JP3458095B2 - 搬送羽根およびそれを含む現像装置 - 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、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置の現像装置に関す
る。特に、日本工業規格のＡ列０番（Ａ０）サイズやＡ
列１番（Ａ１）サイズなど大きなサイズの用紙に画像を
形成することのできる画像形成装置のための現像装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、複写機においては、均一に帯
電された感光体表面を露光することによってこの感光体
表面に静電潜像が形成され、静電潜像がトナーによって
現像されて可視のトナー像となり、トナー像が用紙上に
転写されることによって出力画像が得られる。トナーに
よる静電潜像の現像は、感光体の表面にトナーを静電的
に付着させる現像装置によって行われる。２成分現像剤
では、現像装置の現像槽内にキャリアおよびトナーが存
在するが、現像が繰り返されると、現像槽内のキャリア
の量は変化せずトナーの量が減少していく。その結果、
画像濃度が変化する。

【０００３】そこで、現像剤中のトナー含有率を制御す
るために、従来より、トナー濃度センサを用いて現像剤
中のトナー含有率を検知することが行われている。トナ
ー濃度センサは、磁性体であるキャリアに起因する透磁
率を検知し、間接的に現像剤中のトナー含有率を検知す
るものである。トナー濃度センサは、その検知面前方に
存在する現像剤の量が常に安定ている部分に取り付けら
れていることが好ましい。なぜなら、現像剤中のトナー
含有率が一定であっても、トナー濃度センサの検知面前
方に存在する現像剤の量が変動すると、トナー濃度セン
サが検知する透磁率は変動し、現像剤中のトナー含有率
が変化したと誤って判断されるからである。

【０００４】このような条件を満たすトナー濃度センサ
の取付位置として、現像槽中で現像剤を攪拌、移送する
ための搬送羽根近傍が選ばれることがある。このような
取り付け位置においては、トナー濃度センサの検知面前
方に、常に安定した量の現像剤が占めるので、現像剤量
の変動による透磁率の変化を少なくすることができる。
搬送羽根の材質、構成については、金属製の軸のまわり
に金属の攪拌羽根を溶接したもの（金属搬送羽根）、樹
脂の攪拌羽根に金属製の軸をインサート成形したもの
（インサート成型樹脂搬送羽根）、および全てを樹脂で
一体成形した樹脂搬送羽根がある。

【０００５】ところで、Ａ０サイズの用紙を使用するよ
うな大型の複写機等においては、搬送羽根は非常に長い
もの（たとえば１ｍ）となる。このため、インサート成
型樹脂搬送羽根では成型時の樹脂の収縮が強く、軸に反
りが生じやすい。また、樹脂搬送羽根では、搬送羽根に
かかる負荷が大きく強度的に問題がある。以上のような
理由でこのような大型の複写機等には、金属搬送羽根が
用いられるのが一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、金属搬送羽
根を用いると、搬送羽根近傍に取り付けられたトナー濃
度センサが、金属搬送羽根による透磁率を検知して、正
しく現像剤中のトナー含有率を検知することができない
恐れがある。そこでこの発明の目的は、トナー濃度セン
サがトナー含有率を検知できる搬送羽根を提供すること
である。

【０００７】本発明の他の目的は、強度が充分に高い搬
送羽根を提供することである。さらに、本発明の他の目
的は、トナー濃度センサが正しくトナー含有率を検知す
ることができ、画像の濃度を制御することができる現像
装置を提供することである。

【０００８】上記の目的を達成するための請求項１記載
の発明は、現像装置の現像槽内に納められる現像剤搬送
用の搬送羽根であって、現像槽の一側端から他側端まで
のびる所定長さの金属製の軸と、その軸に取り付けら
れ、軸の予め定める範囲を除いて軸からスパイラル状に
張り出した金属製のスパイラル羽根と、前記軸の予め定
める範囲に取り付けられ、平板状部を有する非磁性の攪
拌羽根とを含み、現像装置の駆動時に、上記攪拌羽根近
傍で現像剤が滞留するように構成されたことを特徴とす
る搬送羽根である。

【０００９】この発明によれば、搬送羽根の軸は金属製
なので、Ａ０サイズ、Ａ１サイズ等大きなサイズの用紙
を用いる画像形成装置用の長尺の搬送羽根であっても、
充分な強度が保たれる。また、この搬送羽根は非磁性の
攪拌羽根を含み、この非磁性の攪拌羽根が取り付けられ
る範囲は、この搬送羽根が現像装置の現像槽内に納めら
れたときに、トナー濃度センサに対向する位置に設定す
ることが可能である。非磁性の攪拌羽根はトナー濃度セ
ンサが検知する透磁率に影響を与えない。したがって、
このような搬送羽根を用いることにより、トナー濃度セ
ンサは検知することができる。

【００１０】請求項２記載の発明は、前記軸の予め定め
る範囲とは、軸の長さ方向のほぼ中央部を含む範囲であ
ることを特徴とする請求項１に記載の搬送羽根である。
画像形成装置において、通常トナー濃度センサは現像槽
の長手方向に対してほぼ中央部に取り付けられる。した
がって、本発明のように搬送羽根の軸のほぼ中央部に非
磁性の攪拌羽根が取り付けられた状態とすることによ
り、この搬送羽根が現像装置の現像槽内に納められたと
きに、非磁性の攪拌羽根とトナー濃度センサが対向す
る。

【００１１】請求項３記載の発明は、現像槽とこの現像
槽内に納められた請求項１または２に記載の搬送羽根
と、この搬送羽根の非磁性の攪拌羽根に対向するように
現像槽に取り付けられた現像剤中のトナー含有率を検知
するためのトナー濃度センサとを含むことを特徴とする
現像装置である。このような現像装置においては、トナ
ー濃度センサに対向する位置では、搬送羽根の軸には非
磁性の攪拌羽根が取り付けられているので、トナー濃度
センサはトナー濃度を検知することができる。したがっ
て、このような現像装置では正しく画像の濃度を制御す
ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施形態に
係る現像装置が採用された複写機の全体構成を示す断面
図である。複写機１は、ロール紙またはカット紙を収容
するための用紙収容部２、用紙を画像形成機構５へと給
紙するための搬送機構３、原稿を読み取るための光学系
４、光学系４から与えられる光に基づいて画像を形成し
その画像を用紙に転写するための画像形成機構５、およ
び用紙に転写された画像を定着するための定着装置６な
どを備えている。

【００１３】画像形成機構５には、感光体ドラム７、感
光体ドラム７を帯電させるためのチャージャ８、感光体
ドラム７に形成された静電潜像をトナー像に現像するた
めの現像装置９、および残留トナーを清掃するためのク
リーナ１０が含まれている。図２は、上記複写機１の現
像装置９の断面図である。以下、図２を参照して現像装
置９の構造および動作を説明する。現像装置９は、トナ
ーと磁性体であるキャリアとを有する２成分現像剤によ
って、感光体ドラム７に形成された静電潜像をトナー像
に現像するためのユニットである。現像装置９には、現
像槽２０、現像槽２０へ供給するトナーを収容するホッ
パ２７、ホッパ２７の現像剤を現像槽２０へ供給する補
給ローラ２８などを備えている。

【００１４】現像槽２０の底部には、軸のまわりにスパ
イラル状の羽根と軸に垂直な向きの羽根とを備えてなる
攪拌パドル２１が配置されている。攪拌パドル２１の左
方には、軸のまわりにスパイラル状の羽根を備えてなる
搬送羽根２２が配置されている。搬送羽根２２の左方の
現像槽２０の壁面には、トナー濃度センサ２５が、検知
面Ｄを搬送羽根２２の方を向けて取り付けられている。
攪拌パドル２１の右上方には、円筒状の供給ローラ２３
が配置されている。供給ローラ２３は、現像槽２０外の
感光体ドラム７と平行に密接して配置されている。供給
ローラ２３は回転可能な筒状のスリーブを備え、その内
部に装置に対する相対位置が固定された磁石を備える。

【００１５】供給ローラ２３の左上方には、非磁性の材
料、たとえばアルミニウムからなる規制板２４が配置さ
れている。規制板２４は、平板状の規制部２４ａと、規
制部２４ａの左方に位置し底部が断面形状で上に凸な山
形である仕切部２４ｂとを備えている。規制部２４ａ
は、供給ローラ２３上方に供給ローラ２３の周面と一定
の間隔を保って配置されている。仕切部２４ｂは、攪拌
パドル２１と供給ローラ２３との上方で、これらをまた
ぐ位置に配置されている。攪拌パドル２１の上方で、攪
拌パドル２１と規制板２４との間には、案内板２６が配
置されている。案内板２６は、搬送羽根２２がある方向
に向かって下がるように傾斜している。

【００１６】現像装置９駆動時には、現像剤は攪拌パド
ル２１および搬送羽根２２により攪拌される。トナー濃
度センサ２５は、搬送羽根２２の作用によってその前面
を流動して通過する現像剤の透磁率を検知することによ
り現像剤中のトナー含有率を検知する。攪拌パドル２１
からは、供給ローラ２３の方へも現像剤が供給される。
磁性体であるキャリアが供給ローラ２３の磁場により引
き寄せられることで、現像剤は供給ローラ２３の周面に
付着される。供給ローラ２３は、内部の磁石が装置に対
する相対位置を保ったまま、攪拌パドル２１から供給さ
れた現像剤を供給ローラ２３の周面に沿って上方に運ぶ
向きにスリーブが回転する。供給ローラ２３の周面に付
着した現像剤は規制板２４の規制部２４ａにより擦り切
られて、所望の付着量を超えないように規制される。

【００１７】擦り切られて供給ローラ２３から離れた現
像剤は、規制板２４の規制部２４ａによりせき止めら
れ、仕切部２４ｂに沿って進行方向を変えられ、案内板
２６の方へ供給される。現像剤は、案内板２６の上を流
れ搬送羽根２２に向かって落下する。搬送羽根２２の部
分に戻された現像剤は、再度搬送羽根２２と攪拌パドル
２１との間を循環し、一部が供給ローラ２３の方へ供給
される。現像剤中のトナーが供給ローラ２３で消費さ
れ、現像剤中のトナー含有率が減少すると、トナー濃度
センサ２５はそれに対応した透磁率を検知し、対応した
電圧を出力する。この出力電圧が目標出力になるように
補給ローラ２８が作動されホッパ２７から現像槽２０へ
とトナーが供給され、現像剤中のトナー含有率が一定に
保たれる。

【００１８】現像槽２０内で搬送羽根２２が存在する部
分は、ほぼ現像剤で満たされているので、トナー濃度セ
ンサ２５の検知面Ｄ前方に存在する現像剤の量は安定し
ている。したがって、このような位置にトナー濃度セン
サ２５を取り付けることにより、検知対象である現像剤
の量が変動することによる透磁率の変化を少なくするこ
とができる。図３は、この現像装置９の現像槽２０、搬
送羽根２２、トナー濃度センサ２５、攪拌パドル２１、
および供給ローラ２３の配置を示す平面図である。トナ
ー濃度センサ２５は、現像槽２０の長手方向の中央部付
近に取り付けられている。すなわち、現像槽９の両側端
面からトナー濃度センサ２５までの距離Ｌ１とＬ２とは
ほぼ等しい。

【００１９】搬送羽根２２、攪拌パドル２１、および供
給ローラ２３はお互いに一定の間隔を保って平行に配置
されている。現像装置９駆動時、現像剤は搬送羽根２２
および攪拌パドル２１の回転により、それぞれの軸に沿
った方向に搬送され、一方の端部で搬送羽根２２から攪
拌パドル２１の方へ移動し、他方の端部で攪拌パドル２
１から搬送羽根２２の方へ移動し循環する。現像剤の攪
拌パドル２１から供給ローラ２３への供給は、攪拌パド
ル２１および供給ローラ２３長さ方向のほぼ全域にわた
って起こる。

【００２０】図４は、本発明の一実施形態に係る搬送羽
根２２の構造を示す図解的な斜視図である。図５は、こ
の搬送羽根２２に用いられる非磁性の攪拌羽根３２の形
状を示す図解的な斜視図である。この搬送羽根２２は、
金属製の軸３０のまわりに軸３０の中央部に定める一定
の範囲に非磁性の攪拌羽根３２が取り付けられ、この非
磁性の攪拌羽根３２の両側に、金属製のスパイラル羽根
３１Ａ，３１Ｂからなる羽根が取り付けられた構造を持
つ。金属製のスパイラル羽根３１Ａ，３１Ｂは、それぞ
れが連続した互いに同じ回転方向のスパイラル形状を持
ち、それらは軸３０に対して溶接、ろう付けなどにより
固定されている。

【００２１】非磁性の攪拌羽根３２は、矩形の板の中心
軸近傍が２分の１の円筒状に湾曲したような形状を持
つ。すなわち、この非磁性の攪拌羽根３２は、半円筒状
部３２ａと２枚の平板状部３２ｂとを有する。非磁性の
攪拌羽根３２は、半円筒状部３２ａで軸３０に外嵌し、
穴３２ｈを介してビス止めなどにより軸３０に固定され
ている。非磁性の攪拌羽根３２の材質としては、樹脂、
セラミックなどを用いることが可能である。金属製のス
パイラル羽根３１Ａ，３１Ｂも、トナー濃度センサ２５
が検知する透磁率に影響を与えにくいように、ＳＵＳ３
０４等弱磁性の材料でできていることが好ましい。非磁
性の攪拌羽根３２を固定するためのビスは、非磁性の材
料でできていることが好ましい。

【００２２】この搬送羽根２２は、金属製の軸３０を用
いているので、Ａ０サイズ、Ａ１サイズ等大きなサイズ
の用紙を用いる画像形成装置に適用した場合でも、充分
な強度が保たれる。このような搬送羽根２２が取り付け
られた現像装置９において、トナー濃度センサ２５は、
軸３０の長さ方向に対して中心部近傍に配されている。
したがって、トナー濃度センサ２５と非磁性の攪拌羽根
３２とは対向している。現像装置９駆動時には、搬送羽
根２２の回転により、トナー濃度センサ２５の近傍を非
磁性の攪拌羽根３２の先端が通過するが、トナー濃度セ
ンサ２５が検知する透磁率に影響を与えない。したがっ
て、このような搬送羽根２２を用いることにより、トナ
ー濃度センサ２５が検知した透磁率から現像剤中のトナ
ー含有率を正しく求めることができる。

【００２３】また、このような形状の非磁性の攪拌羽根
３２を備える搬送羽根２２を用いると、非磁性の攪拌羽
根３２の部分、すなわちトナー濃度センサ２５近傍で
は、現像剤を横方向に搬送する作用が乏しいため現像剤
の滞留が起こる。したがって、トナー濃度センサ２５の
前には常に充分な量の現像剤が存在することになり、現
像剤の量が変動することによる透磁率の変化をさらに少
なくすることができる。図６は、軸３０に取り付ける非
磁性の攪拌羽根の変形例を示す図解的な斜視図である。

【００２４】非磁性の攪拌羽根３３は、図６に示すよう
に平板状部３３ｂに加えて、半円筒状部３３ａ上に形成
されたスパイラル状の羽根３３ｃを含むような形状にし
てもよい。このような形状の非磁性の攪拌羽根３３は、
それら２つを平板状部３３ｂを対向させて組み合わされ
たとき、スパイラル状の羽根３３ｃが連続するように形
成されている。このとき、スパイラルの回転方向は、金
属製のスパイラル羽根３１Ａ，３１Ｂのスパイラルの回
転方向と同一である。このような形状の２つの非磁性の
攪拌羽根３３は、穴３３ｈを介してビス止めなどによ
り、金属製の軸３０に対して両側から包むように固定さ
れる。

【００２５】非磁性の攪拌羽根３３のスパイラルは、金
属製のスパイラル羽根３１Ａ，３１Ｂのスパイラルと同
方向である。すなわち、このような搬送羽根において
は、すべての部分で同方向のスパイラルが形成されてい
るので、現像剤を適正なよどみで横方向に移送させるこ
とができる。図７は、図４に示す搬送羽根２２を用いた
場合、および金属軸のまわりに全長にわたって金属製の
スパイラル羽根が形成された搬送羽根を用いた場合、そ
れぞれについて、現像装置９駆動時におけるトナー濃度
センサの出力電圧を測定した結果を示す特性図である。
非磁性の攪拌羽根３２の材質として樹脂を用いている。

【００２６】金属製のスパイラル羽根が形成された搬送
羽根を用いた場合、搬送羽根の回転周期に同調して出力
電圧が大きく変動しているが、図４に示す搬送羽根２２
を用いた場合は、出力電圧の変動は小さく抑えられてい
る。図８は、本発明に係る搬送羽根の変形例の構造を示
す概略的な図解図である。トナー濃度センサ４０を、現
像槽９の端部に配置したい場合、図８に示すように、金
属製の軸４１の端部の一定範囲に非磁性の攪拌羽根４２
を設け、他の部分に金属製のスパイラル羽根４３を設け
た搬送羽根４４を用いればよい。この場合、トナー濃度
センサ４０と非磁性の攪拌羽根４２とが対向する。

【００２７】図９は、本発明に係る搬送羽根の他の変形
例の構造を示す概略的な図解図である。２つのトナー濃
度センサ４５Ａ，４５Ｂを用いる場合、図９に示すよう
に、金属製の軸４６のまわりに、端部より金属製のスパ
イラル羽根４７、非磁性の攪拌羽根４８、金属製のスパ
イラル羽根４９、非磁性の攪拌羽根５０、および金属製
のスパイラル羽根５１を設けた搬送羽根５２を用いれば
よい。この場合、トナー濃度センサ４５Ａと非磁性の攪
拌羽根４８とが対向し、トナー濃度センサ４５Ｂと非磁
性の攪拌羽根５０とが対向する。

【００２８】以上は本発明の実施形態の例であり、特許
請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を
施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る現像装置が採用さ
れた複写機の全体構成を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る現像装置の断面図で
ある。

【図３】上記現像装置の現像槽、搬送羽根、トナー濃度
センサ、攪拌パドル、および供給ローラの配置を示す平
面図である。

【図４】本発明の一実施形態に係る搬送羽根の構造を示
す図解的な斜視図である。

【図５】上記搬送羽根に用いられる非磁性の攪拌羽根の
形状を示す図解的な斜視図である。

【図６】図４の搬送羽根を構成する非磁性の攪拌羽根の
変形例の形状を示す図解的な斜視図である。

【図７】現像装置駆動時におけるトナー濃度センサの出
力電圧を測定した結果を示す特性図である。

【図８】本発明に係る搬送羽根の変形例の構造を示す概
略的な図解図である。

【図９】本発明に係る搬送羽根の他の変形例の構造を示
す概略的な図解図である。

【符号の説明】

９ 現像装置 ２０ 現像槽 ２２，４４，５２ 搬送羽根 ２５，４０，４５Ａ，４５Ｂ トナー濃度センサ ３０，４１，４６ 金属製の軸 ３１Ａ，３１Ｂ，４３，４７，４９，５１ 金属製の
スパイラル羽根 ３２，３３，４２，４８，５０ 非磁性の攪拌羽根

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−151579（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−94356（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−75356（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 1105 G03G 15/08 115

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像装置の現像槽内に納められる現像剤搬
   送用の搬送羽根であって、 現像槽の一側端から他側端までのびる所定長さの金属製
   の軸と、 この軸に取り付けられ、軸の予め定める範囲を除いて前
   記軸からスパイラル状に張り出した金属製のスパイラル
   羽根と、 前記軸の予め定める範囲に取り付けられ、平板状部を有
   する非磁性の攪拌羽根とを含み、 現像装置の駆動時に、上記攪拌羽根近傍で現像剤が滞留
   するように構成された ことを特徴とする搬送羽根。
2. 【請求項２】前記軸の予め定める範囲とは、軸の長さ方
   向のほぼ中央部を含む範囲であることを特徴とする請求
   項１に記載の搬送羽根。
3. 【請求項３】現像槽と、 この現像槽内に納められた請求項１または２に記載の搬
   送羽根と、 この搬送羽根の非磁性の攪拌羽根に対向するように現像
   槽に取り付けられた現像剤中のトナー含有率を検知する
   ためのトナー濃度センサとを含むことを特徴とする現像
   装置。