(57)【要約】【課題】スクリューに磁力発生部材を配置しても、透磁率センサを用いて高精度にトナー濃度を制御できる現像装置を提供する。【解決手段】現像スクリュー４２と攪拌スクリュー４３の両方で、非磁性体のスクリュー羽根の稜線にマグネットシート４８を貼付している。しかし、トナー濃度センサ４７の出力変動に対応するために、トナー濃度センサ４７近傍のスクリュー羽根の稜線にはマグネットシート４８を配置しない。そして、マグネットシート４８を配置しない領域では、搬送能力の低下による現像剤のかさ密度低下を補うために、一定ピッチの攪拌スクリュー４３のスクリュー羽根の間隔に同一ピッチの別のスクリュー羽根を配置している。【選択図】図７
2011248126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、
現像剤を収容する現像容器内で前記現像剤担持体に沿って現像剤を搬送する搬送路と、
回転軸の周りに形成された羽根部を備え、前記搬送路内に回転可能に設けられ、前記搬送路の現像剤を搬送する搬送部材と、
前記搬送部材に対向するように配置され、前記搬送路内の現像剤の透磁率に関する情報を検知する濃度センサと、を備え、
前記搬送部材は、少なくとも前記濃度センサの検知部と対向する領域を除いた前記羽根部に磁力発生部材が設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記濃度センサの検知部と対向する領域のほうが、それよりもトナー搬送方向上流側の領域よりも、前記搬送部材と前記搬送路とが形成する前記搬送部材の１ピッチ当たりの空間体積が小さいことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記濃度センサの検知部と対向する領域は、一定の螺旋ピッチに形成されたスクリュー羽根の間隔に、同一の螺旋ピッチに形成された別のスクリュー羽根が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記濃度センサの検知部と対向する領域のほうが、それよりもトナー搬送方向上流側の領域よりも、前記搬送部材の回転軸の軸径が大きいことを特徴とする請求項２又は３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記濃度センサの検知部と対向する領域の上流側と下流側とは、前記搬送部材と前記搬送路とが形成する前記搬送部材の１ピッチ当たりの空間体積が等しいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記搬送部材の長手方向の下流側で現像剤を持ち上げて別の搬送部材が配置された別の搬送路へ受け渡す位置に前記濃度センサが配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーとキャリアを含む現像剤の透磁率を検出してトナー濃度を制御する現像装置、詳しくはトナー濃度の検出精度を高めるトナー濃度センサの配置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーとキャリアを含む現像剤（二成分現像剤）を、回転する現像剤担持体に担持させて、像担持体の静電像を現像する画像形成装置が広く用いられている。二成分現像剤を用いる画像形成装置では、画像形成に伴って現像剤中のトナーだけが消費されるため、現像剤に占めるトナーの重量比率（トナー濃度）が低下する。このため、現像装置には、画像形成に伴って、トナー濃度の低下を補うだけのトナーが補給される。そして、現像容器に現像剤の透磁率を検出するトナー濃度センサを設けて、現像剤のトナー濃度が所定範囲に維持されるようにトナー補給量を制御している。
【０００３】
また、二成分現像剤を用いる現像装置では、現像容器内の現像剤をスクリュー羽根で攪拌しつつ循環させることにより、トナーとキャリアとを相互に摩擦帯電させてトナーに所定の帯電量を付与している。このため、スクリュー羽根の稜線と現像容器との隙間に搬送されない現像剤が存在すると、攪拌を逃れて帯電しないトナーが現像容器内に蓄積し、搬送される現像剤に不規則に混合して、トナーの帯電量をばらつかせる。トナーの帯電量のばらつきは、静電像に付着するトナー量を変動させて画像濃度ムラを形成するため、好ましくない。
【０００４】
そこで、現像容器には、スクリュー羽根の外形に倣った円筒状の搬送路を形成して、現像容器の壁面に現像剤が停滞しないようにしている。しかし、この場合でも、現像剤が古くなったり高温高湿度環境で運転したりすると、現像容器の内壁面に現像剤が付着して停滞する場合がある。
【０００５】
スクリュー羽根と搬送路の隙間に現像剤が滞留する問題を解決するために、スクリュー羽根の稜線に磁力発生部材を取り付けて、現像剤を吸着させ、いわゆる磁気ブラシ状態で現像容器の内面を摺擦させる技術が提案されている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−５７９２９号公報
【特許文献２】特開２００５−２１５４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スクリュー羽根の稜線に磁力発生部材を連続的に配置した現像装置を試作して連続画像形成を行ったところ、スクリュー羽根と搬送路の隙間に現像剤が滞留する問題は解決された。しかし、一方で、磁力発生部材を取り付けない場合に比較して、トナー濃度の制御の精度が低下して、画像濃度の変動が大きくなることが判明した。これは、磁力発生部材の磁力分の出力が、キャリアによる出力に対して大きいため、キャリアによる出力分を精度良く検知できないためである。
【０００８】
本発明は、スクリュー羽根に磁力発生部材を配置しても、トナー濃度センサを用いて高精度にトナー濃度を制御できる現像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の現像装置は、トナーとキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤を収容する現像容器内で前記現像剤担持体に沿って現像剤を搬送する搬送路と、回転軸の周りに形成された羽根部を備え、前記搬送路内に回転可能に設けられ、前記搬送路の現像剤を搬送する搬送部材と、前記搬送部材に対向するように配置され、前記搬送路内の現像剤の透磁率に関する情報を検知する濃度センサと、を備える。そして、前記搬送部材は、少なくとも前記濃度センサの検知部と対向する領域を除いた前記羽根部に磁力発生部材が設けられている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の現像装置では、非磁性体材料で形成された搬送部材の「透磁率の検出面を含む搬送方向の所定範囲を除いたスクリュー羽根の部分」に磁力発生部材を配置している。このため、スクリュー羽根の回転に伴う磁力発生部材の移動が、透磁率の検出面に隣接する現像剤のかさ密度に影響を及ぼさず、トナー濃度センサが検出する現像剤の磁束密度が安定する。
【００１１】
従って、スクリュー羽根に磁力発生部材を配置しても、トナー濃度センサを用いて高精度にトナー濃度を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】画像形成部の構成の説明図である。
【図３】現像装置の斜視図である。
【図４】現像装置の長手方向に沿った断面構成の説明図である。
【図５】現像装置の長手方向に垂直な断面構成の説明図である。
【図６】実施例１の現像装置の構成の説明図である。
【図７】実施例２の現像装置の構成の説明図である。
【図８】実施例３の現像装置の水平断面構成の説明図である。
【図９】実施例３の現像装置の長手方向に垂直な断面構成の説明図である。
【図１０】実施例４の現像装置における現像剤の搬送状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、トナー濃度センサ対向領域を除いた部分のスクリュー羽根に磁力発生部材が配置される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１４】
従って、第１搬送路と第２搬送路を上下に配置する縦型（図５）のみならず、第１搬送路と第２搬送路を水平に並べて配置する横型の現像装置（図９）でも実施できる。そのような現像装置は、タンデム型／１ドラム型、中間転写型／直接転写型の画像形成装置において、区別無く実施できる。
【００１５】
本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途の画像形成装置で実施できる。
【００１６】
なお、特許文献１、２に示される現像装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００１７】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図２は画像形成部の構成の説明図である。
【００１８】
図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト５１に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００１９】
画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト５１に転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト５１に転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光ドラム１Ｃ、１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト５１に転写される。
【００２０】
中間転写ベルト５１に転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ二次転写される。ピックアップローラ１２によって記録材カセット１１から取り出された記録材Ｐは、分離ローラ１３で１枚ずつに分離してレジストローラ１４へ給送される。レジストローラ１４は、中間転写ベルト５１のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを送り出す。トナー像を転写された記録材Ｐは、定着装置７で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、機体外部へ排出される。
【００２１】
画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いるトナーの色が異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部ＰＹについて説明し、画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについては、画像形成部ＰＹの構成部材に付した符号末尾のＹをＭ、Ｃ、Ｋに読み替えて説明されるものとする。
【００２２】
図２に示すように、画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙの周囲に、コロナ帯電器２Ｙ、露光装置３、現像装置４Ｙ、一次転写ローラ５Ｙ、ドラムクリーニング装置６Ｙを配置している。
【００２３】
像担持体の一例である感光ドラム１Ｙは、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持たせた感光層が形成され、所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。コロナ帯電器２Ｙは、感光ドラム１Ｙの表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。露光装置３Ｙは、レーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１Ｙの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置４Ｙは、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて静電像を現像して感光ドラム１Ｙの表面にトナー像を形成する。
【００２４】
一次転写ローラ５Ｙは、中間転写ベルト５１の内側面を押圧して、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト５１との間に転写部Ｔ１を形成する。一次転写ローラ５Ｙに正極性の直流電圧を印加することにより、感光ドラム１Ｙに担持された負極性のトナー像が中間転写ベルト５１へ一次転写される。ドラムクリーニング装置６Ｙは、記録材Ｐへの転写を逃れて感光ドラム１Ｙに残った転写残トナーを回収する。
【００２５】
タンデム型の画像形成装置では、一つの感光ドラムに対して各色トナー像を順番に現像する１ドラム型に比べて、スペースやコストなどが不利であるものの、画像形成速度の高速化が容易であるというメリットがある。そのため、フルカラー画像形成装置の高速化のニーズが高い近年では１ドラム型よりも注目されている。
【００２６】
＜現像装置＞
図３は現像装置の斜視図である。図４は現像装置の長手方向に沿った断面構成の説明図である。図５は現像装置の長手方向に垂直な断面構成の説明図である。
【００２７】
図３に示すように、現像装置４Ｙは、現像剤担持体の一例である現像スリーブ４４にトナーとキャリアを含む現像剤を担持して感光ドラム（１Ｙ：図２）の静電像を現像する。現像装置４Ｙは、現像剤として非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを混合した二成分現像剤を使用する。二成分現像剤を使用する場合、トナーに磁性体を含ませなくてもよいため、カラー画像形成において色味が良好である。
【００２８】
図４に示すように、現像剤を収容する現像容器４１は、第１搬送路の一例である現像室４１ａと第２搬送路の一例である攪拌室４１ｂとを縦に並べて有する。隔壁４１ｃは、長手方向の両端部に垂直方向の現像剤の通過を許す受け渡し開口部４１ｄ、４１ｅを設けられている。現像スクリュー４２と攪拌スクリュー４３は、現像剤を攪拌しつつ現像容器４１内を循環させる。攪拌室４１ｂから現像室４１ａへ現像剤を受け渡している受け渡し開口部４１ｅ近傍の攪拌室４１ｂには、現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ４７が設けられている。
【００２９】
図５に示すように、現像容器４１の感光ドラム１Ｙに対向する領域に現像スリーブ４４が回転可能に配置されている。現像スリーブ４４が感光ドラム１に対向する現像領域の回転方向上流には層厚規制ブレード４６が配置され、現像スリーブ４４に担持される現像剤の厚さを規制している。
【００３０】
現像容器４１内は、水平に設けた隔壁４１ｃによって現像室４１ａと攪拌室４１ｂとに仕切られ、現像室４１ａの下方に攪拌室４１ｂが配置される。現像室４１ａには現像スクリュー４２が回転可能に設けられ、攪拌室４１ｂには攪拌スクリュー４３が回転可能に設けられている。トナー濃度センサ４７は、攪拌スクリュー４３に対向する位置で攪拌室４１ｂを搬送される現像剤の透磁率を検出する。
【００３１】
現像スリーブ４４の内側には、図９を参照して示すように、表面に複数の磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｎ３、Ｎ２、Ｓ２を配置して非回転に支持されたマグネット４５が配置される。現像剤は、磁性体のキャリアがマグネット４５の磁極間に形成された磁束に拘束されて現像スリーブ４４の表面に担持され、正極性に帯電したキャリアの表面に負極性に帯電したトナーが静電気的に拘束されて磁気ブラシを形成する。
【００３２】
＜トナー補給制御＞
図２に示すように、画像形成に伴ってトナーが消費されると、制御部３０は、現像で消費されたトナー量に応じてホッパ２０Ｙから補給トナーを取り出して現像装置４Ｙへ供給する。制御部３０は、いわゆるビデオカウント方式のトナー補給制御を行っており、露光に用いた画像データに基づいて１枚の画像ごとに消費されるトナー量を演算して、次の１枚の画像形成時に演算しただけの補給トナーを現像装置４Ｙへ補給している。
【００３３】
しかし、ビデオカウント方式だけでは、トナー補給量の誤差が累積して、現像剤に占めるトナー重量比率（トナー濃度）が適正範囲から外れる可能性がある。
【００３４】
このため、トナー濃度センサ４７を現像装置４Ｙに設けてトナー濃度を実測している。そして、トナー濃度が適正値の１０％を割り込むとビデオカウント方式によるトナー補給量を割り増し、トナー濃度が適正値の１０％を超えるとビデオカウント方式によるトナー補給量を削減している。
【００３５】
また、制御部３０は、所定枚数の画像形成ごとに、露光装置３Ｙを制御して感光ドラム１Ｙに所定の静電像を形成し、現像装置４Ｙで現像してトナー現像量測定用のカラーパッチを形成する。そして、反射光センサ３１によるカラーパッチの測定結果に基いて、トナー現像量が所定値となるように、トナー濃度センサ４７を用いたトナー濃度の誘導目標値を変化させている。
【００３６】
トナー濃度センサ４７は、現像装置４Ｙ内の現像剤のトナー濃度を検出し、制御部３０は、トナー濃度センサ４７が測定する現像装置４Ｙ内のトナー濃度が、所望のトナー濃度となるようホッパ２０Ｙを制御する。
【００３７】
現像剤のトナー濃度検出方式としては、これまでいくつかの方式が提案されているが、従来から広く普及している方式として磁気検知方式があげられる。磁気検知方式は、現像装置内に磁気センサを設け、磁気センサの検知面近傍の現像剤のトナー濃度の違いによる透磁率の変化を検知することにより、現像剤のトナー濃度を検出する。磁気センサは、検知しようとする磁性体の磁束密度の違いに応答して出力を変化させるため、磁気センサの透磁率の検出面にどの程度磁性体があるかを検出できる。
【００３８】
現像剤中のトナーは非磁性であるがキャリアが磁性体であるため、磁気センサは、現像剤中のキャリアの存在確率に応じた出力を発生する。その結果、磁気センサの出力から相対的にトナー濃度を検出できる。
【００３９】
しかし、磁気検知方式では、直接的には、トナーの量ではなくキャリアの量を検知しているため、現像剤中のトナー濃度が変化した場合だけではなく、現像剤のかさ密度が変化した場合にも磁気センサの出力が変化する。そのため、透磁率の検出面の近傍では、現像剤をある程度圧縮し、現像剤のかさ密度の変化を少なくする必要がある。
【００４０】
＜磁力発生部材＞
タンデム型の画像形成装置１００は、現像容器が１ドラム型のように公転しないため、攪拌スクリュー４３の外径より外側に位置する現像剤が攪拌・搬送されにくい。攪拌室４１ｂの内壁面に付着した現像剤は、攪拌スクリュー４３の外径よりも内側にある現像剤に比べて停滞時間が長く、摩擦を生じないため帯電状態も低い。
【００４１】
また、画像形成装置の小型化に伴って現像容器４１が小型化される傾向があり、攪拌スクリュー４３が小径化された結果、濃度の高い画像に対してトナー供給が追い付かなくなる場合があった。
【００４２】
図４に示すように、現像スクリュー４２及び攪拌スクリュー４３は、非磁性体の樹脂材料を用いて射出成形により形成されており、ほぼ全長に渡って一定螺旋ピッチ、一定断面形状のスクリュー羽根を形成されている。現像スクリュー４２及び攪拌スクリュー４３は、いずれもスクリュー羽根の螺旋状の稜線に、磁力発生部材としてのマグネットシート４８を連続的に貼付して配置している。
【００４３】
現像室４１ａ内の現像剤を攪拌搬送する現像スクリュー４２では、マグネットシート４８の取り付け領域は、現像スリーブ４４に対する現像剤の受け渡し領域よりも広い領域に設定している。
【００４４】
攪拌室４１ｂ内の現像剤を攪拌搬送する攪拌スクリュー４３では、マグネットシート４８の取り付け領域は、トナー濃度センサ４７の対向領域を除いたほぼ全長に設定している。
【００４５】
マグネットシート４８は、攪拌スクリュー４３から外れている現像剤を磁力によって攪拌スクリュー４３に引き寄せ、スクリュー羽根の１ピッチの内側に形成された空間体積の現像剤と攪拌混合して搬送する。
【００４６】
マグネットシート４８が発生する磁力によってスクリュー羽根の稜線にキャリアの磁気穂が形成される。このため、現像室４１ａと現像スクリュー４２のクリアランス、及び攪拌室４１ｂと攪拌スクリュー４３のクリアランスを磁気穂によって埋めて、停滞した現像剤を掻き出すことが可能になる。
【００４７】
マグネットシート４８は、現像スクリュー４２及び攪拌スクリュー４３の外周面のスパイラル湾曲面に沿って取り付ける必要がある。そのため、スパイラル湾曲面への取り付けの容易性、加工性、磁力安定性の点で好適なマグネットシート４８を用いる。マグネットシート４８は、シート状の帯状弾性マグネットから帯状に切り出して、両面テープを取り付け、スクリュー外周面に巻き付けるように貼り付けて、現像スクリュー４２と攪拌スクリュー４３に装着した。
【００４８】
マグネットシート４８の寸法等は、実験により最適化を図った。マグネットシート４８は、幅２ｍｍ、厚さ１ｍｍ、残留磁束密度２４０ｍＴである。その結果、現像室４１ａと現像スクリュー４２のクリアランス、及び攪拌室４１ｂと攪拌スクリュー４３のクリアランスは、マグネットシート４８の貼付状態でどちらも０．７５ｍｍである。
【００４９】
なお、磁力発生部材は、現像スクリュー４２と攪拌スクリュー４３の外周面に沿って完全に連続して現像剤を拘束するものには限定されない。現像スクリュー４２と攪拌スクリュー４３の外周面に沿って、スクリューの法線方向の磁束密度が０から極大の間で繰り返すような、実質的に連続あるいは断続であってもよい。
【００５０】
ところで、現像スクリュー及び搬送スクリューに磁力発生部材を組み込んで現像剤の搬送能力を高めること自体は、上述した特許文献１（特開２００３−５７９２９号公報)に記載されている。また、特許文献２(特開２００５−２１５４５０)においては、攪拌スクリューの羽根の片側側面に半リング状のマグネットシールを貼ることにより、攪拌スクリューの内側のトナー密度を高めて、現像スクリューへ受け渡すトナー量を増やしている。
【００５１】
しかし、特許文献１、２に記載される攪拌スクリューでは、トナーを攪拌・搬送させる効果があるものの、攪拌スクリューから発生する磁界は、検知しようとしている現像剤の磁束密度の変化に比べて非常に大きい。そのため、現像装置４Ｙにおいてそのまま利用したのでは、トナー濃度センサ４７（磁気センサ）の出力変動が上限を超えてトナー濃度を正確に検知できなくなる可能性がある。
【００５２】
そこで、以下の実施例では、攪拌スクリュー４３のトナー濃度センサ４７の透磁率の検出面に対向する長手方向の領域を除いてマグネットシート４８を取り付けている。
【００５３】
＜実施例１＞
図６は実施例１の現像装置の構成の説明図である。図６は図４の長手方向断面におけるトナー濃度センサ近傍の拡大図である。
【００５４】
図４に示すように、実施例１では、攪拌スクリュー４３の長手方向の下流側で現像剤を持ち上げて別の攪拌スクリュー４２が配置された現像室４１ａへ受け渡す位置にトナー濃度センサ４７が配置されている。濃度センサの一例であるトナー濃度センサ４７は、攪拌スクリュー４３に対向するように配置され、搬送路内の現像剤の透磁率に関する情報を検知する。攪拌スクリュー４３は、少なくともトナー濃度センサ４７の検知部と対向する領域を除いた羽根部４３ａに磁力発生部材の一例であるマグネットシート４８が設けられている。そして、トナー濃度センサ４７の検知部と対向する領域のほうが、それよりもトナー搬送方向上流側の領域よりも、攪拌スクリュー４３の１ピッチ当たりの空間体積が小さい。
【００５５】
図５に示すように、攪拌室４１ｂは、トナーとキャリアを含む現像剤を攪拌しつつ循環させる現像容器内の循環経路の一部を構成する。搬送部材の一例である攪拌スクリュー４３は、スクリュー羽根を有して回転することにより長手方向に等しい搬送速度が得られるように攪拌室４１ｂの現像剤を搬送する。ただし、実際の搬送速度は、現像剤の分布状態や循環経路の分岐、合流等の影響を受けるため、長手方向で厳密に一定になるとは限らない。トナー濃度センサ４７は、回転に伴うスクリュー羽根の稜線の包絡面に透磁率の検出面を対向させて現像容器４１に配置される。
【００５６】
図６に示すように、実施例１では、攪拌スクリュー４３は、非磁性体材料で形成され、透磁率の検出面に対応させた所定範囲を除いた部分に、磁力発生部材の一例であるマグネットシート４８が配置される。そして、攪拌スクリュー４３の長手方向の下流側で現像剤を持ち上げて別の搬送部材の一例である現像スクリュー４２が配置された別の搬送路の一例である現像室４１ａへ受け渡す位置に、トナー濃度センサ４７を配置している。
【００５７】
実施例１では、現像スクリュー４２及び攪拌スクリュー４３の回転速度は３７０ｒｐｍ、スクリュー口径はφ２７．６ｍｍ、攪拌室４１ｂの内径はφ３０ｍｍである。スクリュー羽根の１ピッチは３０ｍｍ、スクリュー羽根の厚みは先端部分が０．６ｍｍ、根本部分が６．２ｍｍ、スクリュー軸径がφ８ｍｍである。
【００５８】
攪拌室４１ｂから現像室４１ａへ現像剤を受け渡す受け渡し開口部４１ｅ近傍にトナー濃度センサ４７を設けている。トナー濃度センサ４７は、透磁率の検知面に隣接する現像剤の磁束密度を検知する磁気センサであって、攪拌室４１ｂに透磁率の検知面を突き出して、透磁率の検知面を攪拌スクリュー４３に対向させている。このため、攪拌スクリュー４３の回転に伴って、攪拌スクリュー４３のスクリュー羽根の稜線が断続的に検知面を横切ることになる。
【００５９】
そこで、トナー濃度センサ４７の誤検知を避けるため、トナー濃度センサ４７の近傍では、スクリュー羽根の稜線にマグネットシート４８は貼り付けられていない。実施例１では、トナー濃度センサ（磁気センサ）４７とマグネットシート４８の距離を搬送方向に最低でも１３ｍｍ確保することにより、トナー濃度センサ４７の出力に対するマグネットシート４８の磁力の影響を回避している。
【００６０】
これより、現像室４１ａに設けられた現像スクリュー４２のスクリュー羽根の現像剤搬送領域のほぼ全部と、攪拌室４１ｂに設けられた攪拌スクリュー４３のスクリュー羽根の現像剤搬送領域の大部分にマグネットシート４８を存在させ得る。その結果、マグネットシート４８から発生する磁界が、トナー濃度センサ４７のトナー濃度検知を妨げることをなくしつつ、同時に、現像スクリュー４２及び攪拌スクリュー４３の攪拌搬送性能を向上させることが可能となった。
【００６１】
ところで、実施例１では、トナー濃度センサ４７近傍では、攪拌スクリュー４３にマグネットシート４８が取り付けられていないため、搬送方向の前後に比較して現像剤の搬送能力が少し低くなる。このため、攪拌スクリュー４３がトナー濃度センサ４７近傍で現像剤が滞留気味となり、かさ密度がばらついてしまい、検知精度が低下しやすくなる。。
【００６２】
そこで、現像室４１ａ及び現像スクリュー４２は、攪拌室４１ｂ及び攪拌スクリュー４３の上方に配置される。そして、トナー濃度センサ４７近傍の連続した領域は、攪拌室４１ｂの搬送方向下流側で、現像剤を上方へ押し上げて現像室４１ａへ受け渡す位置でもある。このため、トナー濃度センサ４７を現像剤が圧縮され易い現像剤受け渡し開口部４１ｅ近傍に設けることになり、現像剤を十分に搬送方向に圧縮することが可能となる。透磁率の検出面に隣接する現像剤の加圧状態を安定させて、トナー濃度センサ４７の出力を安定させることが可能となる。
【００６３】
＜実施例２＞
図７は実施例２の現像装置の構成の説明図である。図７は図４の長手方向断面におけるトナー濃度センサ近傍の拡大図である。
【００６４】
図７に示すように、実施例２では、攪拌スクリュー４３のスクリュー羽根は、透磁率の検出面に対応させた所定範囲では、スクリュー羽根の１ピッチ当たりの空間体積がその上流側における１ピッチ当たりの空間体積よりも小さい。
【００６５】
図６に示すように、実施例１では、トナー濃度センサ４７の出力変動に対応するためにトナー濃度センサ４７近傍のスクリュー羽根の稜線からマグネットシート４８をなくした。その結果、現像剤の流動性が低下してくると、その部分の攪拌スクリュー４３の搬送能力が低下し易くなってしまった。マグネットシート４８を無くした直後の位置で現像剤の滞留が起こり易くなり、攪拌スクリュー４３に現像剤が付着して現像剤の詰まりが生じや易くなった。
【００６６】
また、トナー濃度センサ４７の出力を安定させるため、トナー濃度センサ４７の検出面近傍では、現像剤をある程度搬送方向に圧縮して搬送したい。しかし、隣接する上流側で現像剤が滞留してしまうと、トナー濃度センサ４７の検出面の現像剤のかさ密度が変動し易くなる。トナー濃度センサ４７の検出面に隣接する現像剤の圧縮量が少なくなると現像剤のかさ密度が変化し易くなって、トナー濃度センサ４７の出力にばらつきを生じる可能性が出てくる。
【００６７】
そこで、図７に示すように、実施例２では、マグネットシート４８が配置されない連続した領域では、攪拌スクリュー４３の１ピッチに占める空間体積が、マグネットシート４８が配置された他の部分よりも小さい。このため、現像剤の流動性が低下して攪拌スクリュー４３の搬送性能が低下しても、トナー濃度センサ４７の透磁率の検出面に隣接する現像剤の圧縮量があまり減らない。
【００６８】
トナー濃度センサ４７の検知部と対向する領域は、一定の螺旋ピッチに形成されたスクリュー羽根の間隔に、同一の螺旋ピッチに形成された別のスクリュー羽根が配置されている。具体的には、一定螺旋ピッチの攪拌スクリュー４３のスクリュー羽根の間隔に、同一螺旋ピッチの別のスクリュー羽根が配置されている。トナー濃度センサ４７の透磁率の検出面を含む連続した領域では、マグネットシート４８が配置された領域よりもスクリュー羽根の条数が多くなっている。
【００６９】
トナー濃度センサ４７近傍の攪拌スクリュー４３を２条にすることにより、現像剤の搬送速度を低下させることなく、トナー濃度センサ４７近傍の攪拌室４１ｂの空間体積を約５０％にしている。トナー濃度センサ４７近傍の空間体積を５０％にすることで、トナー濃度センサ４７近傍まで広い体積を使って搬送されてきた現像剤が、トナー濃度センサ４７近傍で同じ搬送速度のまま５０％の体積に圧縮される。これにより、現像剤のかさ密度を高くすることが可能となっている。
【００７０】
実施例２では、長手方向の現像剤の搬送速度を変更することなく空間体積を小さくすることが可能であるため、滞留する現像剤の量は、最小限に押えながら、現像剤のかさ密度を高くし、トナー濃度センサ４７の出力を安定させることが可能となる。
【００７１】
実施例２では、トナー濃度センサ４７の検出面近傍の領域でマグネットシート４８を無くしたため、トナー濃度センサ４７の出力に影響を与える磁界の発生はなく、トナー濃度センサ４７がトナー濃度を検知できなくなることを防止できる。さらに、攪拌スクリュー４３にマグネットシート４８を持たない領域では、現像剤を圧縮する能力が低下するが、スクリュー羽根を多条にして空間体積（実効搬送体積）を減らすことで、現像剤の圧縮量を高めることが可能となる。それによって、マグネットシート４８を持つ領域の圧縮能力に近づけることができ、トナー濃度センサ４７の出力に基づくトナー濃度の測定値のバラツキを小さくすることが可能となった。
【００７２】
＜実施例３＞
図８は実施例３の現像装置の水平断面構成の説明図である。図９は実施例３の現像装置の長手方向に垂直な断面構成の説明図である。
【００７３】
実施例１、２では、現像スクリュー４２を配置した現像室４１ａと攪拌スクリュー４３を配置した攪拌室４１ｂとを上下に配置しているが、その配置は上下の配置には限定されない。
【００７４】
図８を参照して図９に示すように、実施例３の現像装置４Ｙは、現像室４１ａと攪拌室４１ｂとを水平に配置して、現像剤を循環させる現像容器４１を有する。現像容器４１は、垂直方向に延在する隔壁４１ｃによって同一高さの現像室４１ａと攪拌室４１ｂとに仕切られる。現像室４１ａには現像スクリュー４２が配され、攪拌室４１ｂには攪拌スクリュー４３が配される。隔壁４１ｃの長手方向の両端部には、現像室４１ａと攪拌室４１ｂの間で現像剤の水平な通過を許す受け渡し開口部４１ｄ、４１ｅが設けられている。
【００７５】
現像スクリュー４２と攪拌スクリュー４３は、現像剤を攪拌しながら搬送して現像容器４１内を水平に循環させる。現像容器４１の感光ドラム（１：図１）に対向する位置には、現像スリーブ４４が回転可能に配置されている。
【００７６】
このような現像装置４Ｙにおいても、実施例１、実施例２と同様に、マグネットシート４８が配置されない連続した領域にトナー濃度センサ４７を配置することができる。これにより、トナー濃度センサ４７の出力を安定させることが可能である。
【００７７】
また、実施例２と同様に、マグネットシート４８が配置されない連続した領域では、一定ピッチの攪拌スクリュー４３のスクリュー羽根の間隔に同一ピッチの別のスクリュー羽根を配置することができる。これにより、搬送速度を変更することなくスクリュー羽根の１ピッチに占める空間体積を小さくすることが可能である。これにより、滞留する現像剤の量を最小限に押えながら、現像剤のかさ密度を高くし、トナー濃度センサ４７の出力を安定させることが可能となる。
【００７８】
＜実施例４＞
図１０は実施例４の現像装置における現像剤の搬送状態の説明図である。実施例４の現像装置は、実施例２と同様な構成を、攪拌スクリューの長手方向の中間位置に配置している。図１０中、（ａ）はスクリュー羽根の長手方向の断面、（ｂ）はトナー濃度センサの出力の説明図である。
【００７９】
図１０の（ａ）に示すように、実施例４では、搬送部材の一例である攪拌スクリュー４３は、回転軸の周りに形成された羽根部４３ａ、４３ｂを備え、搬送路内に回転可能に設けられ、搬送路（攪拌室４１ｂ）の現像剤を搬送する。トナー濃度センサ４７の検知部と対向する領域の上流側と下流側とは、攪拌スクリュー４３と攪拌室４１ｂとが形成する攪拌スクリュー４３の１ピッチ当たりの現像剤を保持する空間体積が等しい。攪拌スクリュー４３の長手方向の中間位置にトナー濃度センサ４７が配置され、トナー濃度センサ４７の対向位置で攪拌スクリュー４３のスクリュー羽根を２条にしている。
【００８０】
図１０の（ｂ）に示すように、実施例４では、図１０の（ｃ）に示すスクリュー羽根を２条にしていない比較例よりもトナー濃度センサ４７の出力が安定する。このため、トナー濃度の検出精度が高くなってトナー濃度を精密に制御できる。
【００８１】
実施例４の現像装置では、特許文献２のようにトナー濃度を正確に測るために攪拌室４１ｂ内に現像剤の搬送速度を遅くする部分を設ける必要がない。このため、現像剤が滞留することによって生じる不具合も抑制することが可能となった。
【００８２】
また、実施例１では、トナー濃度センサ４７の出力を安定させるため、トナー濃度センサ４７を現像剤が圧縮され易い現像剤受け渡し開口部４１ｅ近傍に配置する方が好ましかった。しかし、実施例４では、トナー濃度センサ４７近傍でマグネットシート４８が無い領域でも現像剤の圧縮能力が高くなるため、トナー濃度センサ４７は、攪拌スクリュー４３の現像剤を攪拌搬送する領域のどこに配置してもよい。当該領域のスクリュー羽根を２条にすることで、トナー濃度センサ４７の出力を安定させることが可能となり、トナー濃度センサ４７を配置する自由度を高くすることが可能になる。
【００８３】
＜実施例５＞
実施例２では、攪拌スクリュー４３のスクリュー羽根の条数を増やすことで攪拌室４１ｂの空間体積を小さくしたが、同様にスクリュー羽根の根元の軸径を大きくしても同様の効果が得られる。
【００８４】
このため、実施例５では、トナー濃度センサ４７を配置した所定範囲では、所定範囲の上流側よりもスクリュー羽根のスクリュー軸径が大きく設定される。すなわち、トナー濃度センサ４７の検知部と対向する領域のほうが、それよりもトナー搬送方向上流側の領域よりも、攪拌スクリュー４３の回転軸の軸径が大きい。
【００８５】
一定の断面形状のスクリュー羽根を有する攪拌スクリュー４３の場合、マグネットシート４８が配置されない連続した領域で、マグネットシート４８が配置された他の部分よりもスクリュー軸径を大きくする。これにより、スクリュー羽根の１ピッチに占める空間体積を小さく設定できる。
【００８６】
＜実施例６＞
実施例２では、攪拌スクリュー４３の外径は、マグネットシート４８がある部分とない部分でスクリュー羽根を同じ外径にした。しかし、マグネットシート４８の無い部分の搬送能力をより高くするため、マグネットシート４８の無い部分のスクリュー羽根の外径を、マグネットシート４８がある部分より大きくしてもよい。
【００８７】
＜比較例＞
なお、スクリュー羽根の１ピッチに占める空間体積を小さく設定するため、トナー濃度センサ４７近傍で攪拌スクリュー４３のスクリュー羽根のピッチを小さくする方法も考えられる。しかし、スクリュー羽根のピッチを局所的に小さくすると、現像剤の搬送速度も小さくなるため、ピッチが変更される直後で現像剤の滞留量が増加し、結果として、現像剤の劣化や詰まりの可能性が高くなる。
【００８８】
したがって、攪拌スクリュー４３は、回転させた際に、長手方向に等しい搬送速度で攪拌室４１ｂの現像剤を搬送するようにスクリュー羽根が設計されたものであることが望ましい。その一例が一定螺旋ピッチの構成である。
【００８９】
＜実施例７＞
カラー画像形成装置では、主に２種類の画像形成装置が知られている。１つ目は１つの感光体の周りに複数色用の現像装置を備え、各現像装置から各々の色のトナーを感光体の静電潜像に供給して合成トナー画像を形成する１ドラム型のカラー画像形成装置である。そして、もう一つは、複数の感光体を隣接配置し、各感光体それぞれに一つの現像装置を有し、それぞれが単色のトナー画像を形成し、記録紙あるいは像担持体に合成トナー画像を形成するタンデム型のカラー画像形成装置である。
【００９０】
実施例１では、タンデム型のカラー画像形成装置に搭載された現像装置４Ｙにおける実施形態を説明した。
【００９１】
しかし、本発明は、１ドラム型のカラー画像形成装置の現像装置においても実施可能である。実施例１〜６と同様に、マグネットシートが配置されない連続した領域にトナー濃度センサを配置することで、トナー濃度センサの出力を安定させることが可能である。
【００９２】
また、実施例２と同様に、マグネットシートが配置されない連続した領域では、スクリュー羽根を２条にすることで、トナー濃度センサの近傍で滞留する現像剤の量を最小限に押えることができる。現像剤のかさ密度を高くしてトナー濃度センサの出力をさらに安定させることが可能となる。
【符号の説明】
【００９３】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ  感光ドラム
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ  現像装置
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ  一次転写ローラ
２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ  ホッパ
４１  現像容器
４１ａ  現像室（第１搬送経路）
４１ｂ  攪拌室（第２搬送経路）
４２  現像スクリュー（第１搬送奉材）
４３  攪拌スクリュー（第２搬送奉材）
４４  現像スリーブ（現像剤担持体）
４５  規制ブレード（現像剤規制部材）
４７  トナー濃度センサ
４８  マグネットシート(磁力発生部材)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011248126.tif 000009
【図８】
2011248126.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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