(57)【要約】【課題】トナー濃度検出手段の検出面上に現像剤、トナーの付着が起こることを防止し、現像剤のトナー濃度を正確に測定できる現像装置を提供する。【解決手段】現像装置１７は、現像装置本体４７にトナー濃度センサ５６が設けられている。このトナー濃度センサ５６は、駆動手段７２によって移動され、トナー濃度センサ５６の検出面５６ｂの現像剤搬送領域への開口が制御され、トナー濃度センサ５６が濃度を測定する場合のみ、検出面５６ｂが現像剤搬送領域に露出し、それ以外の場合は退避する。【選択図】図１
2005266058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤搬送領域を内部に有する現像装置本体と、この現像装置本体内の現像剤搬送領域に設けられた現像剤搬送手段と、この現像剤搬送手段により搬送される現像剤搬送領域のトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、このトナー濃度検知手段に設けられた検知面の前記現像剤搬送領域への開口を制御する制御手段とを有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナー濃度検知手段は、現像剤の透磁率の変化に基づいて現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度センサであることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像装置本体には検知用窓が形成され、前記制御手段は、この現像装置本体の検知用窓に対して前記トナー濃度検知手段の検知面の開口を制御すること特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
【請求項４】
前記トナー濃度検知手段は、前記現像装置本体に対して摺動する本体部を有することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤搬送手段は、前記トナー濃度検知手段へ向けて現像剤を押し付ける攪拌羽を有することを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の現像装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記トナー濃度検知手段を移動させる駆動手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の現像装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記現像剤搬送手段の駆動を検知する駆動検知手段をさらに有し、この駆動検知手段の検知結果に基づいて前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項６記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置の現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記電子写真方式を適用した複写機やプリンター等の画像形成装置においては、例えば、感光体ドラム上に形成された静電潜像を、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いた現像装置によって現像して、感光体ドラム上にトナー像を形成し、この感光体ドラム上に形成されたトナー像を、転写用紙上に転写・定着することにより、画像を形成するように構成されている。
【０００３】
かかる画像形成装置に使用される現像装置では、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像していくに伴って、二成分現像剤中のトナーが消費され、トナー濃度が次第に低下していくため、現像装置内のトナー濃度をトナー濃度検出手段（トナー濃度センサ）によって検知し、当該現像装置内のトナー濃度が一定の範囲に入るように、トナーの補給動作を行なうように構成されている。
【０００４】
ところで上記の如く二成分現像剤を用いた現像装置において、感光体ドラム上に形成された静電潜像に接触した全てのトナーが現像されるわけではないため、現像に用いられなかったトナーはキャリアとともに現像装置内に戻されて、再び現像装置内を搬送される。
【０００５】
長時間搬送された現像剤中のトナーは、トナー表面に付着させた無機粒子または有機樹脂粒子からなる外添剤が、キャリア表面や現像装置内部の部材表面に静電的に転移したり、キャリア粒子から受ける圧力でトナー粒子内に埋没することがわかっている。
このように外添剤が表面から転移、表面に埋没したトナー粒子は、トナー粒子、キャリア、現像装置部材の表面と付着しやすくなり、現像装置内で撹拌、搬送される間に現像剤の嵩密度が変化したり、凝集物を生成しやすくなる。
【０００６】
ところが、従来においては、現像剤の透磁率の変化に基づいて現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度センサを用いると、現像剤の嵩の変化に起因する現像剤の密度のバラツキによりトナー濃度が変化したかのように検出されてしまうという問題を有していた。
【０００７】
現像剤の嵩密度の変化に起因する問題を解決する手段として、特許文献１では、検出部付近の現像剤に振動を与える手段を設け、振動によって現像剤の嵩密度を一定にする方法が開示されている。この方法では、嵩密度の一定にするという効果はあるが、現像装置全体にも振動が加わることで感光体上の静電潜像を現像する際には現像像が振動で乱れてしまうため静電潜像現像中は使用できない。よって連続で多量に印刷する時には振動を与えることができないため、トナー濃度が正しく検知されない。
【０００８】
また、現像器内を長時間搬送された現像剤は嵩密度が変化するだけではなく、トナー粒子の付着力が増加するため、トナー濃度センサに付着した現像剤が凝集してトナー濃度センサ検出面に付着するという問題を発生してしまう。
トナー濃度センサ検出面に付着するという問題を解決するために、特許文献２では、トナー濃度センサ検出面にフッ素樹脂層を設けて現像剤の付着を防止し、さらに検出面をクリーニングブレードで拭う方法が開示されている。この方法では初期的にはフッ素樹脂の効果でセンサ検出面の現像剤付着が防止できるが、長時間使用しているとクリーニングブレードで拭われた現像剤中の磁性キャリアがフッ素樹脂層を摩耗させ、付着防止効果が低下してしまう。同時にクリーニングブレードも磁性キャリア粒子によって摩耗しやすいため、摩耗したクリーニングブレードは拭い取る効果が低下する。
【０００９】
さらに、特許文献３では、トナー濃度センサ検出面を覆うように無端状ベルトもしくは回転体を設け、直接センサ検出面と現像剤を接触させない構造となっている。透磁率の変化を計測することでトナー濃度を検出するセンサにおいては、検出面直上の現像剤の透磁率変化を検出しているため、本方法では現像剤が付着しないものの、検出面と現像剤との間に距離ができるため透磁率の検出感度が低下してしまう。
【００１０】
また、特許文献４では、現像剤量の増減に応じて現像剤がトナー濃度センサに及ぼす圧力を一定にする手段として、現像剤がトナー濃度センサに及ぼす圧力に応じてトナー濃度センサの圧力を吸収するようにし、一方、該圧力が低いときはセンサが前進する方法が開示されている。しかしながら、トナー濃度センサ検出面への現像剤の付着問題に対しては、何ら対応策が提示されていない。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−２２９３２３号公報
【特許文献２】特開平０５−１５０６５０号公報
【特許文献３】特開２００２−２０７３５８号公報
【特許文献４】特開平０６−０１９３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、トナー濃度検出手段の検出面上に現像剤、トナーの付着が起こることを防止し、現像剤のトナー濃度を正確に測定できる現像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の特徴とするところは、現像剤搬送領域を内部に有する現像装置本体と、この現像装置本体内の現像剤搬送領域に設けられた現像剤搬送手段と、この現像剤搬送手段により搬送される現像剤搬送領域のトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、このトナー濃度検知手段に設けられた検知面の前記現像剤搬送領域への開口を制御する制御手段とを有する現像装置にある。
【００１４】
ここで、現像剤はトナーとキャリアからなる二成分であってもよいし、トナーからなる一成分であってもよい。制御手段は、トナー濃度検出手段を駆動させてもよいし、現像装置本体側に例えばスライドドアを設け、このスライドドアを駆動してもよい。
【００１５】
好ましくは、前記トナー濃度検知手段は、現像剤の透磁率の変化に基づいて現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度センサである。また、好ましくは、前記現像装置本体には検知用窓が形成され、前記制御手段は、この現像装置本体の検知用窓に対して前記トナー濃度検知手段の検知面の開口を制御する。また、好ましくは、前記トナー濃度検知手段は、前記現像装置本体に対して摺動する本体部を有する。また、好ましくは、前記制御手段は、前記トナー濃度検知手段を移動させる駆動手段をさらに有する。また、好ましくは、前記制御手段は、前記現像剤搬送手段の駆動を検知する駆動検知手段をさらに有し、この駆動検知手段の検知結果に基づいて前記駆動手段を制御する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に本発明の実施形態について説明する。
図１及び図２は本発明の現像装置を示すものである。
この現像装置１７は、図１及び図２に示すように、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる二成分系の現像剤４６を有し、その構造は、現像装置ハウジング（現像装置本体）４７の感光体ドラム１５側に配設される現像剤担持体としての現像ロール４８と、現像剤搬送兼攪拌手段としてのオーガ５０、５１と、現像ロール４８により搬送される現像剤４６を層厚規制するブレード５２とを備えている。また、上記現像剤搬送兼攪拌手段としてのオーガ５０、５１は、現像剤搬送領域としての現像剤搬送路６０、６１内に配置されており、これら現像剤搬送路６０と現像剤搬送路６１とは、仕切り板５３によって互いに仕切られている。この場合、上記現像ロール４８は、例えば、アルミニウム合金やステンレス鋼等の非磁性導電性部材からなる図示しない現像スリーブと、その内部に固定状態に配置された図示しないマグネットロールとから構成されている。
【００１７】
また、上記現像装置１７の内部には、当該現像装置１７とは別体に構成されたトナーボックスから、トナー補給用のモータを回転駆動することにより、図示しない補給用のオーガによって、図２に示すように、トナー中にキャリアを混合した現像剤が現像剤搬送兼攪拌用オーガ５１の一端部５１ａに供給されるようになっている。この現像装置１７の内部に供給されたトナーを多く含む現像剤は、現像剤搬送兼攪拌用オーガ５１によって、当該現像装置１７の長手方向に沿って搬送されつつ現像剤４６と攪拌混合され、仕切り板５３の端部に設けられた通路５４を通して、他方の現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０に受け渡される。この現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０に受け渡された現像剤４６は、当該現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０の軸方向に沿って搬送されつつ現像剤４６と攪拌混合され、仕切り板５３の他方の端部に設けられた通路５５を通して、一方の現像剤搬送兼攪拌用オーガ５１に再度供給される。
【００１８】
このように、上記現像装置１７の内部に供給された現像剤は、現像装置１７内の現像剤４６と共に、２つの現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０、５１によって搬送され攪拌混合されるとともに、キャリアによって所定の極性の帯電量に摩擦帯電され、現像ロール４８へと搬送され、感光体ドラム１５上の静電潜像の現像に使用される。
【００１９】
なお、上記現像装置１７では、図２に示すように、現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０の軸方向の端部に設けられた排出口６２から、劣化した現像剤４６の一部を所定のタイミングで排出することにより、現像剤の寿命を延ばすことが可能な、所謂トリクル現像方式を採用してい る。しかし、この発明は、トリクル現像方式（ディスペンスするトナー中にキャリアを混合して供給する一方、現像剤の排出を行ない、現像剤のトータル的な寿命を延ばす技術）を採用した現像装置に限定されるものではなく、本発明は、通常の現像方式を採用した現像装置にも適用できることは勿論である。
【００２０】
本実施の形態では、現像装置１７内の二成分現像剤４６のトナー濃度を検知する濃度センサ５６として、二成分現像剤４６中のトナー濃度を透磁率によって検出する透磁率センサ部５６ａを用いる。
【００２１】
このトナー濃度センサ５６は、図１及び図２に示すように、現像装置ハウジング４７の第二オーガ５１の外側であって、図２に示すように、搬送兼撹拌用オーガ５１の軸方向に沿ったトナー供給側５１ａと反対側の端部近傍の外壁に取り付けられている。
【００２２】
また、図１に示すように、トナー濃度センサ５６は、現像装置ハウジング４７に取り付けるための本体部５７を有し、この本体部５７は、センサ部５６ａを取り付ける側の面５７ａが平坦状に形成されており、当該平坦状の面５７ａにセンサ部５６ａがネジ止め等によって取り付けられている。
【００２３】
本体部５７は、制御手段の一部を構成する駆動手段７２によって可動し、本体部５７を可動させることでトナー濃度センサ５６の検出面５６ｂを現像剤搬送領域に露出、及び現像剤搬送領域から退避させることができ、トナー濃度センサ５６の検出面５６ｂの現像剤搬送領域への開口が制御される。
【００２４】
上記トナー濃度センサ５６は、二成分現像剤４６中のトナー濃度に応じた透磁率の変化を計測し、例えば、アナログ出力電圧が変化するため、当該アナログ出力電圧を検出することによって、トナー濃度を検知するものである。
【００２５】
搬送兼撹拌用オーガ５１にはトナー濃度センサ５６と対面する部位に、搬送兼撹拌用オーガの軸７０と直行する方向に突出する撹拌羽７１が設けられている。搬送された現像剤４６は、搬送兼撹拌用オーガ５１によって、現像剤搬送方向に搬送されるとともに、撹拌羽７１によって搬送兼撹拌用オーガ５１の回転方向にも搬送される。このとき現像剤４６は、撹拌羽７１と対面する部位に配置したトナー濃度センサ５６の検出面５６ｂに押し付けられる構造となっている。
【００２６】
また、現像装置ハウジング４７には、トナー濃度センサ５６が取り付けられた位置に検出用窓４７ａが形成されている。
【００２７】
上記実施形態における現像装置１７では、トナー濃度センサ５６を駆動手段７２で可動するようになっている。トナー濃度センサ５６は、撹拌羽７１搬送した現像剤４６のトナー濃度を測定する時間にのみ、駆動手段７２によってトナー濃度センサ検出面５６ｂを現像剤搬送領域に露出するよう移動し、検出面５６ｂと現像剤４６を接触させトナー濃度を測定する。
トナー濃度を測定しないときは、トナー濃度センサ５６は駆動手段７２によってトナー濃度センサ検出面５６ｂを現像剤搬送領域から退避するようになっている。
【００２８】
図３はこの場合の取付部５７の移動状態と撹拌羽７１の位置関係、図４はこの時のトナー濃度センサの出力を説明する模式図である。トナー濃度センサ５６は（１）、（２）、（３）の位置ではトナー濃度センサ５６の検出面が現像剤搬送領域から退避しており、現像剤４６がトナー濃度センサ５６の位置に搬送されてもトナー濃度センサ５６は出力（Ｖ）を発生しない。トナー濃度センサ５６が（４）の位置に達したとき時にトナー濃度センサ５６の検出面５６ｂを現像剤搬送領域に露出して、現像剤とトナー濃度センサ５６の検出面５６ｂを接触させて出力（Ｖ）を得る。得られた複数個の出力を予め設定されたトナー濃度との検量線から換算され現像装置内の現像剤のトナー濃度として、図示しないトナー濃度制御系に送られる。
なお、図３のａは、トナー濃度センサ５６を右側で回動させた例を、図３のｂは、左側で回動させた例をそれぞれ示し、いずれか一方側で回動させてもよいし、例えば交互に回動させてもよい。
【００２９】
駆動手段７２によりトナー濃度センサ５６を移動させる機構を図５、図６に示す。
図示しない現像ロール４８を回転させる駆動手段が、現像ロール４８と同軸上に取り付けられた歯車８０を回転させる。歯車８０の回転力は歯車８１を介して、オーガ５０と同軸上に取り付けられた歯車８２を回転させ、歯車８２の回転力は歯車８３を介してオーガ５１の同軸上に取り付けられた歯車８４へ伝えられる。歯車８４と同軸上に取り付けられた回転板８５は金属板からなり、回転板８５は、撹拌羽７１が図３の（４）〜（１）の位置にある時の角度だけ、板を切り欠いた形状になっている。
【００３０】
赤外線発光部及び受光部からなる検出器８７は、回転板８５の板の有無を反射光の有無で検出し、反射光があるときは、駆動手段７２を駆動する図示しないモーターへ信号を送り本体部５７を駆動してトナー濃度センサ５６の検出面を現像剤搬送路から退避させる。
駆動手段７２とトナー濃度センサ５６の本体部５７は、駆動する部位において歯車形状が形成されていることで駆動手段７２の動きを本体部５７へ伝達する。また本体部５７の現像装置ハウジング４７と接する面の両脇に２本の溝７５を設け、溝７５が現像装置ハウジング４７に設けたレールに沿って移動する構成となっており、本体部５７が現像装置ハウジング４７に摺動して移動をすることで、現像装置ハウジング４７に設けられた検出用窓４７ａよりトナー濃度センサ５６の検出面５６ｂを現像剤搬送路面に露出することができる。このトナー濃度センサ５６の移動に際しては、本体部５７が現像装置ハウジング４７に摺動することにより、トナー濃度センサ５６の検出面５６ｂと現像装置ハウジング４７との間に現像剤が入り込むのを防止することができる。
【００３１】
トナー濃度センサ５６はトナー濃度を計測するときには検出面５６ｂを現像剤搬送領域に露出させるよう移動する際、露出面積が常に一定となるように移動量を制御する。また別な方法として、現像剤ハウジング４７に設ける検出用窓４７ａをトナー濃度センサ５６の検出面５６ｂ全面が露出しないように検出面５６ｂよりも小さな面積としても良い。
さらに、トナー濃度センサ５６で測定する透磁率の検出出力を可能な限り大きくするため、トナー濃度センサ５６の検出面を現像剤搬送領域に全面露出することが好ましい。
検出器８７に回転板８５からの反射光が検出されない時、即ち回転板８５の切りかき部が検出された時は、駆動手段７２を駆動する図示しないモーターへ信号を送り、本体部５７を駆動してトナー濃度センサ５６の検出面５６ｂを現像剤搬送領域に露出させる。
回転板８５は、金属、樹脂、樹脂表面に金属メッキを施した板状のもので、検出器８７と対向する面は、少なくとも可視光及び赤外線、紫外線を反射できる材料であれば良い。
検出器８７は、光を用いたセンサ以外、回転板８５の切りかき部を検出できるものであれば機械式のスイッチを用いてもよい。機械色の検出器を用いる場合には、回転板８５は可視光及び赤外線、紫外線を反射しない材料も用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上述べたように、本発明は、現像剤搬送領域に搬送されるトナーの濃度を正確に検知する必要がある現像装置やこのような現像装置を有する画像形成装置に利用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る現像装置を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る現像装置を示す横断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る現像装置のトナー濃度センサの可動位置を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る現像装置のトナー濃度センサの可動位置とトナー濃度センサの出力との関係を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る現像装置の移動機構を示す側面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る現像装置のトナー濃度センサの周辺部分を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１７  現像装置
４６  現像剤
４７  現像装置ハウジング（現像装置本体）
４７ａ  検出用窓
４８  現像ロール
５０、５１  現像剤搬送兼攪拌用オーガ
６０、６１  現像剤搬送路
５６  トナー濃度センサ
５６ｂ  検出面
７２  駆動手段
【図１】
2005266058.tif 000003
【図２】
2005266058.tif 000004
【図３】
2005266058.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005266058.tif 000007
【図６】
2005266058.tif 000008