JP3463023B2 - 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安定し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、安定した量の現像剤が占めているので、現像剤量
の変動による透磁率の変化は少ない。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、強度が充分に高く、
製造の容易な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】

【課題を解決するための手段および発明の効果】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、この軸に取り付けられ、この軸の長手方向
に沿ってスパイラル状に張り出した少なくとも２つの金
属製のスパイラル羽根と、前記軸に取り付けられ、前記
２つの金属製のスパイラル羽根間を連結する非磁性材で
できたスパイラル管とを含むことを特徴とする搬送羽根
である。

【０００９】この発明によれば、搬送羽根の軸およびス
パイラル羽根は金属製なので、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材でできたスパイラル管を含み、こ
の非磁性材でできたスパイラル管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。非磁性材でできたスパイラル管は、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
ー濃度センサはトナー含有率を検知することができる。

【００１０】請求項２記載の発明は、前記非磁性材でで
きたスパイラル管は、前記軸に嵌められる所定長さの円
筒体と、この円筒体の外周面に設けられたスパイラル羽
根とを含むことを特徴とする請求項１に記載の搬送羽根
である。非磁性材でできたスパイラル管は、円筒体を金
属製の軸に嵌めることにより取り付けできるので、製造
が容易である。また、非磁性材でできたスパイラル管の
スパイラル羽根は、円筒体上に支持されているので、非
磁性材として樹脂を使った場合でも、充分な強度を得る
ことができる。

【００１１】請求項３記載の発明は、前記円筒体の両端
部には、前記金属製のスパイラル羽根の端部と係合する
係合部が備えられていることを特徴とする請求項１また
は２に記載の搬送羽根である。この係合部により、金属
製のスパイラル羽根と非磁性材でできたスパイラル管と
は係合されている。すなわち、この係合部により金属製
のスパイラル羽根と非磁性のスパイラル管との相対的な
位置関係（金属軸に沿う方向の位置および回転位置）は
決定される。したがって、最初に第１の金属製のスパイ
ラルを金属製の軸に対して位置合わせをして固定する
と、非磁性材でできたスパイラル管や、他の金属製のス
パイラル羽根の位置は自動的に決まる。したがって、組
立が容易であり、組立精度を確保することができる。

【００１２】請求項４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ないし３のいずれかに記載
の搬送羽根と、この搬送羽根の非磁性材でできたスパイ
ラル管に対向するように前記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材でできたスパイラル
管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
な現像装置では画像の濃度を制御することができる。

【００１３】

【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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】図４は、本発明の一実施形態に係る搬送羽
根２２の構造および製造方法を示す平面図である。この
搬送羽根２２（図４（ｃ））は、金属製の軸４０のまわ
りに、軸４０の長手方向のほぼ中央部に、非磁性材でで
きたスパイラル管４２が配されており、その両側に金属
製のスパイラル羽根４１Ａ，４１Ｂが配置された構造を
持つ。金属製のスパイラル羽根４１Ａ，４１Ｂは、同方
向に回転するそれぞれが連続したスパイラル状の形状を
持ち、非磁性材でできたスパイラル管４２に接する端部
では、軸４０の長さ方向を向いている。金属製のスパイ
ラル羽根４１Ａ，４１Ｂは、軸４０に対して溶接、ろう
付けなどにより固定されている。金属製のスパイラル羽
根４１Ａ，４１Ｂは、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、ＳＵＳ３０４等弱磁
性の材料でできていることが好ましい。

【００２２】非磁性材でできたスパイラル管４２は、円
筒体４２Ｐとその外周面に設けられたスパイラル羽根４
２Ｓとからなる。円筒体４２Ｐは、金属製の軸４０に嵌
められており、両端部に軸４０の長さ方向の切込みを有
している。スパイラル羽根４２は、金属製のスパイラル
羽根４１Ａ，４１Ｂのスパイラルと同じ回転方向の連続
したスパイラル状である。円筒体４２Ｐとスパイラル羽
根４２Ｓとは一体であり、樹脂、セラミックなど非磁性
の材料で形成されている。

【００２３】円筒体４２Ｐの両端の切込みは、金属製の
スパイラル羽根４１Ａ，４１Ｂの端部と係合している。
図４（ｄ）は、図４（ｃ）に示す搬送羽根２２におい
て、金属製のスパイラル羽根４１Ａと非磁性材でできた
スパイラル管４２の接触部を視認方向Ａから見て拡大し
て示した図解的な平面図である。金属製のスパイラル羽
根４１Ａの端部の金属製の軸４０の方を向いている部分
４１ｅは、円筒体４２Ｐの切込み４２ｃに嵌められた状
態となっている。

【００２４】このような搬送羽根２２の製造工程におい
て、まず、第１の金属製のスパイラル羽根４１Ａを金属
製の軸４０に嵌め、両者間の位置決めを行ってから、溶
接、ろう付けなどにより固定する（図４（ａ））。次
に、非磁性材でできたスパイラル管４２を金属製の軸４
０に嵌める。このとき、金属製のスパイラル羽根４１Ａ
と非磁性材でできたスパイラル管とが向き合う部分で
は、金属製のスパイラル羽根４１Ａの端部と、非磁性材
でできたスパイラル管４２の円筒体４２Ｐの切込みと
は、ともに金属製の軸４０の方向を向いているので、こ
れらを係合させる（図４（ｂ））。

【００２５】同様に、金属製のスパイラル羽根４１Ｂを
金属製の軸４０に嵌め、非磁性材でできたスパイラル管
４２の円筒体４２Ｐの切込みと、金属製のスパイラル羽
根４１Ｂの端部とを係合させる。最後に金属製のスパイ
ラル羽根４１Ｂを金属製の軸４０に対して、溶接、ろう
付けなどにより固定する（図４（ｃ））。金属製のスパ
イラル羽根４１Ａ，Ｂの金属製の軸へ４０の固定は、両
者の接触部全域で行う必要はなく、１つのスパイラル羽
根につき両端の２カ所などで行えばよい。

【００２６】この製造方法によれば、金属製の軸４０に
対する金属製のスパイラル羽根４１Ａの位置合わせのみ
行えば、非磁性材でできたスパイラル管４２や金属製の
スパイラル羽根４１Ｂの位置は自動的に決まる。したが
って、組立が容易であり、組立精度を確保することがで
きる。この搬送羽根２２は、金属製の軸４０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。

【００２７】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、非磁性
材でできたスパイラル管４２に対向している。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の近傍を非磁性材でできたスパイラル管４２
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。

【００２８】非磁性材でできたスパイラル管４２のスパ
イラルの回転方向は、金属製のスパイラル羽根４１Ａ，
４１Ｂのスパイラルの回転方向と同じである。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。非磁性材
でできたスパイラル管４２は、円筒体４２Ｐを金属製の
軸４０に嵌めることにより取り付けできるので、製造が
容易である。非磁性材でできたスパイラル管４２のスパ
イラル羽根４２Ｓは、円筒体４２Ｐ上に支持されている
ので、非磁性材として樹脂を使った場合でも、充分な強
度を得ることができる。また、非磁性材でできたスパイ
ラル管４２を金属製の軸４０にビス止めしていないの
で、ビス止めのための穴によるスパイラル管の強度の劣
化や、ビス止めによる金属製の軸の反りなどは起こり得
ない。

【００２９】上記の実施形態では、金属製のスパイラル
羽根の端部および非磁性材でできたスパイラル管の円筒
体に設けられた切込みは、ともに軸の長さ方向を向いて
いて係合するかたちであったが、これらは係合可能であ
れば必ずしもともに軸の長さ方向を向いている必要はな
い。たとえば、金属製のスパイラル羽根の端部をスパイ
ラルのままで、円筒体の切込みを同方向に向いたものと
して、斜めに嵌めるかたちとしてもよい。そして、これ
らの係合部で、スパイラル羽根が連続するようにし、搬
送羽根の一方端から他方端まで全長にわたって連続した
スパイラル羽根を形成したものとしてもよい。

【００３０】図５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。２つのトナー濃度セ
ンサ４５Ａ，４５Ｂを用いる場合、図５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、非磁性材でできたスパイラル管４８、金属
製のスパイラル羽根４９、非磁性材でできたスパイラル
管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と非磁性材でできたスパイラル管４８とが対向
し、トナー濃度センサ４５Ｂと非磁性材でできたスパイ
ラル管５０とが対向する。

【００３１】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およ
び製造方法を示す図解的な斜視図である。

【図５】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。

【符号の説明】

９ 現像装置 ２０ 現像槽 ２２，５２ 搬送羽根 ２５，４５Ａ，４５Ｂ トナー濃度センサ ４０，４６ 金属製の軸 ４１Ａ，４１Ｂ，４７，４９，５１ 金属製のスパイ
ラル羽根 ４２，４８，５０ 非磁性材でできたスパイラル管 ４２Ｐ 円筒体 ４２Ｓ スパイラル羽根

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 浩 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 京セラミタ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−151579（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−250370（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−94356（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−17211（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 507 G03G 15/08 115

Claims (4)

(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、この軸の長手方向に沿ってスパ
   イラル状に張り出した少なくとも２つの金属製のスパイ
   ラル羽根と、 前記軸に取り付けられ、前記２つの金属製のスパイラル
   羽根間を連結する非磁性材でできたスパイラル管とを含
   むことを特徴とする搬送羽根。
2. 【請求項２】前記非磁性材でできたスパイラル管は、 前記軸に嵌められる所定長さの円筒体と、 この円筒体の外周面に設けられたスパイラル羽根とを含
   む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】前記円筒体の両端部には、前記金属製のス
   パイラル羽根の端部と係合する係合部が備えられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の搬送羽根。
4. 【請求項４】現像槽と、 この現像槽内に納められた請求項１ないし３のいずれか
   に記載の搬送羽根と、 この搬送羽根の非磁性材でできたスパイラル管に対向す
   るように前記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。