(57)【要約】【課題】  トナー濃度を正確に検出できるトリクル方式の現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】  複数の撹拌搬送部材３が夫々収容される複数の現像剤搬送路４を仕切部材５にて区画し、且つ、この仕切部材５の両端近傍に連通口６を開設することにより二成分現像剤Ｇが循環搬送せしめられる現像剤循環経路を形成するようにした現像装置であって、現像剤担持体２に面しない現像剤搬送路４のうち、現像剤補給口７から離れた現像剤搬送方向下流側端部には余剰現像剤が排出可能な余剰現像剤排出経路８を連通接続すると共に、この余剰現像剤排出経路８に連通する現像剤搬送路４のうち、余剰現像剤排出経路８寄りで且つ余剰現像剤排出経路８近傍の連通口６に面しない部位には、トナー濃度が検出可能な濃度センサ９を配設する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー及びキャリアからなる二成分現像剤が収容され且つ一部に現像用開口が開設された現像ハウジングと、
この現像ハウジングの現像用開口に面して配設され且つ二成分現像剤が担持される現像剤担持体と、
現像ハウジングの現像剤担持体背面側にて現像剤担持体の軸方向に延び且つ現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材とを備え、
現像ハウジング内には、複数の撹拌搬送部材が夫々収容される複数の現像剤搬送路を仕切部材にて区画し、且つ、この仕切部材の両端近傍に連通口を開設することにより現像剤が循環搬送せしめられる現像剤循環経路を形成するようにした現像装置であって、
現像ハウジングのうち、現像剤循環経路に面したいずれか一部には新しい現像剤が補給可能な現像剤補給口を設ける一方、
現像剤担持体に面しない現像剤搬送路のうち、現像剤補給口から離れた現像剤搬送方向下流側端部には余剰現像剤が排出可能な余剰現像剤排出経路を連通接続すると共に、
この余剰現像剤排出経路に連通する現像剤搬送路のうち、余剰現像剤排出経路寄りで且つ余剰現像剤排出経路近傍の連通口に面しない部位には、トナー濃度が検出可能な濃度センサを配設したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
余剰現像剤排出経路は撹拌搬送部材の軸方向延長上にあることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１記載の現像装置において、
濃度センサは、連通口に面しない範囲で、余剰現像剤排出経路の近傍に配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１記載の現像装置において、
余剰現像剤排出経路には、余剰現像剤が搬送せしめられる搬送部材を配設したことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４記載の現像装置において、
撹拌搬送部材と余剰現像剤排出経路の搬送部材とが一体的に形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置に係り、特に、キャリア及びトナーからなる二成分現像剤を用いた二成分現像方式の現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置で使用される現像装置としては、使用する現像剤の種別等により各種提案がなされているが、中でもトナー帯電量が確保し易い二成分現像剤を使用する二成分現像方式が広く採用されている。
この種の二成分現像方式の現像装置としては、例えば、潜像担持体に対向して現像用開口が開設された現像ハウジング内に、磁性を有するキャリアと樹脂を主体としたトナーとからなる二成分現像剤（以下、単に現像剤という）を収容し、この現像ハウジングの現像用開口に面した箇所に現像剤担持体（例えば現像ロール）を配設すると共に、この現像ロールの背面側に現像ハウジング内部の現像剤を撹拌搬送しながら現像ロールへと搬送するオーガを配設したものが一般的である。
【０００３】
このような現像装置では、トナーは現像動作によって消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像装置内に残る。従って、現像装置内でトナーと共に撹拌されるキャリアは、撹拌頻度が多くなるにつれて表面の樹脂コート層の剥がれやその表面へのトナーの粘着が生じて劣化し、その結果、現像剤の帯電性能が徐々に低下してしまう。
そこで、現像ハウジング内にキャリアを含む現像剤を補給すると共に、余剰となった現像剤を排出することで、帯電性能の低下を抑制するようにした所謂トリクル（ｔｒｉｃｋｌｅ）方式の現像装置が知られている。
【０００４】
ところで、画像形成時には、現像剤中のトナー濃度が変動すると画像品質に影響する。
例えば、現像動作によってトナー消費がなされた現像剤のままでは、トナー濃度が低下しているため画像濃度が低下した画像しか得られず、また反対に、トナー濃度が増加すると、トナーの帯電量の低下による画像かぶりが発生する。
そのため、現像剤中のトナー濃度を正確に検知することが必要であり、現像装置に濃度センサを取り付け、現像剤中のトナー濃度を正確に検知することが行われている。
例えば、特許文献１には、上下二段の搬送手段を有する現像剤循環搬送路中での濃度センサの最適位置の提案がなされている。
ここでは、現像剤を循環するために、第一の搬送手段から第二の搬送手段への持ち上げる部位の底部に設置することが示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２７２０６２号公報（発明の実施の形態の欄、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような技術にあっては、現像ハウジング内での現像剤が少なからず滞留を起こす場所にあるため、安定したトナー濃度が検出されるものとはいえない。
一般に、二成分現像剤の濃度センサとしては透磁率型の濃度センサが用いられている。
そこで、この透磁率型の濃度センサを用いるには、先ず安定した測定を行う観点から、現像剤が安定して流れ、現像剤の圧力変動が少ない場所に配設することが必要である。更に、トナー濃度の正確な測定を行う観点からは、トナー消費部位から遠く、現像剤補給等があっても十分混合撹拌され濃度が均一に達している場所に配設することが必要である。
仮に、現像剤が滞留した部位に濃度センサを配設すると、この部位でのキャリア密度が変化せず、新たに現像剤が補給されたとしても、混合撹拌効果が確認できず、正確なトナー濃度を検出することができなくなる。
それ故、正確なトナー濃度を検出する位置としては相応しくない。
本発明は、上述したような技術的課題を解決するためのものであり、二成分現像剤を用いた現像方式のうち、特にトリクル方式を用いた態様において、トナー濃度を正確に検出することができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤Ｇが収容され且つ一部に現像用開口が開設された現像ハウジング１と、この現像ハウジング１の現像用開口に面して配設され且つ二成分現像剤Ｇが担持される現像剤担持体２と、現像ハウジング１の現像剤担持体２背面側にて現像剤担持体２の軸方向に延び且つ現像剤Ｇを撹拌搬送する撹拌搬送部材３とを備え、現像ハウジング１内には、複数の撹拌搬送部材３が夫々収容される複数の現像剤搬送路４を仕切部材５にて区画し、且つ、この仕切部材５の両端近傍に連通口６を開設することにより現像剤Ｇが循環搬送せしめられる現像剤循環経路を形成するようにした現像装置であって、現像ハウジング１のうち、現像剤循環経路に面したいずれか一部には新しい現像剤が補給可能な現像剤補給口７を設ける一方、現像剤担持体２に面しない現像剤搬送路４のうち、現像剤補給口７から離れた現像剤搬送方向下流側端部には余剰現像剤が排出可能な余剰現像剤排出経路８を連通接続すると共に、この余剰現像剤排出経路８に連通する現像剤搬送路４のうち、余剰現像剤排出経路８寄りで且つ余剰現像剤排出経路８近傍の連通口６に面しない部位には、トナー濃度が検出可能な濃度センサ９を配設したことを特徴とするものである。
尚、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【０００８】
このような技術的手段において、現像剤担持体２としては、二成分現像剤Ｇを担持しうるものであればよく、例えば、非磁性スリーブの内部に磁界発生手段を備えた態様が通常使用される。
また、撹拌搬送部材３は、二成分現像剤Ｇを撹拌搬送しうるものであればよく、例えば、オーガ等が使用される。
更に、本発明においては、現像剤搬送路４を複数個設けることは差し支えないが、装置コストや小型化の観点から２個配設する態様が好ましい。
また、仕切部材５は、現像ハウジング１の一部で兼用する態様であってもよい。
そして、現像剤循環経路は、現像ハウジング１内の現像剤Ｇが循環する態様であれば、水平方向、鉛直方向のいずれであっても差し支えない。
更にまた、現像剤補給口７は、この現像剤補給口７から投入される新しい現像剤Ｇが濃度センサ９の部位に到達するまでに既存の現像剤Ｇと十分混合撹拌される長さを確保できれば、濃度センサ９が設置された現像剤搬送路４内の上流側位置に配設しても差し支えない。また、この現像剤補給口７は、トナー及びキャリアからなる新しい現像剤を一箇所から補給する態様であってもよいし、トナー、キャリアを別々に補給する態様であってもよい。
【０００９】
余剰現像剤排出経路８は、例えば、現像ハウジング１壁に孔を設け、余剰現像剤を流出させ、その流出させた余剰現像剤を貯蔵する空間を備える態様であってもよいし、この孔にばね等の弾性部材によるカバーを被せ、現像剤Ｇの搬送圧力が高くなれば、このカバーが開くようにする態様であってもよい。また、流出した現像剤Ｇを積極的に装置外へ排出する経路を備えていてもよい。
また、本発明における濃度センサ９は、現像剤搬送路４の側面側に設置することが、滞留等の現像剤Ｇの搬送不具合の影響を受けにくい点から一層好ましい。尚、濃度センサ９の設置場所は、現像剤搬送路４を流れる現像剤Ｇによってこの濃度センサ９が十分被われる位置となっている。
特に、濃度センサ９は、連通口６に面しない範囲で、余剰現像剤排出経路８の近傍に配設されている方が一層好ましい。
更に、余剰現像剤排出経路８を撹拌搬送部材３の軸方向延長上に設けることで、余剰現像剤の流れが円滑に行われ、濃度センサ９での検出が一層安定するため好ましい。
また、余剰現像剤を積極的に排出するためには、余剰現像剤排出経路８に余剰現像剤を搬送する搬送部材を備えることが好ましく、更に、この搬送部材を前記撹拌搬送部材３と一体的に構成する方が好ましい。
尚、本件は、上述した現像装置に限られるものではなく、これらの現像装置を使用した画像形成装置をも対象とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現像剤中のトナー濃度を検出する濃度センサを、現像剤担持体に面しない現像剤搬送路の下流側端部に余剰現像剤排出経路を備え、余剰現像剤排出経路寄りでその近傍にある連通口に面しない部位に配設したので、現像剤圧力や現像剤密度が異常に高くなることがなく、また、現像剤の滞留の影響を防ぐことも可能となり、より精度の高いトナー濃度が検出できると共に、画像の安定した現像装置を提供できる。
また、この現像装置を使用することで、現像特性が安定した高画質の画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２及び図３は、本発明が適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態１を示すものであり、図２は側面断面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。
これらの図において、本実施の形態に係る画像形成装置は、潜像担持体としての感光体ドラム１０に対向する位置に現像装置２０を備えている。
本実施の形態での現像装置２０は、感光体ドラム１０に対向する部位が開口し二成分現像剤が収納される現像ハウジング２１を有し、この現像ハウジング２１の開口２２に面した箇所に現像剤担持体としての現像ロール２３を配設すると共に、この現像ロール２３の背面側の現像ハウジング２１内には現像剤が撹拌搬送せしめられる撹拌搬送部材としての一対のオーガ２４，２５が配設されている。
【００１２】
ここで、現像ロール２３は、回転可能な現像スリーブ２３ａの内部に、複数の磁極が配列された磁石体２３ｂを固定的に内包させたものであり、この現像スリーブ２３ａは、感光体ドラム１０の周面との間に所定の間隔を保ちながら回転駆動されるようになっている。
更に、現像スリーブ２３ａには、例えば、交流を重畳した直流バイアスからなる現像バイアスを印加するバイアス電源（図示せず）が接続されるようになっている。
また、現像ロール２３の現像部位の上流で現像ロール２３から離間した部位には、層厚規制部材としてのトリマ２６が配設されており、現像ロール２３上の現像剤量を規制するようになっている。
【００１３】
また、本実施の形態における現像ハウジング２１内には、仕切壁２７にて夫々のオーガ２４，２５が収容される一対の現像剤搬送路２８，２９が形成されている。更に、仕切壁２７の両端近傍に連通口３０（具体的には３０ａ，３０ｂ）を設けることで、一対の現像剤搬送路２８，２９を現像剤が循環搬送される現像剤循環経路３１（図３中矢印付き仮想線で示す）を構成している。
更に、この現像剤循環経路３１の一部である現像剤搬送路２８の一端近傍には、現像剤ハウジング２１の鉛直上方に開口部を有しており、この開口部は現像ハウジング２１内に新たな現像剤等（場合によってはトナー又はキャリアの単独）を補給する現像剤補給口３２となっている。
特に、本実施の形態では、現像剤搬送路２９の下流側端部に、排出ユニット３３が配設されており、現像ハウジング２１内の余剰現像剤を排出するようになっている。また、この排出ユニット３３の排出ハウジング３３ａの下部には、排出ユニット３３内の現像剤を外部に排出する外部排出口３４が設けられている。
【００１４】
本実施の形態における現像剤搬送路２８に配設されたオーガ２４は、回転軸２４ａとその外周に螺旋状に取り付けられる羽根２４ｂとを有しており、図３の下方に向かって現像剤を搬送するようになっている。
そして、現像剤補給口３２の近傍では、オーガ２４の回転軸２４ａに羽根２４ｂとは逆向きの螺旋状の羽根２４ｃが形成されており、現像剤補給口３２から新たな現像剤が補給された場合、現像剤の流れを一方向に規制し、現像剤が連通口３０ａを経由して現像剤搬送路２９側に向かうようにしている。
【００１５】
一方、現像剤搬送路２９に配設されたオーガ２５も、回転軸２５ａとその外周に螺旋状に取り付けられる羽根２５ｂとを有しており、図３の上方に向かって現像剤を搬送するようになっている。
また、オーガ２５の連通口３０ｂの近傍には、羽根２５ｂよりもピッチが狭く且つ羽根２５ｂとは逆向きの螺旋状の羽根２５ｃが形成され、現像剤の流れを抑止するようになっている。
更に、本実施の形態では、このオーガ２５の回転軸２５ａは、排出ユニット３３まで延びており、この排出ユニット３３では、オーガ２５の回転軸２５ａに、羽根２５ｂと同方向で径やピッチが狭い螺旋状の羽根２５ｄが形成されており、この羽根２５ｄの一部は現像ハウジング２１から排出ユニット３３へ現像剤が排出される排出口３５を通って現像剤搬送路２９まで延びている。そのため、現像剤がオーガ２５の回転軸２５ａの軸支部分に達することもなく、オーガ２５の回転が円滑に実行されるようになっている。
【００１６】
また、本実施の形態においては、この現像剤搬送路２９の連通口３０ｂ近傍で且つこの連通口３０ｂに面しない部位で現像剤の搬送方向上流側に、現像剤のトナー濃度を検出する透磁率型のセンサ３６が配設されている。そして、このセンサ３６は、現像剤搬送路２９の底部ではなく、側面側（現像剤によって、このセンサ３６がセンシングに支障を来さない程度に被われる部位）に設置されている。
【００１７】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置のうち、現像装置２０を中心にその作動を説明する。
一対のオーガ２４，２５によって撹拌搬送された二成分現像剤が現像ロール２３側に搬送されると、磁石体２３ｂの磁力により、現像スリーブ２３ａ上に二成分現像剤による現像剤層が形成される。
そして、この現像剤層が現像スリーブ２３ａの回転に伴ってトリマ２６を通過する際、
現像スリーブ２３ａ上の現像剤層は所定の厚さに規制され、所定の搬送量となって感光体ドラム１０と対向する開口２２に運ばれる。
このとき、現像スリーブ２３ａには図示外のバイアス電源より所定の現像バイアスが印加されており、これにより、現像スリーブ２３ａ上の現像剤層は、感光体ドラム１０と最近接する現像領域において感光体ドラム１０上の静電潜像を現像して可視像化する。
その後、開口２２を通過し現像を終了した現像剤は、現像スリーブ２３ａ上に担持されて搬送され、磁石体２３ｂの磁極によって形成される反発磁界により現像ロール２３から剥がされ、再び現像ハウジング２１内で一対のオーガ２４，２５にて撹拌搬送され、次の現像を待つこととなる。
【００１８】
この一連の現像プロセスの実行中に、現像ハウジング２１内の現像剤の補給も行われるが、これを具体的に説明すると次の通りである。
現像剤補給口３２より新たな現像剤が補給されると、この現像剤は、オーガ２４の端部の羽根２４ｃにより、連通口３０ａを通って現像剤搬送路２９側へ導かれる。そこで、オーガ２５の羽根２５ｂによって、この現像剤は現像剤搬送路２９中を既存の現像剤と混合撹拌されながら羽根２５ｃのところまで到達すると、この羽根２５ｃの回転により現像剤の進行が妨げられる。
ここで、図４（ａ）に示すように、例えば現像剤搬送路２９（図３参照）中の現像剤が適当量である場合は、羽根２５ｂによる搬送力と羽根２５ｃによる抑止力が現像剤に加わり、現像剤は連通口３０ｂを通って現像剤搬送路２８（図３参照）側に導かれるようになる。
一方、図４（ｂ）に示すように、現像剤搬送路２９中の現像剤が多い（過剰量）場合は、羽根２５ｃでの抑止力（具体的には現像剤搬送路２８側へ現像剤を移動させようとする力）が不十分となり、現像剤の多くは現像剤搬送路２８側に導かれるが、一部は羽根２５ｃを乗り越えるようになる。この羽根２５ｃを乗り越えた現像剤は、羽根２５ｄによって、排出口３５を通って排出ユニット３３へと導かれる。そして、排出ユニット３３内の外部排出口３４から現像装置外部に排出される。
尚、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＢ−Ｂ断面図を示している。
本実施の形態では、このような構成を採っていることから、現像ハウジング２１内における適正な現像剤量が確保できるようになっている。
【００１９】
また、このような現像剤撹拌搬送過程において、センサ３６を、特に本件の特徴点である現像剤搬送路２９の連通口３０ｂ近傍で且つこの連通口３０ｂに面しない部位で、現像剤の搬送方向上流側に配置するには、次のような理由による。
先ず、現像剤搬送路２８側では、現像ロール２３への現像剤供給を行うことで、現像ロール２３によるトナー消費のため正確なトナー濃度を検出することができない。
更に、現像剤補給口３２から新たな現像剤（現像剤ハウジング２１内の既存の現像剤とトナー濃度が異なる）が追加されると、センサ３６に到達する間に現像剤が十分混合撹拌されることが必要であり、そのためセンサ３６位置は現像剤補給口３２より離れていることが必要となる。
また、現像剤搬送路２９中での現像剤の滞留が生じ易い場所は現像剤循環経路３１の両端近傍であり、特に、現像剤搬送路２９から現像剤搬送路２８側へ現像剤を受け渡す連通口３０ｂ付近（オーガ２５の羽根２５ｃ近傍）での滞留に留意することが必要となる。
更にまた、現像剤搬送路２９の底部では、現像ハウジング２１と回転するオーガ２５の羽根２５ｂとは、適度の間隙を持っているため、ここに現像剤の滞留が生じ易くなる。
【００２０】
以上のような理由により、現像剤搬送路２９の下流側の連通口３０ｂに面しない部位で連通口３０ｂより上流側の位置で、現像剤搬送路２９の側面側にセンサ３６を配設することで、現像剤のトナー濃度をより正確に検出することが可能になる。
すなわち、上述のようにセンサ３６を配置することで、現像剤量が多くなってもセンサ３６近傍の余剰現像剤は現像装置２０外に排出され、また、この位置での現像剤の滞留もないことから、現像剤圧力、現像剤密度が異常に高くなることもなく、滞留の影響も考慮する必要がない。したがって、トナー濃度の正確な検出が可能となる。
【００２１】
更に、本発明者らは、最適なセンサ３６と排出口３５との距離（Ｄ）を、現像剤搬送路２９の距離（Ｌ）やオーガ２５の羽根２５ｂのピッチ（ｐ）をパラメータとして調査した。
その結果、センサ３６と排出口３５との距離（Ｄ）が現像剤搬送路２９の距離（Ｌ）の１／１０以下であったり、また、オーガ２５の羽根２５ｂのピッチ（ｐ）の２．５倍以下となるように構成することで、現像剤の混合撹拌も十分なされ、現像剤の滞留も発生せず、現像剤圧力や現像剤密度が異常に高くなることもなく、正確なトナー濃度が検出できる位置であることが認識された。
【００２２】
◎実施の形態２
図５及び図６は、本発明が適用された現像装置の実施の形態２を示すものであり、図５は側面断面図、図６は図５のＣ−Ｃ断面図である。
本実施の形態に係る現像装置２０の基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、二つの現像剤搬送路２８，２９が鉛直方向に配設される点が実施の形態１と異なる。
尚、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様の符号を付してここではその詳細な説明は省略する。
【００２３】
これらの図において、本実施の形態における現像剤搬送路２８，２９は鉛直方向二段に配設されているが、夫々の搬送路に配設されたオーガ２４，２５の形状は実施の形態１と同様であり、現像剤の搬送状態も実施の形態１と略同様のため、ここではその説明を省略する。
尚、本実施の形態では、排出ユニット３３への現像剤排出が過剰にならないように、オーガ２５の羽根２５ｃを工夫している。
したがって、本実施の形態においても、センサ３６の配設位置を連通口３０ｂの上流側近傍としたので、現像剤圧力、現像剤密度が異常に高くなることもなく、トナー濃度の正確な検出が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は本発明に係る現像装置の概要を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図２】本発明が適用された実施の形態１に係る画像形成装置を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は実施の形態１の余剰現像剤の排出原理の概要を示す説明図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明が適用された実施の形態２に係る現像装置を示す断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…現像ハウジング，２…現像剤担持体，３…撹拌搬送部材，４…現像剤搬送路，５…仕切部材，６…連通口，７…現像剤補給口，８…余剰現像剤排出経路，９…濃度センサ，Ｇ…二成分現像剤
【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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