記現像剤攪拌搬送部材を、前記検知面周辺に対向する位置における前記現像剤攪拌搬送部材の外径が、前記検知面周辺に対向しない位置の外径よりも小さくなるように構成し、前記透磁率センサの検知面周辺の前記現像剤収容部の内壁面からの突出距離を、前記検知面周辺以外における前記現像剤攪拌搬送部材と前記現像剤収容部の内壁面との間隙距離よりも大きく構成することを特徴とするものである。

また、本発明は、前記透磁率センサの検知面周辺に対向する位置における前記現像剤攪拌搬送部材の外径と前記検知面周辺に対向する位置以外における前記現像剤攪拌搬送部材の外径との差を、前記検知面周辺に対向する位置以外における前記現像剤攪拌搬送部材の外径の３分の１よりも小さくすることが好ましい。

また、本発明は、前記傾斜部として、前記透磁率センサの突出した検知面周辺から前記現像剤収容部の内壁面（検知面周辺以外）に対して、5°以上60°未満の傾斜角（勾配）を有することが好ましい。

また、本発明は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置として、請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。

本発明によれば、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤収容部内で前記現像剤が搬送される現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路内に設けられて前記現像剤を攪拌しながら所定方向へ搬送する現像剤攪拌搬送部材と、前記現像剤搬送路の現像剤を担持してその現像剤に含まれるトナーを感光体ドラムへ供給する現像ローラと、前記現像剤搬送路内の現像剤のトナー濃度を検出する透磁率センサとを備えた現像装置において、前記透磁率センサの構成として、底表面から突出した検知面を有し、現像剤収容部内にトナーを補給するトナー補給口付近の下方の現像剤搬送方向下流側に配置するとともに、前記検知面周辺には、前記底表面から傾斜角を有して突出する傾斜部を有し、前記現像剤攪拌搬送部材と対向する位置で、前記検知面周辺が前記検知面周辺以外よりも突出するように配置し、前記現像剤攪拌搬送部材を、前記検知面周辺に対向する位置における前記現像剤攪拌搬送部材の外径が、前記検知面周辺に対向しない位置の外径よりも小さくなるように構成し、前記透磁率センサの検知面周辺の前記現像剤収容部の内壁面からの突出距離を、前記検知面周辺以外における前記現像剤攪拌搬送部材と前記現像剤収容部の内壁面との間隙距離よりも大きく構成することで、前記センサ検知面周辺を突出させるように配置しても、前記現像剤攪拌搬送部材との間に安全な間隙が設けられるため、現像剤攪拌搬送部材に回転駆動中の振れ、撓みが発生しても、センサ検知面との物理的な接触を防止することができ、循環搬送される現像剤がセンサ検知面上において滞留することを抑制できる。これにより、現像剤の密度変化が生じないので、トナー濃度に対して相関係数が低下することなく、信頼性の高いセンサ出力を得ることができる。

また、本発明によれば、前記透磁率センサの検知面周辺に対向する位置における前記現像剤攪拌搬送部材の外径と前記検知面周辺に対向する位置以外における前記現像剤攪拌搬送部材の外径との差を、前記検知面周辺に対向する位置以外における前記現像剤攪拌搬送部材の外径の３分の１よりも小さくすることで、局所的な外径の差による現像剤の搬送速度の低下が発生することなく、安定した現像剤の循環を保ちながら信頼性の高いセンサ出力を得ることができる。

また、本発明によれば、前記傾斜部として、前記透磁率センサの突出した検知面周辺から前記現像剤収容部の内壁面（検知面周辺以外）に対して、5°以上60°未満の傾斜角を有することで、直角近い角度で突出させた場合とは異なり死角部分に現像剤が溜まることなく、また突出した位置において現像剤の搬送速度が遅くなることなく、前記現像剤搬送路内で現像剤を安定して循環させることができる。

また、本発明によれば、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置として、請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の現像装置を用いることで、センサ出力の信頼性が低下することを抑制できるので、安定したトナー濃度制御を行うことができる。

本発明の実施形態に係る現像装置が用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。 前記画像形成装置を構成するトナー補給装置の概略構成を示す断面図である。 図２のＣ−Ｃ断面矢視図である。 前記画像形成装置を構成する現像装置の構成を示す断面図である。 図４のＡ−Ａ断面矢視図である。 図４のＢ−Ｂ断面矢視図である。 前記現像装置の現像槽内に設けられた透磁率センサと第２搬送部材の構成を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明の実施形態に係る現像装置が用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。

本実施形態は、図１に示すように、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム３と、感光体ドラム３表面を帯電させる帯電器（帯電装置）５と、感光体ドラム３表面に静電潜像を形成する露光ユニット（露光装置）１と、感光体ドラム３表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置２と、現像装置２にトナーを補給するトナー補給装置２２と、感光体ドラム３表面のトナー像を記録媒体に転写する中間転写ベルトユニット（転写装置）８と、トナー像を記録媒体に定着させる定着ユニット（定着装置）１２とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置１００において、現像装置２として、本発明に係る現像装置の構成を採用したものである。

この画像形成装置１００は、外部から伝達される画像データに応じて所定のシート（記録用紙，記録媒体）に多色または単色の画像を形成するものである。なお、画像形成装置１００の上方にスキャナ等を備えてもよい。

まず、画像形成装置１００の全体構成について説明する。
画像形成装置１００は、図１に示すように、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の色成分毎の画像データが取り扱われ、黒画像、シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像が形成され、各々の色成分の画像を重畳することによってカラー画像が形成されるようになっている。

したがって、画像形成装置１００においては、図１に示すように、各色成分の画像が形成されるように、現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、帯電器５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、クリーナユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）がそれぞれ４個ずつ設けられている。言い換えると、現像装置２と感光体ドラム３と帯電器５とクリーナユニット４とを１つずつ含む画像形成ステーション（画像形成部）が４つ設けられることになる。

なお、上記ａ〜ｄの符号は、ａが黒画像形成用の部材、ｂがシアン画像形成用の部材、ｃがマゼンタ画像形成用の部材、ｄがイエロー画像形成用の部材であることを示したものである。また、画像形成装置１００には、露光ユニット１、定着ユニット１２、シート搬送路Ｓ、給紙トレイ１０及び排紙トレイ１５が備えられている。

帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。
帯電器５としては、図１に示す接触ローラ型の帯電器の他、接触ブラシ型の帯電器、或いは非接触チャージャー型の帯電器などが使用されることもある。

露光ユニット１は、図１に示すように、レーザ照射部及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。但し、レーザスキャニングユニット以外に、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ（エレクトロルミネッセンス）やＬＥＤ書込みヘッドを露光ユニット１とすることもできる。露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、感光体ドラム３の表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。

現像装置２は、感光体ドラム３に形成された静電潜像をＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙのいずれかのトナーにより顕像化する（現像する）ものである。現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）の上部には、トナー移送機構１０２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ）、トナー補給装置２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）、現像槽（現像剤収容部）１１１（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ）を備えている。

トナー補給装置２２は、現像槽１１１よりも上方に配され、未使用トナー（粉体状のトナー）を貯蔵している。トナー補給装置２２から現像槽１１１へトナー移送機構１０２を介してトナーが供給されるようになっている。

クリーナユニット４は、現像及び画像転写工程後に感光体ドラム３の表面に残留しているトナーを除去し、回収するものである。

感光体ドラム３の上方には中間転写ベルトユニット８が配置されている。中間転写ベルトユニット８は、中間転写ローラ６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構７３、及び中間転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。

中間転写ローラ６、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構７３は、中間転写ベルト７を張架し、図１の矢印Ｂ方向に中間転写ベルト７を回転駆動させるものである。

中間転写ローラ６は、中間転写ベルトユニット８の中間転写ベルトテンション機構７３における中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されている。中間転写ローラ６には感光体ドラム３のトナー像を中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスが印加されている。

中間転写ベルト７は、各感光体ドラム３に接触するように設けられている。中間転写ベルト７上には、感光体ドラム３に形成された各色成分のトナー像が順次重ねて転写されることにより、カラーのトナー像（多色トナー像）が形成される。中間転写ベルト７は、厚さが例えば１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

感光体ドラム３から中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７の裏側に接触している中間転写ローラ６によって行われる。中間転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。

中間転写ローラ６は、直径が例えば８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとして形成され、表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われている。この導電性の弾性材により、中間転写ローラ６は中間転写ベルト７に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施の形態では、転写電極としてローラ形状のもの（中間転写ローラ６）を使用しているが、これ以外にブラシなども用いることが可能である。

上述のように各感光体ドラム３上の静電潜像は各色成分に応じたトナーにより顕像化されてそれぞれトナー像となり、これらトナー像は中間転写ベルト７上に重ねて合わされ積層される。このように、積層されたトナー像は、中間転写ベルト７の回転によって、搬送されてきた用紙と中間転写ベルト７との接触位置（転写部）に移動し、この位置に配置されている転写ローラ１１によって用紙上に転写される。この場合、中間転写ベルト７と転写ローラ１１とは所定ニップで互いに圧接されるとともに、転写ローラ１１にはトナー像を用紙に転写させるための電圧が印加される。この電圧は、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧である。

上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１１もしくは中間転写ベルト駆動ローラ７１の何れか一方は金属等の硬質材料から形成され、他方は弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等）から形成される。

中間転写ベルト７と感光体ドラム３との接触により中間転写ベルト７に付着したトナー、及び中間転写ベルト７から用紙へのトナー像の転写の際に転写されずに中間転写ベルト７上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット９によって除去され回収される。

中間転写ベルトクリーニングユニット９には、中間転写ベルト７に接触するクリーニングブレード（クリーニング部材）が備えられている。中間転写ベルト７におけるクリーニングブレードに接触している部分は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ７２にて支持されている。

給紙トレイ１０は、画像形成に使用するシート（例えば記録用紙）を蓄積しておくためのものであり、画像形成部及び露光ユニット１の下側に設けられている。一方、画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのものである。

また、画像形成装置１００には、給紙トレイ１０のシート及び手差しトレイ２０のシートを転写部や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に案内するためのシート搬送路Ｓが設けられている。なお、転写部は中間転写ベルト駆動ローラ７１と転写ローラ１１との間に位置する。

さらに、シート搬送路Ｓには、ピックアップローラ１６（１６ａ，１６ｂ）、レジストローラ１４、転写部、定着ユニット１２、搬送ローラ２５（２５ａ〜２５ｈ）等が配置されている。

搬送ローラ２５は、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、シート搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１６ａは、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０からシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。ピックアップローラ１６ｂは、手差しトレイ２０の近傍に備えられ、手差しトレイ２０からシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。レジストローラ１４は、シート搬送路Ｓを搬送されているシートを一旦保持し、中間転写ベルト７上のトナー像の先端とシートの先端とを合わせるタイミングでシートを転写部に搬送するものである。

定着ユニット１２は、ヒートローラ８１及び加圧ローラ８２等を備え、これらヒートローラ８１及び加圧ローラ８２はシートを挟んで回転する。ヒートローラ８１は、所定の定着温度となるように制御部（図示せず）によって制御される。この制御部は温度検出器（図示せず）からの検出信号に基づいてヒートローラ８１の温度を制御する。

ヒートローラ８１は、加圧ローラ８２とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写されている各色トナー像を溶融、混合、圧接させ、シートに対して熱定着させる。なお、多色トナー像（各色トナー像）が定着されたシートは、複数の搬送ローラ２５によってシート搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態（多色トナー像を下側に向けた状態）にて、排紙トレイ１５上に排出される。

次に、シート搬送路Ｓによるシート搬送動作について説明する。
画像形成装置１００には、図１に示すように、上述したように予めシートを収納する給紙トレイ１０、及び少数枚の印字を行う場合等に使用される手差しトレイ２０が配置されている。これら両トレイには各々ピックアップローラ１６（１６ａ，１６ｂ）が配置され、これらピックアップローラ１６によってシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給するようになっている。

片面印字の場合は、給紙トレイ１０から搬送されるシートは、シート搬送路Ｓ中の搬送ローラ２５ａによってレジストローラ１４まで搬送され、レジストローラ１４によりシートの先端と中間転写ベルト７上の積層されたトナー像の先端とが整合するタイミングで転写部（転写ローラ１１と中間転写ベルト７との接触位置）に搬送される。転写部ではシート上にトナー像が転写され、このトナー像は定着ユニット１２にてシート上に定着される。その後、シートは、搬送ローラ２５ｂを経て排紙ローラ２５ｃから排紙トレイ１５上に排出される。

また、手差しトレイ２０から搬送されるシートは、複数の搬送ローラ２５（２５ｆ，２５ｅ，２５ｄ）によってレジストローラ１４まで搬送される。それ以降のシート搬送動作は、上述した給紙トレイ１０から供給されるシートと同様の経過を経て排紙トレイ１５に排出される。

一方、両面印字の場合は、上記のようにして片面印字が終了し定着ユニット１２を通過したシートは、後端が排紙ローラ２５ｃにてチャックされる。次に、シートは、排紙ローラ２５ｃが逆回転することによって搬送ローラ２５ｇ，２５ｈに導かれ、再びレジストローラ１４を経て裏面印字が行われた後に、排紙トレイ１５に排出される。

次に、本実施形態のトナー補給装置２２の構成について具体的に説明する。
図２は本実施形態に係る画像形成装置を構成するトナー補給装置の概略構成を示す断面図、図３は図２のＣ−Ｃ断面矢視図である。

トナー補給装置２２は、図２に示すように、トナー収容容器１２１、トナー攪拌部材１２５、トナー排出部材１２２およびトナー排出口１２３を含む。トナー補給装置２２は、現像槽１１１の上側に配され、未使用トナー（粉体状のトナー）を貯蔵している。トナー補給装置２２内のトナーはトナー排出部材（排出スクリュー）１２２を回転させることによって、トナー排出口１２３からトナー移送機構１０２を介して現像槽１１１へ供給されるようになっている。

トナー収容容器１２１は、内部空間を有するほぼ半円筒状の容器部材であり、トナー攪拌部材１２５、トナー排出部材１２２を回転自在に支持し、トナーを収容する。トナー排出口１２３は、トナー排出部材１２２の下部、軸方向中央部よりに設けられる略長方形の開口部であり、トナー移送機構１０２を臨む位置に配置される。

トナー攪拌部材１２５は、回転軸１２５ａを中心に回転することにより、トナー収容容器１２１内に収容されるトナーを攪拌しながら、トナー収容容器１２１内のトナーを汲み上げてトナー排出部材１２２へ搬送する板状の部材で、先端にトナー汲み上げ部材１２５ｂを備える。トナー汲み上げ部材１２５ｂは、可撓性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートからなり、トナー攪拌部材１２５の両端に取付けられる。

トナー排出部材１２２は、トナー収容容器１２１内のトナーをトナー排出口１２３から現像槽１１１に供給するもので、図３に示すように、トナー搬送羽根１２２ａとトナー排出部材回転軸１２２ｂとを含むオーガスクリュー、並びにトナー排出部材回転ギア１２２ｃで構成されている。トナー排出部材１２２は、図示しないトナー排出部材駆動モータによって回転駆動されるようになっている。オーガスクリューの向きは、トナー排出部材１２２の軸方向両端からトナー排出口１２３側に向けて、トナーが搬送されるように設定されている。

トナー排出部材１２２とトナー攪拌部材１２５との間には、トナー排出部材隔壁１２４が設けられる。これによって、トナー攪拌部材１２５によって汲み上げられたトナーがトナー排出部材１２２の周辺に適量のトナーを保持できる。

トナー攪拌部材１２５は、図２に示すように、矢印Ｚ方向に回転してトナーを攪拌し、トナー排出部材１２２の方へ汲み上げる。このとき、トナー汲み上げ部材１２５ｂは、その可撓性によって、トナー収容容器１２１の内壁に沿って摺動して変形しつつ回転し、トナーをトナー排出部材１２２側に供給する。そして、トナー排出部材１２２が回転することにより、供給されたトナーをトナー排出口１２３へと導くようになっている。

次に、本実施形態の特徴的な現像装置２について図面を参照して説明する。
図４は本実施形態に係る画像形成装置を構成する現像装置の構成を示す断面図、図５は図４のＡ−Ａ断面矢視図、図６は図４のＢ−Ｂ断面矢視図である。

現像装置２は、図４に示すように、現像槽１１１内に、感光体ドラム３と対向するように配置された現像ローラ１１４を有し、現像ローラ１１４によって感光体ドラム３の表面にトナーを供給して、感光体ドラム３の表面に形成された静電潜像を顕像化する（現像する）装置である。

現像装置２は、現像ローラ１１４の他に、現像槽１１１、現像槽カバー１１５、トナー補給口１１５ａ、ドクターブレード１１６、第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３、仕切り板（仕切り壁）１１７、透磁率センサ１１９を備えている。

現像槽１１１は、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する。）を収容する槽である。また、現像槽１１１には、現像ローラ１１４、第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３等が配設されている。なお、本実施形態のキャリアは、磁性を有する磁性キャリアである。

現像槽１１１の上側には、図４，図６に示すように、取り外し可能な現像槽カバー１１５が設けられている。さらに、現像槽カバー１１５には、現像槽１１１内予備攪拌部１１５ｂに未使用のトナーを補給するためのトナー補給口１１５ａが形成されている。

現像槽１１１には、第１搬送部材１１２と第２搬送部材１１３との間に仕切り板１１７が配設されている。仕切り板１１７は、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３の各軸方向（各回転軸方向）に平行に延設されている。現像槽１１１の内部は、仕切り板１１７によって、第１搬送部材１１２が配されている第１搬送路Ｐと、第２搬送部材１１３が配されている第２搬送路Ｑとに区画される。

仕切り板１１７は、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３の各軸方向の両端部において、現像槽１１１の内側の壁面から離間して配置されている。これにより、現像槽１１１には、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３の各軸方向の両端部付近において、第１搬送路Ｐと第２搬送路Ｑとを連通する連通路が形成されている。以下では、図５に示されるように、矢印Ｘ方向側に形成されている連通路を第１連通路ａ、矢印Ｙ方向側に形成されている連通路を第２連通路ｂと称する。

第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３は、互いの周面同士が仕切り板１１７を介して対向するように且つ互いの軸同士が平行になるように並列され、互いに逆方向に回転するように設定されている。そして、第１搬送部材１１２は、図５に示すように、矢印Ｘ方向に２成分現像剤を搬送し、第２搬送部材１１３は、矢印Ｘ方向とは逆の矢印Ｙ方向に現像剤を搬送するように設定されている。

第１搬送部材１１２は、図５に示すように、螺旋状の第１搬送羽根１１２ａと第１回転軸１１２ｂからなるスクリューオーガと、ギア１１２ｃにより構成されている。第２搬送部材１１３は、図５に示すように、螺旋状の第２搬送羽根１１３ａと第２回転軸１１３ｂからなるスクリューオーガと、ギア１１３ｃにより構成されている。第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３は、モータ等の駆動手段（図示せず）によって回転駆動することにより現像剤を攪拌すると共に搬送するようになっている。

また、第１搬送部材１１２は、図６に示すように、第１回転軸１１２ｂを垂直方向から眺めたときの第１回転軸１１２ｂ軸と第１搬送羽根１１２ａの外周部とがなす角度、すなわち、螺旋羽根の傾斜角θが３０度以上６０度以下で構成されている。

具体的には、第１搬送部材１１２の螺旋羽根の傾斜角θが３０度以上６０度以下の場合は、現像剤を第１搬送部材１１２の回転方向に攪拌する力が強いので、補給されたトナーが現像剤の上を浮遊しながら搬送される「浮遊トナー」が生じにくい。従って、トナー補給後であっても透磁率センサ１１９により精度よく現像剤のトナー濃度を検知できる。

一方、螺旋羽根の傾斜角θが３０度未満の場合は、第１搬送部材１１２による現像剤搬送速度が低下するため、現像剤の磨耗が早くなる。また、螺旋羽根の傾斜角θが６０度を超えると、第１搬送部材１１２による現像剤搬送速度が速くなり過ぎるため、浮遊トナーが発生し易くなる。

現像ローラ１１４は、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動するマグネットローラであり、現像槽１１１の現像剤を表面に汲み上げて担持し、表面に担持している現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム３に供給するものである。

現像ローラ１１４で搬送される現像剤は、最近接部分で感光体ドラム３と接触する。この接触領域が現像ニップ部Ｎであり、現像ニップ部Ｎでは、現像ローラ１１４に接続される図示しない電源から現像ローラ１１４に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ１１４表面の現像剤から感光体ドラム３表面の静電潜像へトナーが供給される。

現像ローラ１１４の表面に近接する位置にはドクターブレード（層厚規制用ブレード）１１６が配されている。

ドクターブレード１１６は、現像ローラ１１４の軸線方向に平行に延びる板状部材であり、現像ローラ１１４の鉛直方向下方において、その短手方向の一端が現像槽１１１によって支持され、かつ他端が現像ローラ１１４表面に対して間隙を有して離隔するように設けられる。ドクターブレード１１６の材料としては、ステンレス鋼が使用できるが、アルミニウムや合成樹脂なども使用できる。

透磁率センサ１１９は、図４，図６に示すように、予備攪拌部１１５ｂにおいて、トナー補給口１１５ａ付近で、その下方の現像剤搬送方向（矢印Ｙ方向）下流側で、第２搬送部材１１３の鉛直方向下側の現像槽１１１の底面、すなわち、第２搬送路Ｑの底面に装着され、検知面１１９ａが現像槽１１１の内部に露出するように設けられている。

また、透磁率センサ１１９は、図示しないトナー濃度制御手段に電気的に接続される。本実施形態における透磁率センサ１１９は、一般的なトナー濃度検知センサ、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサなどに代替することもできるが、これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。

透磁率検知センサには図示しない電源が接続される。電源は、透磁率検知センサを駆動させるための駆動電圧及びトナー濃度の検知結果を制御手段に出力するための制御電圧を透磁率検知センサに印加する。電源による透磁率検知センサへの電圧の印加は、制御手段によって制御される。透磁率検知センサは、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。このような型式の透磁率検知センサは市販されており、たとえば、ＴＳ−Ｌ、ＴＳ−Ａ、ＴＳ−Ｋ（いずれも商品名、ＴＤＫ（株）社製）などが挙げられる。

次に、現像装置２の現像槽における現像剤の搬送について説明する。
図４に示すように、トナー補給装置２２に収容されているトナーは、トナー移送機構１０２及びトナー補給口１１５ａを介して現像槽１１１内に移送され、これにより現像槽１１１にトナーが補給される。

現像槽１１１において、第１搬送部材１１２及び第２搬送部材１１３は、モータ等の駆動手段（図示せず）によって回転駆動し、現像剤を搬送する。具体的には、第１搬送路Ｐにおいて、現像剤は、第１搬送部材１１２によって攪拌されながら矢印Ｘ方向へ搬送され、第１連通路ａに到達する。第１連通路ａに到達した現像剤は、第１連通路ａを通過して第２搬送路Ｑへ搬送される。

一方、第２搬送路Ｑにおいて、現像剤は、第２搬送部材１１３によって、攪拌されながら矢印Ｙ方向へ搬送され、第２連通路ｂに到達する。そして、第２連通路ｂに到達した現像剤は、第２連通路ｂを通過して第１搬送路Ｐへ搬送される。
つまり、第１搬送部材１１２と第２搬送部材１１３とは、互いに逆方向に現像剤を攪拌しながら搬送している。

このようにして、現像剤は、現像槽１１１において、第１搬送路Ｐと第１連通路ａと第２搬送路Ｑと第２連通路ｂとを、第１搬送路Ｐ→第１連通路ａ→第２搬送路Ｑ→第２連通路ｂ、という順序にて循環移動していることになる。そして、現像剤は、第２搬送路Ｑにて搬送されている間に、現像ローラ１１４の回転にてその表面に担持されて汲み上げられ、汲み上げられた現像剤中のトナーが感光体ドラム３へと移動して、順次消費されていく。

このように消費されるトナーを補うべく、未使用のトナーがトナー補給口１１５ａから第２搬送路Ｑへ補給される。補給されたトナーは第２搬送路Ｑ→第２連通路ｂ→第１搬送路Ｐ→第１連通路ａ、という順序にて循環している間において従前より存在する現像剤と混合攪拌される。その後、未使用のトナーが混合された現像剤は再び第２搬送路Ｑへと搬送されて現像ローラ１１４の表面に担持されて汲み上げられる。

次に、本実施形態における現像装置２内の特徴的な透磁率センサ１１９と第２搬送部材１１３の構成について図面を参照して説明する。
図７は本実施形態に係る現像装置の現像槽内に設けられた透磁率センサと第２搬送部材の構成を示す説明図である。

本実施形態の現像装置２によれば、図７に示すように、透磁率センサ１１９の検知面１１９ａおよびその周辺は、現像槽１１１の底表面に対して、第２搬送部材１１３に対向する方向に距離（以下、「突出距離」と称する。）δ１だけ突出するように配置される。

一般に、螺旋羽根を用いる現像装置の特徴としては、本実施形態においても第２搬送羽根１１３ａから距離が離れるほど現像剤を搬送する能力は弱くなる。特に、現像槽１１１の底表面において現像剤の滞留が起こりやすい。そこで、透磁率センサ１１９の検知面１１９ａを現像槽１１１の底表面から突出させることで、透磁率センサ１１９の検知面１１９ａは現像剤が安定して搬送される底表面から離れた位置に配置されるので、前述した現像剤の滞留によるセンサ出力への影響が抑えられる。

本実施形態では、透磁率センサ１１９の検知面１１９ａ上での現像剤の滞留を効果的に抑制するために、透磁率センサ１１９の検知面１１９ａ周辺の突出距離δ１は、透磁率センサ１１９の検知面１１９ａ周辺以外における第２搬送羽根１１３ａと現像槽１１１の底表面との間隙の距離（以下、「間隙距離」と称する。）δ０よりも大きいことが好ましい。

本実施形態の現像装置２によれば、間隙距離δ０を０．５ｍｍに設定しており、突出距離δ１を０．５ｍｍ以上（０．５〜２ｍｍ程度が好ましい。）に設定して透磁率センサ１１９を配置したときに、効果的にセンサ出力の信頼性低下を抑制できることを確認した。

また、本実施形態の現像装置２によれば、第２搬送部材１１３は、透磁率センサ１１９の検知面１１９ａ周辺と第２搬送羽根１１３ａとの物理的な接触が起こらないように、図７に示すように、突出させた部分に対向する位置の螺旋羽根（以下、「対向螺旋羽根」と称する。）１１３ａ１においてのみ、第２搬送羽根１１３ａの外径を長さδ２だけ小さくしている。

本実施形態では、第２搬送部材１１３の回転駆動中の触れ、撓みを考慮して、第２搬送羽根１１３ａと現像槽１１１の底表面との間には間隙距離δ０を設定している。
そして、透磁率センサ１１９の検知面１１９ａ周辺においても、対向螺旋羽根１１３ａ１との間の間隙距離δ３をδ０以上に設定することが好ましい。従って、長さδ２は突出距離δ１と同等または突出距離δ１よりも大きいことが好ましい。

ここで、長さδ２を過剰に大きくした場合、即ち対向螺旋羽根１１３ａ１の外径を過剰に小さくした場合、この位置において局所的に現像剤の搬送能力が低下することで、前述した現像剤搬送路の全体における現像剤の循環に影響を及ぼしてしまう。このような問題を抑制するために、長さδ２は第２搬送羽根１１３ａの外径φの３分の１よりも小さいことが好ましい。

本実施形態の現像装置２によれば、第２搬送羽根１１３ａの外径φを１４．０ｍｍに設定しており、第２搬送羽根１１３ａにおける長さδ２を外径φの３分の１である４．７ｍｍよりも小さくすることで、現像剤搬送路の全体における現像剤の循環に影響を及ぼさないことを確認した。

また、本実施形態の比較例として、透磁率センサ１１９の検知面１１９ａ周辺を直角近い角度で突出させた場合、突出部と非突出部との間の死角部分（突出部の基部周辺）に現像剤が滞留したり、突出した位置において現像剤の搬送速度が遅くなることを確認した。
このような場合、透磁率センサ１１９の検知面１１９ａ周辺を突出させて検知面１１９ａ上の現像剤密度を安定化させる効果が低下してしまう。

上記問題を抑制するために、本実施形態の現像装置２によれば、透磁率センサ１１９の突出した検知面１１９ａ周辺に対して、現像槽１１１の底表面から傾斜角（勾配）αを有する傾斜部１１１ａを設けている。傾斜角αは5°以上60°未満であることが好ましい。

これにより、透過率センサ１１９は、第２搬送羽根１１３ａにより搬送されている現像剤の状態を良好にセンシングできるとともに、検知面１１９ａにトナー膜やその他異物が固着した場合でも、搬送される現像剤による掻き取り・除去効果が期待できるので、トラブル発生に至らずに安定したセンシングを行うことができる。

以上のように構成したので、本実施形態によれば、画像形成装置１００の現像装置２において、透磁率センサ１１９を、現像槽１１１内で第２搬送部材１１３の第２搬送羽根１１３ａと対向する位置に、検知面１１９ａ周辺が検知面１１９ａ周辺以外よりも突出するように配置し、第２搬送部材の構成として、第２搬送羽根１１３ａを、検知面１１９ａ周辺に対向する位置における対向螺旋羽根１１３ａ１の外径が、検知面１１９ａ周辺に対向しない位置の第２搬送羽根１１３ａの外径よりも小さく構成して、透磁率センサ１１９の検知面１１９ａ周辺の現像槽１１１の内壁面からの突出距離δ１が、検知面１１９ａ周辺以外における第２搬送羽根１１３ａと現像槽１１１の内壁面との間隙距離δ０よりも大きく構成したので、透磁率センサ１１９の検知面１１９ａ周辺を突出させるように配置しても、第２搬送部材１１３の第２搬送羽根１１３ａとの間に安全な間隙が設けられるため、第２搬送羽根１１３ａに回転駆動中の振れ、撓みが発生しても、検知面１１９ａとの物理的な接触を防止することができ、循環搬送される現像剤が検知面１１９ａ上において滞留することを抑制できる。これにより、現像剤の密度変化が生じないので、トナー濃度に対して相関係数が低下することなく、信頼性の高いセンサ出力を得ることができる。

尚、上述した実施形態では、本発明に係る現像装置２を図１に示すような画像形成装置１００に適用した例について説明したが、現像槽１１１内で攪拌された現像剤のトナー濃度を透磁率センサ１１９により検出するようにした現像装置２を用いる画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。

以上のように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 露光ユニット（露光装置）
２ 現像装置
３ 感光体ドラム
５ 帯電器（帯電装置）
８ 中間転写ベルトユニット（転写装置）
１２ 定着ユニット（定着装置）
２２ トナー補給装置
１００ 画像形成装置
１１１ 現像槽（現像剤収容部）
１１１ａ 傾斜部
１１２ 第１搬送部材（現像剤搬送部材）
１１３ 第２搬送部材（現像剤搬送部材）
１１３ａ 第２搬送羽根
１１３ａ１ 対向螺旋羽根
１１５ａ トナー補給口
１１５ｂ 予備攪拌部
１１９ 透磁率センサ
１１９ａ 検知面
Ｐ 第１搬送路
Ｑ 第２搬送路
α 傾斜角
δ０ 間隙距離
δ１ 突出距離
δ２ 長さ
δ３ 間隙距離

Claims (4)

1. トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容される現像剤収容部と、前記現像剤収容部内で前記現像剤が搬送される現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路内に設けられて前記現像剤を攪拌しながら所定方向へ搬送する現像剤攪拌搬送部材と、前記現像剤搬送路の現像剤を担持してその現像剤に含まれるトナーを感光体ドラムへ供給する現像ローラと、前記現像剤搬送路内の現像剤のトナー濃度を検出する透磁率センサとを備えた現像装置において、
   前記透磁率センサは、底表面から突出した検知面を有し、前記現像剤収容部内にトナーを補給するトナー補給口付近の下方の現像剤搬送方向下流側に配置されるとともに、前記検知面周辺には、前記底表面から傾斜角を有して突出する傾斜部を有し、前記現像剤攪拌搬送部材と対向する位置で、前記検知面周辺が前記検知面周辺以外よりも突出するように配置され、
   前記現像剤攪拌搬送部材は、前記検知面周辺に対向する位置における前記現像剤攪拌搬送部材の外径が、前記検知面周辺に対向しない位置の外径よりも小さく構成され、
   前記透磁率センサの検知面周辺の前記現像剤収容部の内壁面からの突出距離が、前記検知面周辺以外における前記現像剤攪拌搬送部材と前記現像剤収容部の内壁面との間隙距離よりも大きく構成されることを特徴とする現像装置。
2. 前記透磁率センサの検知面周辺に対向する位置における前記現像剤攪拌搬送部材の外径と前記検知面周辺に対向する位置以外における前記現像剤攪拌搬送部材の外径との差を、前記検知面周辺に対向する位置以外における前記現像剤攪拌搬送部材の外径の３分の１よりも小さくすることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記傾斜部は、前記透磁率センサの突出した検知面周辺から前記現像剤収容部の内壁面に対して、5°以上60°未満の傾斜角を有することを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、
   前記現像装置として、請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載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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