JP3476317B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は現像装置に関し、
特に、トナーおよびキャリアを含む現像剤を使用する現
像装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】静電像を現像するための現像剤の１つに
２成分系現像剤がある。２成分系現像剤は、トナーおよ
びキャリアを含んでおり、それらを現像装置内で攪拌し
て使用する。そのため、現像装置には、従来より、攪拌
室内の現像剤（トナーおよびキャリア）を攪拌し、所定
方向へ搬送するためのスパイラル軸が備えられたものが
知られている。現像時にはこのスパイラル軸を回転させ
ることにより、トナーを攪拌しながら、現像スリーブに
搬送する仕組みになっている。 【０００３】ところで、現像が行われるとトナーは消費
されるが、攪拌室内のキャリアの量は変化しない。この
ため攪拌室内におけるトナーとキャリアとの割合が変わ
るから、トナーは消費量に合わせて逐次補給しなければ
ならない。このトナーとキャリアとの割合は、通常、セ
ンサにより測定され、そのセンサの出力に基づいてトナ
ー補給が行われる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記センサは、通常磁
束密度変化を検出する磁気センサが使用される。ところ
で、センサが検出する現像剤は、上述のようにスパイラ
ル軸によって搬送される。スパイラル軸によって搬送さ
れる現像剤は、スパイラル羽根で案内されながら脈打つ
ように搬送される。このため、センサが現像装置の所定
の位置に配置されている場合に、センサの測定領域内を
現像剤が通過するとき、現像剤の量は脈打つように変化
する。 【０００５】センサの測定対象である現像剤の量が変化
すると、その変化はセンサの出力に現れ、センサ出力は
いわゆるリップルの大きな出力となる。リップルの大き
な出力はセンサの測定精度の安定性上好ましくない。そ
こでこの発明の目的は、センサにより現像剤中のトナー
割合を良好に測定できるよう改良された現像装置を提供
することである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
トナーおよびキャリアを含む現像剤が収容される長手に
延びた攪拌室と、攪拌室内に設けられ、攪拌室の長さ方
向に延びる回転軸と、回転軸に沿ってスパイラル状に張
り出したスパイラル羽根とを有し、攪拌室の一端から他
端へ現像剤を搬送するためのスパイラル軸と、攪拌室の
長手方向略中央部に配置され、攪拌室に収容された現像
剤中のトナー割合を測定するためのセンサとを含む現像
装置において、攪拌室の一端側にはトナー補給部が備え
られていて、攪拌室内を一端から他端へと搬送される現
像剤が、センサに対向する位置に常に所定量滞留し、ス
パイラル軸の回転に応じて現像剤量が大きく変動しない
ように、スパイラル軸には、現像剤の搬送方向に見て、
センサ配置位置よりも少し下流側に、回転軸方向にスパ
イラル羽根の隙間を埋める縦攪拌羽根が設けられている
ことを特徴とするものである。 【０００７】請求項１の構成では、現像剤搬送方向に見
て、センサ配置位置のやや下流側に、縦攪拌羽根が備え
られている。従って縦攪拌羽根によりトナーの移動が妨
げられ、トナーの搬送速度がこの部分で遅くなる。従っ
て縦攪拌羽根の上流側にはトナーが滞留する。 【０００８】トナーが一定量滞留した状態では、センサ
の測定対象物の量的な変化があまりないから、センサ出
力はリップルの少ない出力となる。よって安定して現像
剤中のトナー割合を測定できる。そして、トナー補給か
らあまり離れていない、攪拌室の長手方向略中央部にセ
ンサが備えられている。それゆえトナー補給部からトナ
ーが補給された場合に、そのトナー補給によるトナー割
合の増加が、比較的早くセンサ出力に反映される。 【０００９】また、トナー補給部からセンサの配置位置
は攪拌室の長手方向半分程度の距離だけ離れているの
で、センサ対向位置に到達する現像剤中のトナーが、攪
拌不足で不均一ということもない。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下には、複写機に適用される現
像装置および画像形成ユニットを例にとって説明する
が、この発明の現像装置および画像形成ユニットは、複
写機に限らず、ファクシミリ装置、パーソナルコンピュ
ータ等のための各種のプリンタ、その他の画像形成装置
に対しても適用可能である。 【００１１】図１は、この発明の一実施形態にかかる画
像形成ユニット１を、多機能複写機２に装着する途中の
状態を示す斜視図である。多機能複写機２は、通常の複
写機として動作するほか、ファクシミリやプリンタとし
て機能させることもできる装置である。画像形成ユニッ
ト１は、この複写機２の正面に備えられた前カバー３を
開き、装着／抜取りがされる。画像形成ユニット１は、
たとえばユニット１に含まれている感光体ドラムが寿命
になったときに抜き取られ、新しい画像形成ユニット１
が装着される。 【００１２】図２は、画像形成ユニット１の内部構成を
示す概略断面図である。画像形成ユニット１には、静電
像を形成するための感光体ドラム４と、感光体ドラム４
の周面に形成された静電像をトナーで現像するための現
像装置５とが含まれている。感光体ドラム４および現像
装置５は、一対の側面板６（図では一方の側面板、すな
わち奥側の側面板６だけが示されている。）によってそ
の両端、すなわち図２において手前側端部と、奥側端部
とが保持され、所定の位置関係になるように組合わされ
て、１つのユニットとして一体化されている。 【００１３】現像装置５には、トナーカートリッジ７、
副スパイラル軸８、第１スパイラル軸９、第２スパイラ
ル軸１０および現像スリーブ１１が備えられており、ケ
ーシング１２で囲われている。これらの部材はいずれも
紙面に垂直方向に長手の部材である。また、感光体ドラ
ム４も紙面に垂直方向に長手の部材である。トナーカー
トリッジ７は、画像形成ユニット１に対して取り外し可
能である。トナーカートリッジ７内のトナーがなくなっ
たときには、トナーカートリッジ７は新しいものに交換
される。トナーカートリッジ７内のトナーは、所定の制
御下で副スパイラル軸８上に落下される。副スパイラル
軸８では、後述するようにトナーカートリッジ７から落
下されるトナーと既に存在する現像剤（トナーおよびキ
ャリア）とを混ぜ合わせ、第１スパイラル軸９へ送る。
そして現像剤は、後述するように、第１スパイラル軸９
および第２スパイラル軸１０によって十分に攪拌されて
摩擦帯電され、現像スリーブ１１の周面にいわゆる穂立
ち状態になるように付着される。 【００１４】そして現像スリーブ１１周面の現像剤のう
ちのトナーは、静電気作用で感光体ドラム４へ移り、感
光体ドラム４に形成された静電像を現像する。図３は、
図２の矢印Ａ−Ａに沿って見た現像装置５の平面図であ
る。図３を参照して、現像装置５には、ケーシング１２
により形成された攪拌室１３が備えられている。攪拌室
１３は、仕切り板１４によって第１室１５および第２室
１６に仕切られている。第１室１５および第２室１６
は、現像装置５の前後方向（図３において左右方向）に
細長い室である。第１室１５と第２室１６とは、その前
端および後端で仕切り板１４が切欠かれており、移動口
２９，２８でつながっている。第１室１５には第１スパ
イラル軸９が、また第２室１６には第２スパイラル軸１
０が配置されている。第１スパイラル軸９および第２ス
パイラル軸１０は平行に配置され、主攪拌機構を構成し
ている。さらに第２スパイラル軸１０に隣接して、第２
スパイラル軸１０に平行に現像スリーブ１１が配置され
ている。 【００１５】この実施形態にかかる現像装置５には、さ
らに、ケーシング１２により形成された副室１７が備え
られている。副室１７は、第１室１５に隣接され、現像
装置５の前側（図３において左側）に設けられた小さな
室である。副室１７の上方には、トナー補給用のトナー
供給口３７が形成されている。副室１７内には第１スパ
イラル軸９と平行に副スパイラル軸１８が収容されてい
る。 【００１６】第１室１５と副室１７との間は仕切り板１
９で仕切られている。また仕切り板１９には入口２０お
よび出口２１が形成されている。入口２０は、第１室１
５から副室１７へ現像剤が移動するための開口であり、
出口２１は副室１７内の現像剤が第１室１５へ移動する
ための開口である。この実施形態では、入口２０の方が
出口２１よりも大きくされている。 【００１７】副スパイラル軸１８には、ケーシング１２
の前方外側に配置されたギヤ２２が連結されている。第
１スパイラル軸９には、ケーシング１２の前方外側に配
置されたギヤ２３が連結されている。そしてギヤ２２と
ギヤ２３とは噛合している。第１スパイラル軸９の後端
には、ケーシング１２の後方外側に配置されたギヤ２４
が連結されている。また第２スパイラル軸１０には、ケ
ーシング１２の後方外側に配置されたギヤ２５が連結さ
れ、現像スリーブ１１にも、ケーシング１２の後方外側
に配置されたギヤ２６が連結されている。そしてギヤ２
４と２５は噛合しており、ギヤ２５と２６とは伝達ギヤ
２７を介して噛合している。 【００１８】この結果、副スパイラル軸１８に連結され
たギヤ２２に駆動力が与えられると、副スパイラル軸１
８、第１スパイラル軸９、第２スパイラル軸１０および
現像スリーブ１１は連動して回転する。図４は現像装置
５内における、平面視での現像剤の流れを示している。
図３および図４を参照して、現像剤は、第１スパイラル
軸９によって第１室１５内をで示すように攪拌されな
がら搬送される。そして第１室１５の後端に来ると、移
動口２８を通ってで示すように第２室１６へ移る。そ
して第２室１６では第２スパイラル軸１０によって攪拌
されながらで示すように搬送される。このとき、第２
スパイラル軸１０に隣接された現像スリーブ１１に対し
て、攪拌により摩擦帯電されたトナーおよびキャリアが
現像スリーブ１１周面にいわゆる穂立ち状態で付着され
る。 【００１９】第２室１６の前端まで搬送された現像剤は
移動口２９を通ってで示すように第１室１５へ移る。
第１室に移った現像剤は、その一部はで示すように第
１室１５内を搬送され、その一部はで示すように入口
２０から副室１７へ入る。副室１７内では、副スパイラ
ル軸１８によって、トナー供給口３７から補給されるト
ナーが現像剤に混ぜ合わされる。そして、で示すよう
に搬送されて、で示すように出口２１から第１室１６
へ送られる。そしての経路で送られて来る現像剤と合
流されて、で示すように第１室１５内を第１スパイラ
ル軸９によって攪拌されながら搬送される。 【００２０】図５は、現像装置１５の副室１７を中心と
する部分の斜視図である。副スパイラル軸８は、現像装
置５の前後方向に延びる回転軸３１と、回転軸３１の前
側から後側まで、回転軸に沿って、スパイラル状に張り
出したスパイラル羽根３２と、回転軸３１の前端部に設
けられた取り込み羽根３３と、回転軸３１の後端部に設
けられた送り出し羽根３４と、回転軸３１の前端および
後端に形成されたフランジ３５，３６とを有している。
なお、取り込み羽根３３は省略することもできる。 【００２１】入口２０から副室１７内に入った現像剤
は、取り込み羽根３３によって攪拌され、次いでスパイ
ラル羽根３２によって攪拌されながら搬送される。副室
１７上にはトナー供給口３７が形成されており、このト
ナー供給口３７を通ってトナーカートリッジ７（図１参
照）からトナーが補給される。補給されたトナーは、副
室１７へ入った現像剤と混ぜ合わされる。いわば主攪拌
機構による攪拌に先立って、前段階の攪拌（混ぜ合わ
せ）が行われる。 【００２２】そして送り出し羽根３７によって副室１７
から第１室１５へと出口２５を通して送り出される。入
口２０と出口２１とは、前述したようにその大きさが異
なっており、入口２０に比べて出口が小さくされてい
る。たとえばこの実施形態では、入口２０の幅Ａは２５
ｍｍ、出口２１の幅Ｂは１５ｍｍとされている。このよ
うにした結果、副室１７内には、常に一定量の現像剤が
滞留した状態となり、トナー供給口３７から補給される
トナーを副室１７内に滞留した現像剤に効率良く混ぜ合
わせることができる。 【００２３】第１スパイラル軸９も、副スパイラル軸と
同様に、回転軸４１、スパイラル羽根４２、取り込み羽
根４３およびフランジ４５を備えている。同様に、第２
スパイラル軸１０も、回転軸５１、スパイラル羽根５
２、送り出し羽根５４およびフランジ５５を有している
（図３も参照）。ところで、第１スパイラル軸９のスパ
イラル羽根４２のピッチＰ１と、第２スパイラル軸１０
のスパイラル羽根５２のピッチＰ２と副スパイラル軸８
のスパイラル羽根３２のピッチＰ３とは、それぞれ異な
る値に設定されている。具体的には、スパイラル羽根４
２のピッチＰ１は１５ｍｍ、スパイラル羽根５２のピッ
チＰ２は８ｍｍ、スパイラル羽根３２のピッチＰ３は１
０ｍｍとされている。スパイラル羽根４２のピッチＰ１
がスパイラル羽根５２のピッチＰ２よりも大きいのは、
第１スパイラル軸９には縦攪拌羽根４６が散在されてい
るからである。縦攪拌羽根４６は、回転軸４１方向にス
パイラル羽根４２の隙間を埋めるように突出した羽根で
ある。かかる縦攪拌羽根４６を散在させることにより、
この縦攪拌羽根４６の手前側で現像剤が滞留し、縦攪拌
羽根４６によりトナーおよびキャリアの攪拌効率が高め
られる。その一方で、現像剤を滞留させるから、現像剤
の搬送速度を遅くする。 【００２４】ところで、図４を参照して、の経路の現
像剤の搬送速度との経路の現像剤の搬送速度とは、ほ
ぼ等しい速度でなければならない。なぜなら一方の経路
の搬送速度が遅く、他方の経路の搬送速度が速い場合、
いずれか一方の室に現像剤が偏ってしまうからである。
そこでこの実施形態では、縦攪拌羽根４６が散在される
第１スパイラル軸９による搬送速度と、第２スパイラル
軸１０の搬送速度とが等しくなるように、両スパイラル
羽根のピッチＰ１，Ｐ２が設定されている。 【００２５】また、第２スパイラル軸１０におけるスパ
イラル羽根のピッチＰ２は、現像スリーブ１１に対して
所定の供給割合で現像剤が与えられるピッチに設定され
ている。さらに、副スパイラル軸１８のスパイラル羽根
３２のピッチＰ３は、現像剤と補給されるトナーとの混
合が良好に行え、かつ出口２１から第１室１５へ送り出
される現像剤の量が適量になるようなピッチとされてい
る。 【００２６】また、いずれのスパイラル羽根３２，４
２，５２も、この実施形態では、その直径φは２０ｍｍ
で共通にされている。なお第２スパイラル軸１０の送り
出し羽根５４は、第２室１６から第１室１５へ良好に現
像剤を送り出せる形状にされ、第１スパイラル軸９の取
り込み羽根４２は、第１室１５へ現像剤を取り込むとと
もに、その一部を入口２０を通じて副室１７へ送り込め
る形状とされている。 【００２７】次に、再び図３を参照して説明する。現像
装置５にはケーシング１２の外側に配置されたトナーセ
ンサ６０が備えられている。トナーセンサ６０は、ケー
シング１２の内側に設けることもできる。トナーセンサ
６０は、たとえば磁束密度変化を測定するセンサであ
り、これによって現像剤中のトナーの割合を測定する。
すなわちトナー量をＴ、トナーとキャリアとを合わせた
量をＤとすると、Ｔ／Ｄを測定するためのセンサであ
る。Ｔ／Ｄが所定の値のとき、良好な現像が行える。こ
のＴ／Ｄを測定するトナーセンサ６０の出力に基づき、
トナー供給口３７から補給されるトナー補給量が制御さ
れる。また必要があれば連動して回転する副スパイラル
軸８、第１スパイラル軸９、第２スパイラル軸１０およ
び現像スリーブ１１の回転速度が制御される。 【００２８】トナーセンサ６０は、このように現像剤の
Ｔ／Ｄを測定する重要なセンサであるから、その検出出
力は常に安定していることが好ましい。そこでこの実施
形態では、トナーセンサ６０は、現像装置５の長手方向
ほぼ中央部に配置されている。この理由は、トナーセン
サ６０を長手方向後方寄りに配置すると、副室１７に補
給されたトナーがトナーセンサで検出されるまでに時間
がかかるという欠点があるからである。いわゆるトナー
補給とトナーセンサ６０の出力とのタイムラグが大きく
なる。一方、トナーセンサ６０を長手方向前側に配置す
ると、補給されたトナーの混ざり具合が均一でない状態
でＴ／Ｄを測定するおそれがあるからである。 【００２９】そこで、上述のように長手方向ほぼ中央部
にトナーセンサ６０が配置されている。また、この実施
形態のもう１つの特徴は、第１スパイラル軸９の縦攪拌
羽根４６が、現像剤の搬送方向に見て、トナーセンサ６
０よりも少し下流側に設けられていることである。縦攪
拌羽根４６があると、上述のように現像剤の搬送速度が
遅くなり、その手前で現像剤が滞留する。それゆえトナ
ーセンサ６０の少し下流側に縦攪拌羽根４６を設ける
と、第１室１５内において、トナーセンサ６０が対向す
る位置に常時現像剤が滞留した状態になる。つまりトナ
ーセンサ６０が対向する部分の現像剤量が、スパイラル
羽根３２の回転に応じて大きく変動せず、常に所定量の
現像剤が留まった状態となる。このためトナーセンサ６
０の出力のリップル（出力信号の最大値と最小値が経時
的に変動する割合）を小さく抑えることができる。よっ
てトナーセンサ６０の出力が安定し、トナーセンサ６０
の出力に基づくトナー補給量の制御等が良好に行える。 【００３０】この発明の一実施形態の説明は以上のとお
りであるが、この発明は上述の実施形態には限定され
ず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更を施
すことが可能である。 【００３１】 【発明の効果】この発明によれば、トナーおよびキャリ
アを含む現像剤を用いる現像装置において、現像剤中の
トナー割合を精度良く測定できる現像装置を提供でき
る。その結果、適切なトナー含有量の現像剤を用いる、
現像性能の優れた現像装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の一実施形態にかかる画像形成ユニッ
トを、多機能複写機に装着する途中の状態を示す斜視図
である。 【図２】画像形成ユニットの内部構成を示す概略断面図
である。 【図３】図２の矢印Ａ−Ａに沿って見た現像装置の平面
図である。 【図４】平面的に見たときの、現像装置内における現像
剤の流れを示す図である。 【図５】現像装置の副室を中心とする部分の斜視図であ
る。 【符号の説明】 ５ 現像装置 ９ 第１スパイラル軸 １１ 現像スリーブ ５２ スパイラル羽根 ３７ トナー供給口 ４６ 縦攪拌羽根 ６０ トナーセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 直行 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 宮崎 昌彦 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 苺谷 哲也 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 平野 祥司 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−308833（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−253706（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−32657（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】トナーおよびキャリアを含む現像剤が収容
   される長手に延びた攪拌室と、 攪拌室内に設けられ、攪拌室の長さ方向に延びる回転軸
   と、回転軸に沿ってスパイラル状に張り出したスパイラ
   ル羽根とを有し、攪拌室の一端から他端へ現像剤を搬送
   するためのスパイラル軸と、 攪拌室の長手方向略中央部に配置され、攪拌室に収容さ
   れた現像剤中のトナー割合を測定するためのセンサとを
   含む現像装置において、攪拌室の一端側にはトナー補給部が備えられていて、 攪拌室内を一端から他端へと搬送される現像剤が、セン
   サに対向する位置に常に所定量滞留し、スパイラル軸の
   回転に応じて現像剤量が大きく変動しないように、スパ
   イラル軸には、現像剤の搬送方向に見て、センサ配置位
   置よりも少し下流側に、回転軸方向にスパイラル羽根の
   隙間を埋める縦攪拌羽根が設けられていることを特徴と
   する現像装置。