JP6332231B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーを用いて静電潜像の現像を行う現像装置と、この現像装置を含む画像形成装置に関する。

フラットケーブルを用いてコイルを構成することがある。具体的に、特許文献１には、フラットケーブルがプリント基板上に載置されたトロイダルコアの胴部に巻き付けられ、突出するフラットケーブルの導線の両端部がプリント基板のパターンに導電的に接着され、導線とパターンがトロイダルコアの胴部の巻線を構成するようにしたトロイダルコイルが記載されている。（特許文献１：請求項１、図１参照）。

実開昭６１−５１７１５号公報

複合機、複写機、プリンター、ファクシミリのような画像形成装置には、磁性キャリアとトナーを含む現像剤を用いて印刷を行うものがある。このような画像形成装置では、印刷に伴いトナーが消費される。現像剤中のトナーの割合（トナーとキャリアの比、トナー濃度）が低下したとき、トナーを補給する必要がある。

そこで、画像形成装置には、トナーの補給が必要か否かを判断するため、トナー濃度を検知するためのトナー濃度センサーが現像装置に設けられる。このトナー濃度センサーにコイルが用いられることがある。トナーの消費に伴って磁性キャリアの割合が増加したとき、コイルのインダクタンス値が増加する。トナー濃度センサーの出力は、トナー濃度に応じた値となる。このように、コイルのインダクタンス値の変化に基づき、トナー濃度の測定、及び、トナー補給の必要性の判断を行うことがある。言い換えると、磁路に存在する磁性キャリアの量の変化を検知して現像剤中のトナー濃度を測定する。

特許文献１のようにコイルにフラットケーブルを用いることがある。しかし、現像装置の筐体の壁面に、面状にフラットケーブルを貼り付けるだけでは、コイルとして機能しない。従って、フラットケーブルを用いたコイルを現像装置に用いることができないという問題がある。

磁路に存在する磁性キャリアの量の変化を検知するので、特許文献１に記載されるトロイダルコイルのような固定コアのコイルは、トナー濃度の検知に用いづらい。また、現像装置内に特許文献１に記載されるコイルを設ける場合、現像剤とトロイダルコイルや基板が直接接さないように、トロイダルコイルを現像装置の容器外に設けなくてはならない。この場合、トロイダルコイルの一部しか現像剤に近接させることができず、トナーの濃度変化を正確に捉えることができない。特許文献１記載のトロイダルコイルでは上記の問題を解決することはできない。

本発明は、上記問題点を鑑み、フラットケーブルを用いて簡易にトナー濃度検知用コイルを形成し、正確にトナー濃度を検知する。

上記目的を達成するために請求項１に係る現像装置は、現像容器、第１搬送部材、第２搬送部材、現像ローラー、トナー濃度センサーを含む。前記現像容器は、キャリアとトナーとを含む現像剤を収容する。前記第１搬送部材は、前記現像容器に設けられた区画のうち一方の区画である第１区画に設けられ、前記現像容器の長手方向に沿って現像剤を撹拌しつつ搬送する。前記第２搬送部材は、前記現像容器の他方の区画である第２区画に設けられ、前記第１搬送部材とは逆方向に前記現像容器内の現像剤を撹拌しつつ搬送する。前記現像ローラーは、前記現像容器の上方に設けられ、静電潜像が形成される像担持体に対向配置され、前記現像容器に回転可能に支持され、表面に現像剤を担持する。前記トナー濃度センサーは、現像剤中のトナー濃度を検出するためのセンサーであって、コイルを含む。前記第１区画と前記第２区画の長手方向のそれぞれの両端部分に、前記第１区画及び前記第２区画の端部同士をつなぐ連通部が設けられるとともに、前記連通部よりも前記長手方向の内側であって、前記第１区画と前記第２区画の間に隙間が設けられる。前記第１区画の一部であって、前記第１区画のうち隙間に隣接する部分は前記第１搬送部材及び現像剤が通る筒部となっている。前記コイルは、フラットケーブルである。前記フラットケーブルは、前記隙間に通されるとともに巻線を形成するように各導線の端子を１つずらして前記フラットケーブルの両端部を重ねつつ前記筒部に巻き付けられている。

本発明の現像装置によれば、フラットケーブルを用いて、簡易にフラットケーブルを用いたコイルを現像装置に設けることができる。そして、フラットケーブルの幅を変えるだけで所望のインダクタンス値のコイルをえることができ、正確にトナー濃度を検知することができる。

実施形態に係るプリンターの一例を示す図である。 実施形態に係る各画像形成ユニットの一例を示す図である。 実施形態に係る各現像装置にトナーを補給する機構の一例を示す図である。 実施形態に係るトナー濃度センサーの一例を示す図である。 実施形態に係るＬＣ発振回路の一例を示す図である。 実施形態に係る現像装置の水平方向の断面図である。 図６のＡ−Ｂ方向での実施形態に係る現像装置の断面図である。 図６のＣ−Ｄ方向での実施形態に係る現像装置の断面図である。 実施形態に係るフラットケーブルの一例を示す図である。 実施形態に係るフラットケーブルの断面図である。 実施形態に係る筒部での現像剤の流れと筒部へのフラットケーブルの巻き付けを示す図である。 実施形態に係る現像装置の筒部内での現像剤の分布の状態の一例を示す図である。 実施形態に係るフラットケーブルの端子を外側に向ける場合の接続部の一例を示す。 図１３でのＥ−Ｆ断面図である。 実施形態に係るフラットケーブルの端子を外側に向けて接続部に差し込んだ状態の一例を示す。 実施形態に係るフラットケーブルの端子を向かい合わせる場合の接続部の一例を示す。 図１６でのＧ−Ｈ断面図である。 実施形態に係る、フラットケーブルの端子を向かい合わせて接続部に差し込んだ状態の一例を示す。

以下、図１〜図１８を用いて本発明の実施形態を説明する。以下の説明では現像装置１を含むプリンター１００（画像形成装置に相当）を例に挙げて説明する。但し、本実施の形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。

（画像形成装置の概略）
次に、図１に基づき、実施形態に係るプリンター１００の概略を説明する。図１は、実施形態に係るプリンター１００の一例を示す図である。

プリンター１００内に、主制御部２が設けられる。主制御部２は、プリンター１００の動作を制御する。主制御部２は、ＣＰＵ２１や画像処理部２２を含む。ＣＰＵ２１は、記憶部２３に記憶されるプログラム、データに基づきプリンター１００の各部の制御や各種の演算処理を行う。画像処理部２２は、コンピューター２００から送信され通信部２４で受信した印刷設定や印刷内容を示すデータ（印刷用データ）に基づき、濃度変換や拡大、縮小、回転のような必要な画像処理を画像データに施す。

記憶部２３は、ＲＯＭ、ＨＤＤのような不揮発性の記憶装置と、ＲＡＭのような揮発性の記憶装置を組み合わせである。記憶部２３は、プリンター１００の制御用の各種のプログラムやデータ、設定データ、画像データのような各種データを記憶する。

プリンター１００は、プリンター１００の状態や各種メッセージや各種設定画面を表示する表示パネルや設定操作用の複数のハードキーを含む操作パネル３を含む。主制御部２は、操作パネル３の表示を制御する。また、主制御部２は、操作パネル３の設定操作内容を認識し、使用者の設定にあわせてプリンター１００を制御する。

又、プリンター１００は、印刷部４を含む。印刷部４は、給紙部４ａ、搬送部４ｂ、画像形成部４ｃ、中間転写部４ｄ、定着部４ｅを含む。プリンター１００には、給紙部４ａ、搬送部４ｂ、画像形成部４ｃ、中間転写部４ｄ、定着部４ｅの動作を実際に制御するエンジン制御部４０（制御部に相当）が設けられる。エンジン制御部４０はＣＰＵやメモリーを含む。また、プリンター１００内には、印刷部４に含まれる各種回転体を回転させるモーター４ｆが複数設けられる。

主制御部２は、印刷指示や画像データのような印刷ジョブの内容を示すデータをエンジン制御部４０に与える。エンジン制御部４０は、給紙部４ａ、搬送部４ｂ、画像形成部４ｃ、中間転写部４ｄ、定着部４ｅ、モーター４ｆの動作を制御し、給紙、用紙搬送、トナー像形成、転写、定着、トナー濃度検知、トナー補給のような印刷関連処理を制御する。

エンジン制御部４０は、印刷に用いる用紙を一枚ずつ給紙部４ａに供給させる。エンジン制御部４０は、搬送部４ｂに供給された用紙を搬送させる。エンジン制御部４０は、トナー像を画像形成部４ｃに形成させる。プリンター１００はカラー印刷対応であり、画像形成部４ｃは、複数の画像形成ユニット４１を含む。具体的に、ブラックのトナー像を形成する画像形成ユニット４１Ｂｋと、シアンのトナー像を形成する画像形成ユニット４１Ｃと、イエローのトナー像を形成する画像形成ユニット４１Ｙと、マゼンタのトナー像を形成する画像形成ユニット４１Ｍがプリンター１００内部に設けられる（図２参照）。中間転写部４ｄは、各画像形成ユニット４１で形成された各色のトナー像の１次転写を受ける中間転写ベルト４２（図２参照）を含む。エンジン制御部４０は、中間転写ベルト４２を回転させ、画像形成部４ｃで形成されたトナー像を中間転写ベルト４２に１次転写し、搬送される用紙へのトナー像の２次転写を中間転写部４ｄに行わせる。エンジン制御部４０は、用紙に転写されたトナー像を定着部４ｅに定着させる。

（各画像形成ユニット４１）
次に、図２を用いて、実施形態に係る各画像形成ユニット４１の一例を説明する。図２は、実施形態に係る各画像形成ユニット４１の一例を示す図である。

上述のように、画像形成部４ｃは、４色分の画像形成ユニット４１Ｂｋ、４１Ｙ、４１Ｃ、４１Ｍを含む。また、各画像形成ユニット４１に含まれる感光体ドラム４３をレーザービームで走査露光する露光装置４４も含む（図１参照）。

各画像形成ユニット４１Ｂｋ〜４１Ｍは形成するトナー像の色が異なるが、いずれも同様の構成である。そこで、以下ではブラック用の画像形成ユニット４１Ｂｋを例に挙げて説明する。他の画像形成ユニット４１も同様に説明にできる。そのため、以下の説明では色を示すＢｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍの符号は特に説明する場合を除き省略し、共通する部材には、画像形成ユニット４１で共通の符号を付して説明する。

図２に示すように、各画像形成ユニット４１は、感光体ドラム４３、帯電装置４４、現像装置１、クリーニング装置４５、除電装置４６を含む。

感光体ドラム４３は、モーター４ｆ（図１参照）の駆動力を受け、所定の周速度で回転する。感光体ドラム４３は、帯電、露光、現像のプロセスを経て周面にトナー像を担持する（像担持体）。帯電装置４４は、感光体ドラム４３の表面を一定の電位で帯電させる。露光装置４４は、各画像形成ユニット４１の下方に配される。露光装置４４は、感光体ドラム４３に向けレーザー光を出力する。露光装置４４は、内部に、半導体レーザー装置（レーザーダイオード）、ポリゴンミラー、ポリゴンモーター４ｆ、ｆθレンズ、ミラーのような光学系部材（不図示）を含む。露光装置４４は、光学系部材を用いて、画像データをカラー色分解した画像信号に基づいた光信号（レーザー光、図２で破線で図示）を、帯電後の感光体ドラム４３に照射し、感光体ドラム４３の走査露光を行う。これにより、感光体ドラム４３の周面に画像データに併せた静電潜像が形成される。

現像装置１は、第１搬送部材１１、第２搬送部材１２、現像ローラー１３を含む。また、現像装置１は、ハウジング（現像容器１０）の内部にトナーと磁性キャリアを含む現像剤を収容する。画像形成ユニット４１Ｂｋのものブラック、画像形成ユニット４１Ｙのものイエロー、画像形成ユニット４１Ｃのものはシアン、画像形成ユニット４１Ｍのものはマゼンタの現像剤を収容する。各現像装置１は、それぞれ、対応する色のトナーを収容するトナーコンテナ４７（図３参照）と接続される。トナーの消費に伴い、トナーコンテナ４７からトナーの補給が現像装置１になされる。なお、現像装置１の詳細は後述する。

クリーニング装置４５は、感光体ドラム４３の清掃を行う。クリーニング装置４５は、感光体ドラム４３の軸線方向に延び、感光体ドラム４３の表面を擦って残トナー等を除去する。又、除電装置４６は、感光体ドラム４３に対し光を照射して除電を行う。

（トナーの補給）
次に、図３を用いて、各現像装置１へのトナーの補給を説明する。図３は、実施形態に係る各現像装置１にトナーを補給する部分の一例を示す図である。尚、図３では、トナーの流れを白抜き矢印で示している。

プリンター１００内には、トナーの色ごとに、補給用のトナーを収容するトナーコンテナ４７と、補給のためにトナーコンテナ４７から現像装置１にトナーを送る補給機構４８が設けられる。印刷に伴って磁性キャリアも少しずつ減る場合もあり、トナーコンテナ４７にはトナーの他に微量の磁性キャリアを混ぜることもある。また、各現像装置１には、現像装置１内のトナー濃度（現像剤中のトナーの割合）を検知し、トナー濃度が規定値以上か否かを確認するためのトナー濃度センサー５が設けられる。

プリンター１００には、ブラック、シアン、イエロー、マゼンタの計４つのトナーコンテナ４７が取り付けられる。各トナーコンテナ４７は、交換可能であって、空になると取り替えることができる。各補給機構４８は、トナーをトナーコンテナ４７から現像装置１に向けて送る搬送用スクリュー（不図示）や、搬送用スクリューを回転させるためのモーター４ｆやギアを含む（不図示）。補給機構４８は、トナーコンテナ４７（現像装置１）に対して１つ設けられる。トナー濃度センサー５は、各現像装置１に１つ設けられる。

各トナー濃度センサー５の出力は、エンジン制御部４０に入力される。エンジン制御部４０は、主電源投入時、通常モードに復帰したとき、印刷実行中、印刷ジョブの開始前、印刷ジョブの終了時のような予め定められた濃度検知時に、各トナー濃度センサー５の出力に基づき、トナー濃度（現像剤中のトナーの割合、キャリアとトナーの比）が規定値未満の現像装置１があるか否かを確認する。エンジン制御部４０は、トナー濃度が規定値未満の現像装置１に対応する補給機構４８を動作させる。そして、エンジン制御部４０は、トナー濃度が規定値未満の現像装置１へのトナーの補給を行わせる。例えば、エンジン制御部４０は、トナー濃度センサー５の出力に基づきトナーの量が規定値以上になったことが確認できたとき、補給機構４８を停止させる。

（トナー濃度センサー５）
次に、図４、図５を用いて実施形態に係るトナー濃度センサー５を説明する。図４は、実施形態に係るトナー濃度センサー５の一例を示す図である。図５は、実施形態に係るＬＣ発振回路５０の一例を示す図である。

図４に示すように、トナー濃度センサー５は、ＬＣ発振回路５０（発振回路に相当）を含む。ＬＣ発振回路５０は、現像剤中のトナー濃度を検出するため、フラットケーブル７を用いたコイル６を含む（詳細は後述）。トナー濃度センサー５（ＬＣ発振回路５０）の出力は、エンジン制御部４０に入力される。エンジン制御部４０は、ＬＣ発振回路５０の周波数に基づき現像剤中のトナー濃度を検知する。

図５は、ＬＣ発振回路５０の一例を示す。ＬＣ発振回路５０は、コイル６、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第１コンデンサーＣ１、第２コンデンサーＣ２、第１インバーターＩＮＶ１、第２インバーターＩＮＶ２を含む。図５に示すＬＣ発振回路５０は、コルピッツ型発振回路の一種である。

図５に示すように、コイル６の一方の端子は第１コンデンサーＣ１の一端と第１インバーターＩＮＶ１の入力端子と、第１抵抗Ｒ１の一端と接続される。コイル６の他方の端子は、第２コンデンサーＣ２の一端と第２抵抗Ｒ２の一端が接続される。第１コンデンサーＣ１の他端と、第２コンデンサーＣ２の他端はグランドと接続される。第１インバーターＩＮＶ１の出力端子は、第１抵抗Ｒ１の他端と第２抵抗Ｒ２の他端と、第２インバーターＩＮＶ２の入力端子が接続される。第２インバーターＩＮＶ２の出力がエンジン制御部４０に入力される。

負帰還回路の第２抵抗Ｒ２、第１コンデンサーＣ１、第２コンデンサーＣ２、コイル６によって位相が１８０度まわり、負帰還が正帰還となり発振する。発振周波数は、ｆ＝１／２π（（ＬＣ）^1/2）である。第２インバーターＩＮＶ２には正弦波が入力される。第２インバーターＩＮＶ２は、入力された正弦波を矩形波に変換する。

ここで、コイル６のインダクタンスは、現像剤中の磁性キャリアとトナーの比により変化する。トナーが消費され、現像剤中の磁性キャリアの割合が上昇すると、コイル６のインダクタンスが大きくなる。現像剤中の磁性キャリアの割合（濃度）が大きいほど、上記式の分母が大きくなるので、ＬＣ発振回路５０（第２インバーターＩＮＶ２）の出力信号の周波数は低くなる。一方、現像剤中の磁性キャリアの割合（濃度）が小さいほど、上記式の分母が小さくなるので、ＬＣ発振回路５０の出力信号の周波数は高くなる。

エンジン制御部４０に設けられたカウンター４０ａ（図４参照）は、各搬送部４ｂ材が１周又は複数周する期間のような予め定められたカウント期間、第２インバーターＩＮＶ２の出力（矩形波）のパルス数をカウントする。記憶部２３は、カウント期間中のパルス数に対する現像剤中のトナーの割合（トナー濃度）を定めた濃度測定用データＤ１を記憶する（図１参照）。エンジン制御部４０は、カウンター４０ａのカウント値と濃度測定用データＤ１を参照し、認識したカウント値に対応するトナー濃度を濃度測定用データＤ１から選択する。エンジン制御部４０は、選択したトナー濃度を現在の現像剤のトナー濃度と認識する。このように、エンジン制御部４０は、ＬＣ発振回路５０の周波数に基づき現像剤中のトナーの濃度を認識する。そして、エンジン制御部４０は、認識したトナー濃度が規定値以下の色の現像装置１へのトナーを補給機構４８に行わせる。

（現像装置１）
次に、図６〜図８を用いて実施形態に係る現像装置１を説明する。図６は、実施形態に係る現像装置１の水平方向の断面図である。図７は、図６のＡ−Ｂ方向での実施形態に係る現像装置１の断面図である。図８は、図６のＣ−Ｄ方向での実施形態に係る現像装置１の断面図である。

以下の説明では、各画像形成ユニット４１に含まれる現像装置１を説明するが、各画像形成ユニット４１に含まれる現像装置１の構成及び動作は同様である。各現像装置１は同様に説明できる。また、色の区別を示す符号は省略する。

図６〜図８に示すように、現像装置１は、キャリアとトナーとを含む現像剤を収容する現像容器１０を含む現像容器１０を含む。現像容器１０は、現像装置１２の筐体（外郭）である。現像容器１０の下方の部分は第１区画１０１と第２区画１０２により仕切られる。図６は、現像装置１を下から見た図であって、現像装置１の第１区画１０１、第２区画１０２部分での水平方向の断面図である。図６に示すように、第１区画１０１（現像剤を攪拌しつつ搬送する区画）と第２区画１０２（現像ローラー１３に現像剤を供給する区画）の間に隙間８（中空部）が設けられる。

第１搬送部材１１が現像容器１０の区画のうち一方の区画である第１区画１０１に設けられる、また、第２搬送部材１２は、現像容器１０の他方の区画である第２区画１０２に設けられる。第１搬送部材１１の回転軸には螺旋状の羽根１１ａが、第２搬送部材１２の回転軸には螺旋状の羽根１２ａが設けられる。第１搬送部材１１と第２搬送部材１２は、回転し、現像容器１０の長手方向に沿って現像容器１０内の現像剤を撹拌しつつ搬送するスクリューである。攪拌による摩擦によりトナーが帯電する。第１搬送部材１１と第２搬送部材１２が現像剤を搬送する方向は互いに異なる（図６において破線矢印で現像剤の搬送方向の一例を図示）。なお、現像ローラー１３に近い第２搬送部材１２は、現像ローラー１３に現像剤を供給する。

また、図６に示すように、第１区画１０１と第２区画１０２の長手方向のそれぞれの両端部分には、第１区画１０１および第２区画１０２の端部同士をつなぐ連通部１０３が設けられる。区画の端部に到達した現像剤は、連通部１０３を通って隣の区画に流れ込む。このように、第１搬送部材１１及び第２搬送部材１２は、現像剤が現像容器１０内で循環するように、現像剤を攪拌しつつ搬送する。

現像容器１０（第２搬送部材１２）の上方であって、現像容器１０内に現像ローラー１３が配される（図７、図８参照）。現像ローラー１３は、現像容器１０の開口側で静電潜像が形成される像担持体（感光体ドラム４３）に対向するように配される。現像ローラー１３と感光体ドラム４３の間には、所定の間隔が設けられる。現像ローラー１３は、表面に現像剤を担持し、感光体ドラム４３との対向領域において、トナーを感光体ドラム４３に供給する。また、第１区画１０１には、不図示のトナー補給口を介してトナーが補給される。言い換えると、補給機構４８は、現像ローラー１３から遠い第１区画１０１にトナーを補給する。

現像ローラー１３は、回転する円筒状の非磁性の現像スリーブ１３ａを含む（図７、図８参照）。現像スリーブ１３ａには、複数の磁極を有する固定マグネット体（不図示）が内包される。固定マグネット体として、現像スリーブ１３ａ内にＮ極から成る規制極（不図示）、Ｓ極から成る搬送極（不図示）、Ｎ極から成る主極（不図示）、及びＮ極から成る剥離極（不図示）が設けられる。

現像容器１０には、現像ローラー１３に担持される現像剤の厚みを規制する穂切りブレード１４が、現像ローラー１３の長手方向に沿って取り付けられる（図７、図８参照）。穂切りブレード１４は、現像ローラー１３の回転方向において、現像ローラー１３と感光体ドラム４３との対向位置よりも上流側に位置付けられる。そして、穂切りブレード１４の先端と現像ローラー１３表面との間には、僅かなギャップが設けられる。

現像時、高圧電源回路（不図示）は、直流バイアス電圧及び交流バイアス電圧を現像ローラー１３に印加する。第１搬送部材１１及び第２搬送部材１２による現像剤の攪拌及び循環の過程で現像剤中のトナーは帯電する。第２搬送部材１２は、第２区画１０２内の現像剤を現像ローラー１３に送る。これにより、現像ローラー１３上に磁気ブラシ（不図示）が形成される。磁気ブラシは穂切りブレード１４によって層厚規制された後、現像ローラー１３の回転によって現像ローラー１３と感光体ドラム４３との対向部分に搬送される。直流バイアス電圧及び交流バイアス電圧の印加によって現像ローラー１３から感光体ドラム４３にトナーが飛翔し、感光体ドラム４３上の静電潜像が現像される。

（フラットケーブル７を用いたコイル６）
次に、図６、図８〜図１２を用いて、実施形態に係るフラットケーブル７を用いたコイル６を説明する。図９は、実施形態に係るフラットケーブル７の一例を示す図である。図１０は、実施形態に係るフラットケーブル７の断面図である。図１１は、実施形態に係る筒部１０１ａでの現像剤の流れと筒部１０１ａへのフラットケーブル７の巻き付けを示す図である。図１２は、実施形態に係る現像装置１の筒部１０１ａ内での現像剤の分布の状態の一例を示す図である。

上述したように、現像容器１０の第１区画１０１と第２区画１０２の長手方向のそれぞれの両端部分には、第１区画１０１および第２区画１０２の両端同士をつなぐ連通部１０３が設けられる。一方、図６、図８に示すように、連通部１０３よりも長手方向の内側であって、第１区画１０１と第２区画１０２の間に隙間８が設けられる。この隙間８により、各連通部１０３の間の第１区画１０１は筒状となる。言い換えると、第１区画１０１の一部であって、第１区画１０１のうち隙間８に隣接する部分は第１搬送部材１１及び現像剤が通り、かつ、フラットケーブル７を巻き付けることができる筒となっている。

隙間８にはフラットケーブル７を差し込むことができる。そして、図８、図１１に示すように、フラットケーブル７は、導線７１が現像剤の搬送方向と直交するように第１区画１０１の筒部１０１ａに巻き付けられる。言い換えると、第１区画１０１にフラットケーブル７を巻き付けることができるように、第１区画１０１と第２区画１０２の間に現像容器１０には隙間８（中空部）及び筒部１０１ａが設けられる。

まず、図９、図１０を用いてフラットケーブル７を説明する。フラットケーブル７は、複数の導線７１を平面状に束ねて帯のようにしたケーブルである。図９に示すように、フラットケーブル７の各導線７１は平行に並べられる。図１０に示すように、各導線７１は絶縁体７２で被膜される。また、隣接する導線７１は互いに平行となるように絶縁体７２で接続される。図９において、絶縁体７２内の導線を破線で示している。

そして、図９に示すように、フラットケーブル７の各端部７３には、導線７１を端子として露出させた、あるいは、導線７１とつながる端子７１ａが並べられた端子部７４が設けられる。例えば、フラットケーブル７の面のうち一方の面の絶縁体７２の皮膜が剥がされる。なお、各図では便宜上、複数並ぶ端子７１ａのうち、１つにのみ符号を付す。

図１１では、現像容器１０の第１区画１０１の筒部１０１ａを模式的に円筒で図示している。また、図１１では、現像剤の搬送方向を実線矢印で図示している。なお、図１１では、第１搬送部材１１の図示は省略している。

図１１に示すように、フラットケーブル７は、隙間８に通されるとともに巻線を形成するように各導線７１の端子７１ａを１つずらして接続しつつ筒部１０１ａに巻き付けられる。１つずつ各導線７１の端子７１ａをずらすことにより、フラットケーブル７はコイル６（巻線）となる。言い換えると、フラットケーブル７がコイル６として機能する。なお、図６では、筒部１０１ａに巻き付けられるフラットケーブル７を破線で図示している。

また、図１１に示すように、フラットケーブル７の各導線７１の方向が現像剤の搬送方向（第１区画１０１の長手方向、第１搬送部材１１の回転軸方向）と略垂直となるように、フラットケーブル７は、筒部１０１ａに巻き付けられる。これにより、現像剤中のキャリアは、筒状のコイル６のコアに相当することになる。

図１２は、水平方向からみた模式的な筒部１０１ａの断面を示す図である。第１搬送部材１１は、螺旋状の羽根１１ａ、１２ａを有する。そのため、筒部１０１ａの内部の現像剤の高さは平らとはならない。図１２に示すように、第１区画１０１の長手方向（第１搬送部材１１の回転軸方向）では、現像剤の高さにうねり（波）が現れる。言い換えると、第１区画１０１内の現像剤の高さは、場所により異なる。第１区画１０１の長手方向でのうねりの１つあたりのピッチＰ１は、螺旋状の羽根１１ａの第１搬送部材１１の回転軸方向でのピッチ（回転軸方向での羽根と羽根の間隔）に近いことが経験的にわかっている。

検知されるトナー濃度の誤差を少なくするには、コイル６の巻線内にある現像剤の量は大きく変動しないことが好ましい。そこで、図１２に示すように、コイル６の巻線内にある現像剤の量が常時、ほぼ同じとなるように、現像剤が搬送される方向でのフラットケーブル７の幅は、回転軸方向での螺旋状の羽根１１ａ、１２ａのピッチの複数倍（例えば、数倍〜１０倍程度）よりも広くする。図１２では、破線でフラットケーブル７を図示している。また、図１２は、フラットケーブル７の幅を螺旋状の羽根１１ａの第１搬送部材１１の回転軸方向でのピッチＰ１の４つ分（図１２においてＰ２で図示）よりも広くする例を示している。

（フラットケーブル７の接続部９）
次に、図１３〜図１８を用いて、実施形態に係るフラットケーブル７が差し込まれる接続部９を説明する。図１３は、フラットケーブル７の端子７１ａを外側に向ける場合の接続部９の一例を示す。図１４は、図１３でのＥ−Ｆ断面図である。図１５は、フラットケーブル７の端子７１ａを外側に向けて接続部９に差し込んだ状態の一例を示す。図１６は、フラットケーブル７の端子７１ａを向かい合わせる場合の接続部９の一例を示す。図１７は、図１６でのＧ−Ｈ断面図である。図１８は、フラットケーブル７の端子７１ａを向かい合わせて接続部９に差し込んだ状態の一例を示す。

フラットケーブル７は、各導線７１の端子７１ａを１つずらして接続しつつ筒部１０１ａに巻かれる。フラットケーブル７が筒部１０１ａからほどけたり、ずらした端子７１ａの接続がずれないように、現像容器１０外に接続部９（コネクター）が設けられる。ここで、図８に示すように、接続部９に粉塵が降り積もらないように、接続部９はフラットケーブル７の差込口９１が下向きとなるように設けられている。つまり、差込口９１は下向きである。

１．フラットケーブル７の端子７１ａを外側に向ける場合
まず、フラットケーブル７の端子７１ａを外側に向けてコイル６とする場合の接続部９を説明する。フラットケーブル７の端部７３には、端子部７４が設けられる。

接続部９は、開口された函型形状の筐体を有する。開口部分がフラットケーブル７の端子７１ａが差し込まれる差込口９１となる。そして、筐体内には、複数の金属端子９２が設けられる。接続部９の筐体内には、フラットケーブル７の導線数（ケーブルの数）＋１の金属端子９２が設けられる。つまり、接続部９の金属端子９２の数は、フラットケーブル７に含まれる導線数（ケーブルの数）よりも１多い。図１３に示すように、複数の金属端子９２は、フラットケーブル７の各導線７１が対応する金属端子９２と接するように、一定の間隔を設けつつ、接続部９の長手方向にそって並べられる。

図１４に示すように、同じ面側で露出するように設けられたフラットケーブル７の端子７１ａを１つずらしつつ外側に向けてコイル６とする場合、Ｕ字状の導電性金属板であって、両端部を内側に向けて折り曲げた（折り下げた）金属端子９２が接続部９の筐体内に設けられる。折曲部分９２ａが板バネとして機能し、接続部９に差し込まれたフラットケーブル７を動かないように保持する。

図１５は、フラットケーブル７の端子７１ａを外側に向けつつ、フラットケーブル７の両端を接続部９に差し込んだ状態を示す。図１５では、上側の端子部７４の各導線７１に対し、下側の端子部７４の各導線７１の端子７１ａを１つ右にずらして接続部９に接続した状態を示す。図１５に示すように、接続部９の各金属端子９２は、対応する導線７１と接しつつ、各金属端子９２の折曲部分９２ａが各導線７１の端子７１ａを１つずらして重ね合わせた状態のフラットケーブル７の両端を挟んで保持する。

図１５のうち、上側のフラットケーブル７の左端の端子７１ａと下側のフラットケーブル７の右端の端子７１ａは、コイル６（巻回された導線）の両端に相当する。接続部９の両端の金属端子９２は、コイル６の両端に相当する端子と接する。そして、接続部９の両端のそれぞれの金属端子９２から、信号を入出力するためのコイル端子９３が接続部９の筐体外に引き出される。各コイル端子９３は、対応するＬＣ発振回路５０に接続される。

２．フラットケーブル７の端子７１ａを向かい合わせる場合
次に、フラットケーブル７の端子７１ａを向かい合わせる接続部９を説明する。この場合でも、接続部９は、上面が開口された函型形状の筐体を有する。開口部分がフラットケーブル７の端子７１ａが差し込まれる差込口９１となる。そして、筐体内には、複数の金属端子９４が設けられる。接続部９の筐体内には、フラットケーブル７の導線数（ケーブルの数）＋１の金属端子９４が設けられる。つまり、接続部９の金属端子９４の数は、フラットケーブル７に含まれる導線数（ケーブルの数）よりも１多い。図１６に示すように、複数の金属端子９４は、フラットケーブル７の各導線７１が対応する金属端子９４と接するように、一定の間隔を設けつつ、接続部９の長手方向にそって並べられる。

図１７に示すように、同じ面側で露出するように設けられたフラットケーブル７の端子（露出している導線７１）を１つずらしつつ向かい合わせて向けてコイル６とする場合、図１７に示すように、Ｕ字状ではなく、板バネとして機能させるため折り曲げられ、折曲部分が向かい合うように配された縦長の金属板のペアを、金属端子９４としてもよい。なお、図１４に示すようなＵ字状の導電性金属板であって、両端部を内側に向けて折り曲げた（折り下げた）ものを金属端子９４として接続部９の筐体内に設けてもよい。折り曲げ部分が、接続部９に差し込まれたフラットケーブル７を動かないように保持する。

図１８は、フラットケーブル７の端子７１ａを１つずらしつつ向かい合わせて、フラットケーブル７の両端を接続部９に差し込んだ状態を示す。図１８では、上側の端子部７４の各導線７１に対し、下側の端子部７４の各導線７１を１つ右にずらした状態で重ね合わされている。図１８に示すように、接続部９の両端以外の各金属端子９４は、フラットケーブル７の絶縁体７２と接する。そして、各金属端子９４の折曲部分９４ａが各導線７１の端子７１ａを１つずらして重ね合わせた状態のフラットケーブル７の両端を挟んで保持する。

図１８のうち、上側のフラットケーブル７の左端の端子７１ａと下側のフラットケーブル７の右端の端子７１ａは、コイル６（巻回された導線７１）の両端に相当する。接続部９の両端の金属端子９４は、コイル６の両端に相当する端子と接する。そして、接続部９の両端のそれぞれの金属端子９４から、信号を入出力するためのコイル端子９３が接続部９の筐体外に引き出される。各コイル端子９３は、ＬＣ発振回路５０に接続される。

このようにして、実施形態に係る現像装置１は、キャリアとトナーとを含む現像剤を収容する現像容器１０と、現像容器１０に設けられた区画のうち一方の区画である第１区画１０１に設けられ、現像容器１０の長手方向に沿って現像剤を撹拌しつつ搬送する第１搬送部材１１と、現像容器１０の他方の区画である第２区画１０２に設けられ、第１搬送部材１１とは逆方向に現像容器１０内の現像剤を撹拌しつつ搬送する第２搬送部材１２と、現像容器１０の上方に設けられ、静電潜像が形成される像担持体に対向配置され、現像容器１０に回転可能に支持され、表面に現像剤を担持する現像ローラー１３と、現像剤中のトナー濃度を検出するためのセンサーであって、コイル６を含むトナー濃度センサー５と、を含む。第１区画１０１と第２区画１０２の長手方向のそれぞれの両端部分に、第１区画１０１及び第２区画１０２の端部同士をつなぐ連通部１０３が設けられるとともに、連通部１０３よりも長手方向の内側であって、第１区画１０１と第２区画１０２の間に隙間８が設けられる。第１区画１０１の一部であって、第１区画１０１のうち隙間８に隣接する部分は第１搬送部材１１及び現像剤が通る筒部１０１ａとなっている。コイル６は、フラットケーブル７である。フラットケーブル７は、隙間８に通されるとともに巻線を形成するように各導線７１の端子７１ａを１つずらしてフラットケーブル７の両端を重ねつつ筒部１０１ａに巻き付けられる。

これにより、フラットケーブル７を隙間８に通し、フラットケーブル７を筒部１０１ａに巻くという簡易な作業だけで、フラットケーブル７をコイル６として用いることができる。筒部１０１ａ内に現像剤が通るので、現像剤がフラットケーブル７を用いたコイル６のコアとなり、十分なインダクタンス値を得ることができる。従って、コアに相当するキャリア濃度の変化を感度よく捉えることができ、トナー濃度を正確に検知することができる。また、安価なフラットケーブル７を用いるので、トナー濃度センサー５に要するコストを下げることができる。また、フラットケーブル７に含まれる導線数（ケーブルの数）（ケーブル幅）を変更することにより、トナーの濃度検知に適したインダクタンス、コイル６長、巻数のフラットケーブル７を用いたコイル６を容易に得ることができる。

また、現像容器１０外にフラットケーブル７の各導線７１の端子が差し込まれる差込口９１を有する接続部９が設けられる。フラットケーブル７は、同じ面側で各導線７１の端子が露出する。接続部９の端子数は、フラットケーブル７に含まれる導線数（ケーブルの数）よりも１多い。接続部９は、各導線７１の端子７１ａを１つずらして重ね合わせた状態のフラットケーブル７の両端部７３を保持するとともに、コイル６の両端に相当するフラットケーブル７の各導線７１の端子と接するコイル端子９３を含む。

これにより、フラットケーブル７の端子７１ａを１つずらしつつ、フラットケーブル７を接続部９に接続するだけでフラットケーブル７をコイル６として用いることができる。言い換えると、フラットケーブル７の両端を接続部９に差し込むだけですむ。従って、簡易、安価に、筒部１０１ａに巻いた状態でフラットケーブル７を固定することができる。また、フラットケーブル７を差し替えるだけでコイル６を交換することができる。

また、接続部９は、フラットケーブル７の差込口９１が下向きとなるように設けられている。これにより、フラットケーブル７の両端部７３をうまく合わせて上側に向けてフラットケーブル７の両端を差し込むだけでよい。また、機内には、トナーのような粉塵が舞っているところ、差込口９１に降り積もった粉塵によるフラットケーブル７の導線７１間の接触不良やショートも生じない。

螺旋状の羽根１１ａ、１２ａの動きによって、筒部１０１ａ内の現像剤の高さは、第１搬送部材１１の回転軸方向において波打つ（うねる）。言い換えると、螺旋状の羽根１１ａ、１２ａによる攪拌、搬送により筒部１０１ａ内の現像剤の高さは、回転軸方向において周期的に高低が変化する。つまり、筒部１０１ａ内では、第１搬送部材１１の回転軸方向において現像剤の量的な粗密がある。ここで、うねりのピッチは、螺旋状の羽根１１ａ、１２ａの回転軸方向でのピッチに対応していることが経験的にわかっている。

そこで、第１搬送部材１１は、回転軸の外周面に形成された螺旋状の羽根１１ａ、１２ａを有する。現像剤が搬送される方向でのフラットケーブル７の幅は、回転軸方向での螺旋状の羽根１１ａ、１２ａのピッチの複数倍よりも広くする。これにより、筒部１０１ａ内で第１搬送部材１１の回転軸方向において現像剤の量的な粗密があっても、フラットケーブル７のコイル６内に存在する現像剤の量は大きく変動しづらくなる。従って、うねりによるトナーの濃度の検知結果の影響を減らすことができ、トナー濃度を正確に検知することができる。

また、トナー濃度センサー５は、フラットケーブル７をコイル６として備える発振回路を含む。そして、現像装置１は、発振回路の周波数に基づき現像剤中のトナーの濃度を認識する制御部（エンジン制御部４０）を含む。これにより、発振回路を含むトナー濃度センサー５のコストを下げることができる。正確にトナー濃度を検知することができる。

また、画像形成装置（プリンター１００）は、上述の現像装置１を含む。トナー濃度の変化を感度よく正確に検知できるので、現像剤のトナー濃度を常に正確に保つことができ、高画質な画像形成装置を提供することができる。また、現像装置１の価格が抑えることができるので、低価格、高性能な画像形成装置を提供することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、磁性キャリアとトナーを含む２成分現像剤を用い、フラットケーブルを用いたコイルを用いてトナー濃度を検知する現像装置や画像形成装置に利用可能である。

１００ プリンター（画像形成装置） １０ 現像容器
１０１ 第１区画 １０１ａ 筒部
１０２ 第２区画 １０３ 連通部
１１ 第１搬送部材 １１ａ 羽根
１２ 第２搬送部材 １３ 現像ローラー
４０ エンジン制御部（制御部） ４３ 感光体ドラム（像担持体）
５ トナー濃度センサー ５０ ＬＣ発振回路
６ コイル ７ フラットケーブル
７１ａ 端子 ８ 隙間
９ 接続部 ９１ 差込口
９２ 金属端子 ９４ 金属端子
Ｐ１ ピッチ

Claims (6)

1. キャリアとトナーとを含む現像剤を収容する現像容器と、
   前記現像容器に設けられた区画のうち一方の区画である第１区画に設けられ、前記現像容器の長手方向に沿って現像剤を撹拌しつつ搬送する第１搬送部材と、
   前記現像容器の他方の区画である第２区画に設けられ、前記第１搬送部材とは逆方向に前記現像容器内の現像剤を撹拌しつつ搬送する第２搬送部材と、
   前記現像容器の上方に設けられ、静電潜像が形成される像担持体に対向配置され、前記現像容器に回転可能に支持され、表面に現像剤を担持する現像ローラーと、
   現像剤中のトナー濃度を検出するためのセンサーであって、コイルを含むトナー濃度センサーと、を含み、
   前記第１区画と前記第２区画の長手方向のそれぞれの両端部分に、前記第１区画及び前記第２区画の端部同士をつなぐ連通部が設けられるとともに、前記連通部よりも前記長手方向の内側であって、前記第１区画と前記第２区画の間に隙間が設けられ、
   前記第１区画の一部であって、前記第１区画のうち隙間に隣接する部分は前記第１搬送部材及び現像剤が通る筒部となっており、
   前記コイルは、フラットケーブルであり、
   前記フラットケーブルは、前記隙間に通されるとともに巻線を形成するように各導線の端子を１つずらして前記フラットケーブルの両端部を重ねつつ前記筒部に巻き付けられていることを特徴とする現像装置。
2. 前記現像容器外に前記フラットケーブルの端子が差し込まれる差込口を有する接続部が設けられ、
   前記フラットケーブルは、同じ面側で端子が露出し、
   前記接続部の端子数は、前記フラットケーブルに含まれる導線数よりも１多く、
   前記接続部は、各導線の端子を１つずらして重ね合わせた状態の前記フラットケーブルの両端部を保持するとともに、コイルの両端に相当する前記フラットケーブルの端子と接するコイル端子を含むことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記接続部は、前記フラットケーブルの差込口が下向きとなるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記第１搬送部材は、回転軸の外周面に形成された螺旋状の羽根を有し、
   現像剤が搬送される方向での前記フラットケーブルの幅は、前記回転軸方向での前記螺旋状の羽根のピッチの複数倍よりも広いことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の現像装置。
5. 前記トナー濃度センサーは、前記フラットケーブルをコイルとして備える発振回路を含み、
   前記発振回路の周波数に基づき現像剤中のトナーの濃度を認識する制御部と、を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の現像装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の現像装置を含むことを特徴とする画像形成装置。

Images