JP4055355B2

JP4055355B2 - Development device

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Publication number: JP4055355B2
Application number: JP2000346686A
Authority: JP
Inventors: 朋義千原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2020-11-14
Also published as: JP2002148927A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置の現像装置に関し、より詳しくは、二成分現像剤を使用した現像装置において、現像剤の搬送経路中に設けられたトナー濃度検出手段により、現像剤中のトナー濃度を精度検出することを可能とした現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記電子写真方式を適用した複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、例えば、感光体ドラム上に形成された静電潜像を、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いた現像装置によって現像して、感光体ドラム上にトナー像を形成し、この感光体ドラム上に形成されたトナー像を、転写用紙上に転写・定着することにより、画像を形成するように構成されている。
【０００３】
かかる画像形成装置に使用される現像装置では、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像していくに伴って、二成分現像剤中のトナーが消費され、トナー濃度が次第に低下していくため、現像装置内のトナー濃度をトナー濃度検出手段（トナー濃度センサ）によって検知し、当該現像装置内のトナー濃度が一定の範囲に入るように、トナーの補給動作を行なうように構成されている。
【０００４】
ところで、上記の如く二成分現像剤を用いた現像装置において、トナー濃度検出手段を現像剤の搬送経路中に設けた場合、現像装置内の現像剤量によって同じトナー濃度であっても、トナー濃度検出手段の出力電圧が異なる、つまりトナー濃度の検出誤差が生じることがわかっている。
【０００５】
そこで、かかる現像装置内の現像剤量によってトナー濃度の検出誤差が生じるという問題点を解決し得る技術としては、例えば、特開平５−１２７５３７号公報や特開平８−３６２９７号公報、特開平６−２５０５２４号公報などが開示されている。
【０００６】
上記特開平５−１２７５３７号公報に係る現像装置は、図１２に示すように、静電潜像形成媒体（図示せず）に近接し二成分現像剤１０１を該静電潜像形成媒体に搬送する現像ローラ１００と、現像剤１０１を該現像ローラ１００の軸と平行に循環移動させながら該現像ローラに供給しかつトナーを帯電させるための現像剤攪拌搬送手段１０２，１０３と、現像剤１０１のトナーの混合比を検知するトナー混合比検知手段１０４とを少なくとも備え、前記現像剤攪拌搬送手段１０２，１０３が、複数本の攪拌搬送部材１０２，１０３と、これらの間を仕切る仕切り板１０５とで構成され、前記トナー混合比検知手段１０４が、所定の前記攪拌搬送手段１０３の下部に設けられた現像装置において、前記所定の攪拌搬送部材１０３上の現像剤嵩変化を防止する嵩変化防止手段１０６を設けるように構成したものである。
【０００７】
また、特開平８−３６２９７号公報に係る現像装置は、トナーおよびキャリアから成る現像剤を収納する現像槽に、現像槽内の現像剤を攪拌すると共に搬送してなる攪拌手段および現像剤を感光体に供給する現像ローラが各々回転自在に設けられ、上記現像槽内に設けられたトナー濃度検出手段の検出出力に応じて、現像剤が現像剤補給部から現像槽に逐次補給される一方、現像槽内の現像剤が現像槽内に形成された現像剤排出開口部から排出される現像装置において、上記トナー濃度検出手段は、現像槽の底面に設けられ、現像剤を攪拌し搬送する手段が、現像剤を上記トナー濃度検出手段の配設位置近傍に集約搬送するように形成されているものである。
【０００８】
さらに、上記特開平６−２５０５２４号公報に係る現像装置は、トナーおよびキャリアから成る現像剤を収納する現像槽に、現像剤を攪拌する攪拌ローラおよび現像剤を感光体に供給する現像ローラが各々回転自在に設けられ、キャリアを含有するキャリア現像剤がキャリア補給部から現像槽に逐次補給され、現像槽に形成された排出部から現像槽内の現像剤が排出される一方、トナー濃度センサにより検出される現像槽内のトナー濃度に基づいてトナー補給部から現像槽内にトナーが補給される現像装置において、上記のトナー濃度センサは、上記の排出部の近傍の下方に設けられているものである。
【０００９】
しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開平５−１２７５３７号公報に係る現像装置の場合は、図１２に示すように、嵩変化防止手段としての摺り切り板１０６により、現像剤搬送経路の断面積を制御して、トナー濃度検出領域に流入する現像剤量を制御するように構成したものである。上記特開平５−１２７５３７号公報において、現像装置内の現像剤量によるトナー濃度検出手段の出力電圧変化は、現像剤の嵩の変化によると記載されているが、実際には現像剤の嵩の変化により生じるのではなく、少なくとも現像剤がトナー濃度検出手段近傍に十分ある場合には、本発明者らの研究によれば、現像剤の嵩の変化によって生じる密度の変化により生じるものなのである。
【００１０】
したがって、上記特開平５−１２７５３７号公報に係る現像装置の場合には、嵩変化防止手段としての摺り切り板１０６により、現像剤搬送経路の断面積を制御して、現像剤の摺り切りを行なった時点では、一時的に現像剤の嵩はほぼ揃うが、この時点で生じている密度の差は解消されない。
【００１１】
図１３は、現像剤層の横断面を模式的に示す図面である。図１３（ａ）の右は現像剤量が少ない状態を、同図の左は現像剤量が多い状態をそれぞれ示している。なお、同図において、色が濃いほどトナーの密度が高いことを表しており、現像剤量が多いほど下層のトナー密度は高くなっている。
【００１２】
次に、図１３（ａ）に示すような現像剤を、摺り切り板１０６によって一定の摺り切り高さで、現像剤の量を制御すると、図１３（ｂ）に示すようになる。図１３（ｂ）の右は、現像剤量が少なかった場合であり、現像剤の密度は低く、換言するとキャリアの密度が低い為、トナー濃度としては高めに検出される。一方、図１３（ｂ）の左は、現像剤量が多かった場合であり、現像剤密度は高く、換言するとキャリアの密度が高い為、トナー濃度としては低めに検出される。なお、図１３（ｂ）に示すように、現像剤が同じ嵩になるところで分けても、密度が異なるため、現像剤量は等しくならない、つまり、摺り切りを行なっても同じ量にはならない。
【００１３】
このように、現像剤搬送経路に存在する現像剤の量そのものに応じて、現像剤の高さ方向における密度分布が異なり、現像剤の摺り切りを行なって、現像剤の嵩を揃えようとしても、現像剤中のトナー密度を揃えることはできないのである。
【００１４】
また、上記の如く、実際には現像剤を搬送経路中で塞き止めてしまと、小さい現像剤量の変化の場合は起こりづらいが、大きい現像剤量の変化が生じると、その箇所の負荷が上昇して現像剤にストレスを与えたり、モーター回転トルクの上昇、強いてはギアの破損や駆動のロックを招くという問題点を有している。実際にこのような問題が生じるのは、同公報中に、溜まった現像剤の搬送を行なう目的の補助的な搬送部材について触れられていることからも明らかである。但し、前記公報中に記載された補助的な搬送部材では、実際には摺り切りを行なう前に、補助的な搬送部材側へ現像剤が流出してしまうため、補助的な搬送部材が無い場合と変わらないという問題点もあった。
【００１５】
いづれにしても、上記特開平５−１２７５３７号公報に係る現像装置の場合には、現像剤の密度によるトナー濃度の変化は解消されないという問題点を有している。
【００１６】
また、上記特開平８−３６２９７号公報に係る現像装置の場合には、トナー濃度検出手段としての透磁率センサによって検出される透磁率は、一定体積中に含まれるキャリア量によって決まるので、トナーとキャリアとの混合比率が一定であっても、現像剤の密度が変化すれば透磁率、つまりトナー濃度検出手段の出力電圧が変化する点が記載されている。
【００１７】
しかし、上記特開平８−３６２９７号公報に係る現像装置の場合には、現像剤量の変化の発生原因として、基本的には複写機の移動等による現像剤の偏りを想定しており、課題の解決手段も、現像剤を攪拌し搬送する手段が、現像剤をトナー濃度検出手段の配設位置近傍に集約搬送するように構成したものである。また、実際の効果を見ても現像剤量に対する出力電圧の変化に対する感度が緩和されているにとどまり、解消はされていないことから、この発明では、現像剤の密度によるトナー濃度の変化を解消できていないことがわかる。
【００１８】
さらに、上記特開平６−２５０５２４号公報に係る現像装置の場合には、新たな問題点として、現像剤の補給、排出を行なうことによる現像槽内の現像剤の変動、および排出口からの移動等による現像剤の流出を挙げている。
【００１９】
しかし、上記特開平６−２５０５２４号公報においては、現像剤の排出を行なう現像装置において、最も現像剤の嵩の変化しにくい位置、つまり排出部の近傍の下方に、トナー濃度センサを取り付けることを特徴としたものであり、積極的に現像剤の嵩の変化を抑制しようとするものではなく、現像剤の嵩の変化に起因する現像剤の密度のバラツキによるトナー濃度の変化を解消することはできないという問題点を有している。この点、上記特開平６−２５０５２４号公報の明細書中には、現像剤の嵩密度の変化を抑えると記載されているが、現像剤排出口近傍には、嵩・密度ともに異なった現像剤が搬送されるため、現象は緩和される傾向にはあるが、解決することはできない。この点では、むしろ排出口近傍下流側にトナー濃度検知手段が配設されるほうがより効果的である。しかし、どちらにしても、本発明者らが現像剤嵩・密度の変動要因として考えるトナー濃度の変化は考慮されておらず、前述した欠点を除外した場合にも、トナー濃度を変化させた場合には、トナー濃度を正確に測定することはできないという問題点を有している。つまり、例えばトナー濃度を下げると現像剤嵩が減少するため、トナー排出口から現像剤が排出されることは無くなるため、排出口が無い場合と同じ状態になる。加えて現像剤の補給がある場合は、排出口から現像剤が排出される現像剤の嵩まで現像剤は増え続けるため、顕著な現像剤量の変化が発生することになる。
【００２０】
このように、現像剤の嵩が変化するのは、複写機の移動等による現像剤の偏りによるもののように一時的なものではなく、大きいのは、トナーが補給されたときに、現像剤のトナー濃度が変化することが挙げられる。特に、トリクル方式（ディスペンスするトナー中にキャリアを混合して供給する一方、現像剤の排出を行ない、現像剤のトータル的な寿命を延ばす技術）を用いた場合は、同じトナー濃度でも、例えば、コントロールされていたトナー濃度からトナー濃度が下がると嵩が減り、トリクルの排出が行なわれなくなる。そのあと、現像剤のディスペンスが行なわれるにつれて、現像剤量が増していき、トリクルの排出が行なわれるようになって、現像剤量が平衡状態になる。よって、トナー濃度を正しく検知するには、少なくとも現像機内で同じトナー濃度で存在する現像剤量において同じ出力が得られる必要がある。
【００２１】
このような従来技術の課題に鑑みて、現像剤の量が変化した場合であっても、トナー濃度を精度良く検出することが可能な現像装置を提供するため、本出願人は既に特開２０００−１７５３００号において、上記の課題をトナー濃度検出手段の検出領域に搬送される現像剤の密度と嵩を一定にする次のような発明を提案している。
【００２２】
すなわち、図１４に示すように、現像剤担持体０１と、現像剤０２を内部で循環させる搬送手段０３を配置した搬送経路０４と、前記搬送経路０３に設けたトナー濃度検出手段０５とからなる現像装置において、前記搬送経路０３上であって、前記トナー濃度検出手段０５の上流側の一定領域にて、現像剤０２が一時的に予め決められた以上を通過する場合は、前記現像剤０２の一部は前記トナー濃度検出手段０５の方向に搬送されずに、前記搬送経路０４を短縮（０６）させて搬送させる現像装置を提案している。
【００２３】
また前記搬送経路とは複数の搬送方向の異なる搬送手段が壁により仕切られて配置されているもの、また前記搬送経路を短縮させるために、前記一定領域に前記壁の高さを他の領域より低くさせたもの、また前記トナー濃度検出手段と現像剤供給手段は、搬送経路の異なる端部側近部に配置されているもの、さらに前記搬送経路を短縮させることにより、前記現像剤担持体に現像剤が近くなるものが提案されている。
【００２４】
この提案においては、図１４に示すように、搬送経路０４上であって、前記トナー濃度検出手段０５の上流側の一定領域にて、現像剤０２が一時的に予め決められた以上を通過する場合は、前記現像剤０２の一部は前記トナー濃度検出手段０５の方向に搬送されずに、前記搬送経路０４を短縮（０６）させて搬送させるように構成したので、現像剤が補給されることによって、現像剤の量が多い場合であっても、現像剤が消費されることによって、現像剤の量が少ない場合であっても、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、予め決められた以上の現像剤０２は、短縮された搬送経路０６を介して搬送されるため、トナー濃度検出手段０５に到達する現像剤０２の量は、常に一定になる。
【００２５】
しかも、現像剤の量が多い場合であっても、少ない場合であっても、現像剤の密度は、トナー（現像剤）の供給部側では、上層部が低く、下層部が高くなるが、現像剤は、搬送経路０４を搬送手段０３によって搬送される間に、予め決められた以上の現像剤０２は、短縮された搬送経路０６を介して搬送され、トナー濃度検出手段０５には到達しないため、当該トナー濃度検出手段０５に到達する現像剤の量も、常に一定になるが、これと同時に現像剤の密度も略一定となる。したがって、上記トナー濃度検出手段０５によって現像剤中のトナー濃度を精度良く検出することが可能となる。
【００２６】
この提案を適用する以前の状態では、図１６のＭに示すように、トナー濃度検出手段０５の出力電圧が、トナー濃度が一定であっても、現像剤量の増加に伴って上昇してしまい、トナー濃度を精度良く検出することができなかった。なお、図１６に示すように、トナー濃度検出手段０５の出力電圧が途中から２本図示されているのは、トナー濃度検出手段０５として異なったセンサーを使用した場合の出力電圧を示すものであり、いずれにしても、トナー濃度が一定であっても、現像剤量の増加に伴って上昇していることがわかる。
【００２７】
これに対して、この提案を適用した場合には、図１６のＮに示すように、トナー濃度検出手段０５の出力電圧が、トナー濃度が一定であれば、現像剤量が増加しても一定となる領域があり、現像剤量にかかわらず、トナー濃度に応じて一定の出力電圧を得ることができる、つまり現像剤中のトナー濃度を精度良く検出することが可能であることがわかる。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように本出願人が特願２０００−１７５３００号において提案している発明では、現像剤０２が一時的に予め決められた以上を通過する場合は、前記現像剤０２の一部は前記トナー濃度検出手段０５の方向に搬送されずに、前記搬送経路０４を短縮（０６）させて搬送させることが重要となる。また、余剰な現像剤０２が搬送経路０４を短縮（０６）させて搬送させるためには、短縮（０６）される搬送経路０４中に高低差が存在することが必要である。この高低差を生じさせる方法としては、例えば、搬送手段０３のスパイラルのピッチを狭く構成し、軸方向への現像剤０２の搬送能力を低下させ短縮された搬送経路０６近傍に現像剤０４を滞留させる方法が考えられる。
【００２９】
しかし、かかる方法には次のような技術的な課題が存在する。第一に、現像剤０４を滞留させることで現像剤０４の圧力が上昇し、その結果現像剤０４に余計なストレスを加えてしまう。第二に、滞留による現像剤０４の圧力上昇のばらつきによりトナー濃度検知手段０５の出力電圧が変動してしまい、高精度の検出を妨げる虞がある。第三に、滞留による現像剤０４の圧力上昇を一定にするためには搬送経路０４の形状（主にその断面積）や搬送手段０３の形状（主にその断面積）を厳密に規定する必要があるが、それらに高い部品精度及び取り付け精度を要求するのはコスト的に不利となる。
【００３０】
本発明はこのような技術的な課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像剤を滞留させることなく短縮された搬送経路０６付近に現像剤の高低差を設け、高精度のトナー濃度検出が可能な現像装置を低コストで提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、図１に示すように、内部に現像剤０２（図１においては簡単のためその一部のみを示す）が充填される現像剤搬送領域０４と、その現像剤搬送領域０４内に設けられて回転することにより現像剤を搬送する搬送部材０３と、現像剤搬送領域０４内のトナー濃度を計測する濃度センサ０５とを備える現像装置において、当該搬送部材０３は回転軸０３１とその回転軸０３１に形成されるらせん形状０３２とを有し、当該回転軸０３１は、その軸方向に少なくとも当該濃度センサ０５と対峙する大径部分０３１ｂとその大径部分０３１ｂよりも直径の小さい小径部分０３１ｓとを有するものである。
【００３２】
また、前記現像剤搬送領域０４内であって前記濃度センサ０５に対して現像剤０２の搬送方向上流側の一部領域において、予定された量よりも多く現像剤０２が搬送される場合には、当該現像剤０２の一部分は当該濃度センサ０５側に搬送されずに、当該現像剤搬送領域０４を短縮（０６）させて搬送されるものでもある。なお、この際、前記大径部分０３１ｂは、現像剤搬送領域内の短縮（０６）部分に対峙するように設けることができる。
【００３３】
さらに、前記現像剤搬送領域０４は、現像剤担持体０１に対峙する第一現像剤搬送領域０４ａと、現像剤担持体０１と離れ当該第一現像剤搬送領域０４ａに接している第二現像剤搬送領域０４ｂとを備え、前記搬送部材０３は、当該第一現像剤搬送領域０４ａ内に設けられ現像剤０２を一の方向Ａに搬送する第一搬送部材０３ａと、当該第二現像剤搬送領域０４ｂ内に設けられ現像剤を他の方向Ｂに搬送する第二搬送部材０３ｂとを備え、これら第一及び第二現像剤搬送領域０４（０４ａ、０４ｂ）の一の端部には、現像剤０２が第一現像剤搬送領域０４ａから第二現像剤搬送領域０４ｂへ移動する第一開口部０７ａを備え、第一及び第二現像剤搬送領域０４（０４ａ、０４ｂ）の他の端部には、現像剤０２が第二現像剤搬送領域０４ｂから第一現像剤搬送領域０４ａへ移動する第二開口部０７ｂを備え、予定された量よりも多く現像剤０２が当該第二搬送手段０３ｂにより搬送される場合に当該現像剤０２の一部を当該第二開口部０７ｂに至る前に第一現像剤搬送領域０４ａへと移動させる補助開口部０６を当該第一開口部０７ａと第二開口部０７ｂとの間に設け、前記濃度センサ０５は、第二現像剤搬送領域０４ｂ内であり、現像剤０２の搬送方向Ｂの当該補助開口部０６よりも下流側かつ第二開口部０７ｂよりも上流側に設けられるものでもある。なお、この際、前記大径部分０３１ｂは、補助開口部０６部分に対峙するように設けることができる。
【００３４】
このように現像装置を構成することにより、少なくとも前記補助開口部０６付近においては現像剤０２が嵩上げされ、前記第二現像剤搬送領域０４ｂ内の現像剤０２の高さは、前記第一現像剤搬送領域０４ａ内の現像剤０２の高さよりも高く、すなわち前記第一現像剤搬送領域０４ａ内の現像剤０２の高さは、前記第二現像剤搬送領域０４ｂ内の現像剤０２の高さよりも低くなる。そのため、補助開口部０６の周辺で現像剤０２の高低差が生じ、その補助開口部０６を介して現像剤０２のサブフローを安定して形成することができる。この現像剤０２の高低差は現像剤０２を現像剤搬送領域０４内に滞留させることで生じさせるものではないため、現像剤０２に余計ないストレスを与えることもなく、加えて現像剤搬送領域０４や搬送部材０３を構成する部品に厳格な精度が求められることもない。
【００３５】
また、このように現像剤０２を嵩上げする構成は、前記第一現像剤搬送領域０４ａが第二現像剤搬送領域０４ｂより低い位置に設けられる現像装置に適用されるよりも、むしろ第一現像剤搬送領域０４ａが前記第二現像剤搬送領域０４ｂと同一の高さ位置、又は前記第二現像剤搬送領域０４ｂよりも高い位置に設けられる現像装置に適用される方がその必要性が高い。
【００３６】
なお、前記大径部分０３１ｂは、前記補助開口部０６よりも現像剤０２の搬送方向上流及び下流に前記らせん形状０３２の１ピッチ分以上の幅を有するものとすることができる。
【００３７】
【発明の実施による態様】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３８】
図２はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のデジタルカラープリンターを示すものである。また、図３はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のデジタルカラー複写機を示すものである。
【００３９】
図２及び図３において、１はタンデム型のデジタルカラープリンター及び複写機の本体を示すものであり、デジタルカラー複写機の場合には、図３に示すように、本体１の上部に、原稿２を一枚ずつ分離した状態で自動的に搬送する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）３と、当該自動原稿搬送装置３によって搬送される原稿２の画像を読み取る原稿読取装置４が配設されている。この原稿読取装置４は、プラテンガラス５上に載置された原稿２を光源６によって照明し、原稿２からの反射光像を、フルレートミラー７及びハーフレートミラー８、９及び結像レンズ１０からなる縮小光学系を介してＣＣＤ等からなる画像読取素子１１上に走査露光して、この画像読取素子１１によって原稿２の色材反射光像を所定のドット密度（例えば、１６ドット／ｍｍ）で読み取るようになっている。
【００４０】
上記原稿読取装置４によって読み取られた原稿２の色材反射光像は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の原稿反射率データとしてＩＰＳ（ＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）１２に送られ、このＩＰＳ１２では、原稿２の反射率データに対して、シェーデイング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の所定の画像処理が施される。また、ＩＰＳ１２は、パーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データに対しても、所定の画像処理を行なうようになっている。
【００４１】
そして、上記の如くＩＰＳ１２で所定の画像処理が施された画像データは、同じくＩＰＳ１２によって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）（各８ビット）の４色の原稿再現色材階調データに変換され、次に述べるように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３ＫのＲＯＳ（ＲａｓｅｒＯｕｔｐｕｔＳｃａｎｎｅｒ）１４に送られ、この画像露光装置としてのＲＯＳ１４では、所定の色の原稿再現色材階調データに応じてレーザ光ＬＢによる画像露光が行われる。
【００４２】
ところで、上記タンデム型のデジタルカラープリンター及び複写機本体１の内部には、図２及び図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが、水平方向に一定の間隔をおいて並列的に配置されている。
【００４３】
これらの４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、すべて同様に構成されており、大別して、所定の速度で回転駆動される像担持体としての感光体ドラム１５と、この感光体ドラム１５の表面を一様に帯電する一次帯電用の帯電ロール１６と、当該感光体ドラム１５の表面に所定の色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する画像露光装置としてのＲＯＳ１４と、感光体ドラム１５上に形成された静電潜像を所定の色のトナーで現像する現像装置１７と、感光体ドラム１５の表面を清掃するクリーニング装置１８とから構成されている。
【００４４】
上記ＲＯＳ１４は、図２及び図３に示すように、４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに共通に構成されており、図示しない４つの半導体レーザを各色の原稿再現色材階調データに応じて変調して、これらの半導体レーザからレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋを階調データに応じて出射するように構成されている。なお、上記ＲＯＳ１４は、複数の画像形成ユニット毎に個別に構成しても勿論よい。上記半導体レーザから出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、図示しないｆ−θレンズを介して回転多面鏡１９に照射され、この回転多面鏡１９によって偏向走査される。上記回転多面鏡１９によって偏向走査されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、図示しない複数枚の反射ミラーを介して感光体ドラム１５上に、斜め下方から走査露光される。
【００４５】
上記ＲＯＳ１４は、図２及び図３に示すように、下方から感光体ドラム１５上に画像を走査露光するものであるため、このＲＯＳ１４には、上方に位置する４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの現像装置１７などからトナー等が落下して、汚損される虞れを有している。そのため、ＲＯＳ１４は、その周囲が直方体状のフレーム２０によって密閉されているとともに、当該フレーム２０の上部には、４本のレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋを、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの感光体ドラム１５上に露光するため、シールド部材としての透明なガラス製のウインドウ２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋが設けられている。そして、これらのガラス製のウインドウ２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、画像露光装置としてのＲＯＳ１４のレーザ光ＬＢに沿った光路上において、最も上方に位置する部材となっている。
【００４６】
上記ＩＰＳ１２からは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに共通して設けられたＲＯＳ１４に、各色の画像データが順次出力され、このＲＯＳ１４から画像データに応じて出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、対応する感光体ドラム１５の表面に走査露光され、静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１５上に形成された静電潜像は、現像装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。
【００４７】
上記各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの感光体ドラム１５上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの上方にわたって配置された中間転写ベルト２５上に、一次転写ロール２６によって多重に転写される。この中間転写ベルト２５は、ドライブロール２７と、バックアップロール２８との間に一定のテンションで掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用の駆動モーターによって回転駆動されるドライブロール２７により、矢印方向に所定の速度で循環駆動されるようになっている。上記中間転写ベルト２５としては、例えば、可撓性を有するＰＥＴ等の合成樹脂フィルムを帯状に形成し、この帯状に形成された合成樹脂フィルムの両端を溶着等の手段によって接続することにより、無端ベルト状に形成したものが用いられる。
【００４８】
上記中間転写ベルト２５上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、バックアップロール２８に圧接する二次転写ロール２９によって、圧接力及び静電気力で転写用紙３０上に二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された転写用紙３０は、上方に位置する定着器３１へと搬送される。上記二次転写ロール２９は、バックアップロール２８の側方に圧接しており、下方から上方に搬送される転写用紙３０上に、各色のトナー像を二次転写するようになっている。そして、上記各色のトナー像が転写された転写用紙３０は、定着器３１によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、排出ロール３２によって本体１の上部に設けられた排出トレイ３３上に排出される。
【００４９】
上記転写用紙３０は、図２及び図３に示すように、給紙カセット３４から所定のサイズのものが、給紙ローラ３５及び用紙分離搬送用のローラ対３６により用紙搬送路３７を介して、レジストロール３８まで一旦搬送され、停止される。上記給紙カセット３４から供給された転写用紙３０は、所定のタイミングで回転するレジストロール３８によって中間転写ベルト３５の二次転写位置へ送出される。
【００５０】
なお、上記デジタルカラープリンター及び複写機において、フルカラー等の両面コピーをとる場合には、片面に画像が定着された転写用紙３０を、排出ロール３２によって排出トレイ３３上にそのまま排出せずに、図示しない切替ゲートによって搬送方向を切り替え、用紙搬送用のローラ対３９を介して両面用搬送ユニット４０へと搬送する。そして、この両面用搬送ユニット４０では、搬送径路４１に沿って設けられた図示しない搬送用のローラ対により、転写用紙３０の表裏が反転された状態で、再度レジストロール３８へと搬送され、今度は、当該転写用紙３０の裏面に画像が転写・定着された後、排出トレイ３３上に排出される。
【００５１】
図２及び図３中、４４Ｙ、４４Ｍ、４４Ｃ，４４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像装置１７に、所定の色のトナーを供給するトナーカートリッジをそれぞれ示している。
【００５２】
図４は上記デジタルカラープリンター及び複写機の各画像形成ユニットを示すものである。上記イエロー色、マゼンタ色、シアン色及び黒色の４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、図４に示すように、すべてが同様に構成されており、これらの４つの画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋでは、上述したように、それぞれイエロー色、マゼンタ色、シアン色及び黒色のトナー像が所定のタイミングで順次形成されるように構成されている。上記各色の画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ，１３Ｃ、１３Ｋは、上述したように、感光体ドラム１５を備えており、これらの感光体ドラム１５の表面は、一次帯電用の帯電ロール１６によって一様に帯電される。
【００５３】
その後、上記感光体ドラム１５の表面は、ＲＯＳ１４から画像データに応じて出射される画像形成用のレーザ光ＬＢが走査露光されて、各色に対応した静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１５上に走査露光されるレーザ光ＬＢは、当該感光体ドラム１５の直下よりやや右側寄りの斜め下方から、所定の傾斜角度αで露光されるように設定されている。上記感光体ドラム１５上に形成された静電潜像は、各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの現像装置１７の現像ロール１７ａによってそれぞれイエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色の各色のトナーにより現像されて可視トナー像となり、これらの可視トナー像は、一次転写ロール２６の帯電によって中間転写ベルト２５上に順次多重に転写される。
【００５４】
なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム１５の表面は、クリーニング装置１８によって残留トナーや紙粉等が除去されて、次の画像形成プロセスに備える。上記クリーニング装置１８は、クリーニングブレード４２を備えており、このクリーニングブレード４２によって、感光体ドラム１５上の残留トナーや紙粉等を除去するようになっている。また、トナー像の転写工程が終了した後の中間転写ベルト２５の表面は、図２及び図３に示すように、クリーニング装置４３によって残留トナーや紙粉等が除去されて、次の画像形成プロセスに備える。上記クリーニング装置４３は、クリーニングブラシ４３ａ及びクリーニングブレード４３ｂを備えており、これらのクリーニングブラシ４３ａ及びブレード４２によって、中間転写ベルト２５上の残留トナーや紙粉等を除去するようになっている。
【００５５】
図５及び図６は上記各画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ，１３Ｃ、１３Ｋに使用される現像装置１７を示すものである。この現像装置１７は、図５及び図６に示すように、対応する画像形成ユニット１３Ｙ、１３Ｍ，１３Ｃ、１３Ｋの色のトナーとキャリアとからなる二成分系の現像剤４６を有する現像装置にて形成されており、その構造は、現像装置ハウジング４７の感光体ドラム１５側に配設される現像剤担持体としての現像ロール４８と、搬送部材としての第一オーガ（第一搬送部材）５０、第二オーガ（第二搬送部材）５１と、現像ロール４８により搬送される現像剤４６を層厚規制するブレード５２とを備えている。
【００５６】
また、第一オーガ５０、第二オーガ５１は、現像剤搬送領域としての第一現像剤搬送路（第一現像剤搬送領域）６０、第二現像剤搬送経路（第二現像剤搬送領域）６１内にそれぞれ配置されており、これら第一現像剤搬送路６０と第二現像剤搬送路６１とは、仕切り板５３によって互いに仕切られている。この場合、上記現像ロール４８は、例えば、アルミニウム合金やステンレス鋼等の非磁性導電性部材からなる図示しない現像スリーブと、その内部に固定状態に配置された図示しないマグネットロールとから構成されている。
【００５７】
また、上記現像装置１７の内部には、当該現像装置１７とは別体に構成されたトナーボックスから、トナー補給用のモータを回転駆動することにより、図示しない補給用のオーガによって、図６に示すように、所定の色のトナー中にキャリアを混合した現像剤が第二オーガ５１の一端部５１ａに供給されるようになっている。この現像装置１７の内部に供給されたトナーを多く含む現像剤は、第二オーガ５１によって、当該現像装置１７の長手方向に沿って搬送されつつ現像剤４６と攪拌混合され、仕切り板５３の端部に設けられた通路（第二開口部）５４を通して、他方の第一オーガ５０に受け渡される。この第一オーガ５０に受け渡された現像剤４６は、第一オーガ５０の軸方向に沿って搬送されつつ現像剤４６と攪拌混合され、仕切り板５３の他方の端部に設けられた通路（第一開口部）５５を通して、一方の第二オーガ５１に再度供給される。このように、上記現像装置１７の内部に供給された現像剤は、現像装置１７内の現像剤４６と共に、２つのオーガ５０、５１によって搬送され攪拌混合されるとともに、キャリアによって所定の極性の帯電量に摩擦帯電され、現像ロール４８へと搬送され、感光体ドラム１５上の静電潜像の現像に使用される。
【００５８】
なお、上記現像装置１７では、図６に示すように、第一オーガ５０の軸方向の端部に設けられた排出口６２から、劣化した現像剤４６の一部を所定のタイミングで排出することにより、現像剤の寿命を延ばすことが可能な、所謂トリクル現像方式を採用している。しかし、この発明は、トリクル現像方式を採用した現像装置に限定されるものではなく、通常の現像方式を採用した現像装置にも適用できることは勿論である。
【００５９】
この実施の形態では、現像装置１７内の二成分現像剤４６のトナー濃度を検知する濃度センサとして、二成分現像剤４６中のトナー濃度を透磁率によって検出する透磁率センサー５６が用いられている。この透磁率センサー５６は、図５及び図６に示すように、現像装置ハウジング４７の第二オーガ５１の外側であって、図６に示すように、第二オーガ５１の軸方向に沿ったトナー供給側５１ａと反対側の端部近傍の外壁に取り付けられている。この現像装置ハウジング４７の外壁には、図５に示すように、透磁率センサー５６を取り付けるための取付部５７が設けられている。この取付部は、透磁率センサー５６を取り付ける側の面５７ａが平坦状に形成されており、当該平坦状の面５７ａに透磁率センサー５６がネジ止め等によって取り付けられている。上記透磁率センサー５６は、二成分現像剤４６中のトナー濃度に応じて、例えば、アナログ出力電圧が変化するため、当該アナログ出力電圧を検出することによって、トナー濃度を検知するものである。
【００６０】
また、この実施の形態では、図７及び図８に示すように、透磁率センサー５６よりも所定の距離だけ上流側において、現像剤搬送路６０、６１を仕切る仕切り壁５３に、現像剤が一時的に予め決められた以上を通過する場合は、現像剤搬送路６１を搬送される現像剤の一部を、透磁率センサー５６の方向に搬送せずに、現像剤搬送路６１を短縮させて搬送させるように構成されている。
【００６１】
具体的には、図７及び図８に示すように、第二現像剤搬送路６１を短縮させるために、前記仕切り壁５３の一定領域に前記壁の高さを他の領域より低くさせた短縮経路部７０（補助開口部）が設けられている。そして、上記第二現像剤搬送路６１は、当該現像剤搬送路６１を短縮させることにより、前記現像ロールに現像剤４６が近くなる、つまり現像剤搬送路６１を搬送される現像剤４６が通常の状態よりも、現像ロール４８に短い搬送経路７０で供給されるように構成されている。
【００６２】
さらに、この実施形態では、図９に示すように、第二オーガ５１の回転軸は、その軸方向に比較的その径が太い大径部分５１０ｂと、比較的その径が細い小径部分５１０ｓとを備えている。この大径部分５１０ｂは、取り付け状態において、透磁率センサ５６に対峙するとともに、短縮経路部７０とも対峙するような部分に設けられている。より詳細には、この大径部分５１０の軸方向長さは、短縮経路部７０の軸方向長さよりも現像剤４６の搬送方向の上流側及び下流側にそれぞれ第二オーガ５１の搬送羽（らせん形状）の１ピッチ分以上大きく設計されている。
【００６３】
なお、短縮経路部７０は透磁率センサー５６より第二オーガ５１の搬送羽根の１ピッチ程度上流側に、同じく第二オーガ５１の搬送羽根の１ピッチ程度の長さに渡って形成されている。なお、上記短縮経路部７０の位置や長さ及び深さは、適宜設定され、種々変更可能であることは勿論である。
【００６４】
以上の構成において、この実施の形態では、次のようにして、キャリアを含む現像剤の補給及び排出を行なうように構成した現像装置においても、現像剤の量が変化した場合でも、トナー濃度を精度良く検出することが可能となっている。
【００６５】
すなわち、上記現像装置１７では、図５及び図６に示すように、現像装置ハウジング４７内に収容された現像剤４６が、オーガ５０、５１によって、現像剤搬送路６０、６１内を循環するように搬送される間に、現像剤４６中のトナーとキャリアが十分に攪拌され、トナーが所定の極性及び帯電量に摩擦帯電される。そして、オーガ５１によって現像剤４６が搬送される間に、現像剤搬送用パドル４９を介して現像ロール４８に現像剤４６が供給され、当該現像ロール４８上の現像剤４６によって、感光体ドラム１５上に形成された静電潜像が現像される。上記現像装置１７では、現像工程に伴って、現像装置ハウジング４７内に収容された現像剤４６中のトナーが徐々に消費される。この現像装置ハウジング４７内に収容された現像剤４６中のトナー濃度は透磁率センサー５６によって検出され、当該現像剤４６中のトナー濃度が所定の値より低下した場合には、図示しないトナー補給装置によって、トナーが所定濃度のキャリアとともに、新しい現像剤として現像装置ハウジング４７の内部に供給される。
【００６６】
その際、上記現像装置ハウジング４７の内部には、トナーが所定濃度のキャリアと一緒に新しい現像剤として供給され、トナー濃度が上昇するとともに、現像剤４６の量が増加する。上記現像装置ハウジング４７の内部に供給された新しい現像剤は、第二オーガ５１によって搬送される間に、当該現像装置ハウジング４７内に収容された現像剤４６と攪拌される。このとき、第二オーガ５１によって搬送される現像剤４６は、第二現像剤搬送路６１に沿って移動する間に、第二現像剤搬送路６１上であって、透磁率センサ５６の上流側の一定領域にて、現像剤４６が一時的に予め決められた以上を通過する場合は、前記現像剤４６の一部は前記透磁率センサ５６の方向に搬送されずに、第二現像剤搬送路６１を短絡経路７０により短縮させて、第一現像剤搬送路６０側に搬送される。
【００６７】
そのため、現像装置ハウジング４７内に新しい現像剤が補給されることによって、当該現像装置ハウジング４７内の現像剤４６量が多い場合であっても、あるいは少ない場合であっても、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、予め決められた以上の現像剤４６は、切り欠き部によって短縮された搬送経路を介して搬送されるため、トナー濃度センサーに到達する現像剤４６の量は、常に一定になる。
【００６８】
しかも、現像剤の量が多い場合であっても、少ない場合であっても、現像剤の密度は、トナー（現像剤）の供給部側では、上層部が低く、下層部が高くなるが、現像剤４６は、第二現像剤搬送路６１を第二オーガ５１によって搬送される間に、予め決められた以上の現像剤４６は、短縮された搬送経路を介して搬送され、トナー濃度センサーには到達しないため、当該透磁率センサ５６に到達する現像剤４６の量も、常に一定になるが、これと同時に現像剤４６の密度も略一定となる。したがって、透磁率センサ５６によって現像剤４６中のトナー濃度を精度良く検出することが可能となる。
【００６９】
さらに、大径部分５１０ｂの存在により、少なくとも短縮経路７０付近においては現像剤４６が嵩上げされ、第二現像剤搬送路６１内の現像剤４６の高さは、第一現像剤搬送路６０の高さよりも高くなる。そのため、短縮経路７０の周辺で現像剤４６の高低差が生じ、その短縮経路７０を介して現像剤４６のサブフローを安定して形成することができる。この現像剤４６の高低差は現像剤４６を第二現像剤搬送路６１内に滞留させることで生じさせるものではないため、現像剤４６に余計ないストレスを与えることもなく、加えて第二現像剤搬送路６１や第二オーガ５１を構成する部品などに厳格な精度が求められることもない。
【００７０】
◎実験例
次に、本発明者らは、図５乃至図９に示すような現像装置１７を試作し、トナー濃度を一定にして、現像装置ハウジング４７内に収容される現像剤４６の量を、種種変化させた場合に、トナー濃度センサー５６の出力電圧がどのように変化するかを確認する実験を行なった。なお、この実験は、トナー濃度（ＴＣ）を５．５％、８．５％、１１．４％にそれぞれ一定に調合した３種類の現像剤４６を用いて行なった。
【００７１】
図１１は上記実験の結果を示すものである。この図１１から明らかなように、各トナー濃度（ＴＣ）の現像剤４６においても、現像剤４６の量が変化しても、トナー濃度センサーの出力電圧が変化しない領域があることがわかる。つまり、現像装置ハウジング４７内の現像剤４６の量が一定量以上になると、仕切り壁５３に設けた切り欠き７０によるサブフローの効果が現れ、現像装置ハウジング４７内の現像剤４６の量によらずに、トナー濃度センサーによって現像剤４６中のトナー濃度を精度良く検出することが可能となることがわかる。
【００７２】
上記サブフローの効果が現れる現像剤量は、現像剤の嵩によって決まっていると考えられるため、各トナー濃度の現像剤において、サブフローの効果が現れるポイントを結んだ直線Ｌが、仮想的な等体積線であると考えられる。
【００７３】
また、図１１において、現像剤量が多い方における仮想的な等体積線Ｌ２は、トリクル現像方式において、劣化した現像剤の排出が行なわれる現像剤量の上限値によって決定される。この仮想的な等体積線Ｌ２より現像剤の量が多い領域は、トリクル現像方式において、劣化した現像剤の排出が行なわれるため、トリクル排出速度が十分に速ければ、実際には存在しない現像剤量の領域となる。
【００７４】
ところで、上記現像装置１７においては、例えば初期の状態で（工場からの出荷時に）、現像装置ハウジング４７内に所定量の現像剤（本例では、トナー濃度８．５％、３２０ｇ）、即ちスタートアップ現像剤量が収容されている。
【００７５】
上記スタートアップ現像剤量から現像装置１７の使用を開始して、スタートアップ現像剤と同じトナー濃度で維持される場合、トナーの使用と共にキャリアも補充されるため、徐々に現像装置中の現像剤量は増加して行き、図１１に示すように、トリクルの排出ラインである等体積線Ｌ２との交点の標準的なコントロールポイントに到達し、これ以上はトリクルにより現像装置外に排出されるため現像剤量は増加せずに安定する。すなわち同じ現像剤濃度において異なる現像剤量（体積・密度）となる場合が連続的に存在するが、本発明適用の現像装置においては、現像剤の増減により濃度センサの出力が変化することが無い為、正確にトナー濃度をコントロールすることができる、
【００７６】
また、上記の様な同じ現像剤濃度で現像剤量（体積・密度）が異なる場合はスタートアップ時に限ったことではない。例えば、前記標準的なコントロールでトナー濃度がコントロールされているとする。ここで、仮に環境の変化や現像剤の状態変化により、現像剤濃度のコントロール濃度を変化させた場合を考える。仮に現像剤が非常にプリントの濃度が出やすい状態になってコントロールするトナ濃度が８．５％から５．５％に変化した場合には、現像剤中のトナーの重量の変化は３％に過ぎない為、ほとんど重量としては変化しないが、キャリアとの比重の違いにより体積は大幅に変化する。すなわちトリクルにより排出される体積よりかなり小さい体積となる。このトナー濃度で連続してコントロールされた場合、スタート時と同様に、トナーの使用と共にキャリアが補充され徐々に現像装置内の現像剤量は増加していく。すなわちこの場合も同じトナー濃度で異なる現像剤量となる場合が存在することになる。このように、通常の使用においてもトリクル現像方式においては同じトナー濃度で現像剤量が異なる場合が存在する為、現像剤量（体積・密度）によりトナー濃度センサの出力が変化しないことが、トナー濃度を正確にコントロールする上に非常に重量である。
【００７７】
なお、図１１に関してはトナー濃度の急激な変化は３％程度を最大として仮定している。仮にさらに大きいトナー濃度の変化を許容する必要がある場合には、より現像剤量の広い領域で濃度センサの出力が変化しない設計が必要となる。
【００７８】
この等体積線と図１１に示すデータを基にして、実験に使用した現像装置、ひいては画像形成装置に使用される現像装置の現像剤フローが、システムとして成り立つ条件を検討すると、次に示すようになる。
【００７９】
▲１▼現像装置中で変化すると考えられる現像剤量の領域で、使用されるトナー濃度の全域にわたり、現像剤量に対してフラットな出力が得られていること。つまり、現像剤最小体積線Ｌ１より現像剤量が少ない領域では、トナー濃度が５．５％及び８．５％の場合において、現像剤量の減少に応じてトナー濃度センサーの出力電圧が低下するため、この領域では、本発明のサブフローによる効果が得られていないため、当該領域は正確なトナー濃度を判断するうえであまり望ましくない。ただし、仕切り壁５３に設けた切り欠き７０の深さを適宜設定することにより、現像剤最小体積線Ｌ１を現像剤量が少ない側にシフトさせることは可能である。
【００８０】
▲２▼最小体積となる現像剤量で問題なく、層形成できること。つまり、現像装置において最小体積となる現像剤量で、トナーを十分に摩擦帯電でき、現像ロール上に問題なく層形成できることが必要である。
【００８１】
▲３▼現像装置の容積に十分な余裕がある場合を除き、トリクル排出速度が十分に速いこと。つまり、トリクル現像方式による現像剤の排出速度が遅い場合には、現像装置ハウジング４７内の現像剤４６の量が一定量以上になった場合に、サブフローによる効果が十分得られず、トナー濃度センサー側に所定量以上の現像剤が搬送される虞れがあるため、トリクル排出速度が十分に速いことが必要である。ただし、現像装置の容積に十分な余裕があり、サブフローの効果が常に確保される場合であれば、トリクル排出速度は、ある程度遅くとも良い。
【００８２】
▲４▼スタートアップ現像剤量が現像剤最小体積線上より多いこと。つまり、現像装置の使用が開始されるスタートアップ時の現像剤量が、現像剤最小体積線上より多くないと、本発明によるサブフローの効果が得られず、トナー濃度センサーに検出誤差が生じるため、スタートアップ現像剤量が現像剤最小体積線上より多いことが必要となる。
【００８３】
このような現像剤フローを実現することにより、現像装置１７内の現像剤量が変化しても、安定した正確なトナー濃度を検出することができる現像装置を提供することが可能となる。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、現像剤を滞留させることなく短縮された搬送経路付近に現像剤の高低差を設け、高精度のトナー濃度検出が可能な現像装置を低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明に係る現像装置を示す模式図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態に係る現像装置を適用した画像形成装置としてのカラープリンタを示す構成図である。
【図３】図３はこの発明の実施の形態に係る現像装置を適用した画像形成装置としてのカラー複写機を示す構成図である。
【図４】図４はこの発明の実施の形態に係る現像装置を適用した画像形成装置としてのカラープリンタ及び複写機の画像形成部を示す構成図である。
【図５】図５はこの発明の実施の形態に係る現像装置を示す構成図である。
【図６】図６はこの発明の実施の形態に係る現像装置を示す構成図である。
【図７】図７はこの発明の実施の形態に係る現像装置を示す外観斜視図である。
【図８】図８はこの発明の実施の形態に係る現像装置の要部を示す構成図である。
【図９】図９はこの発明の実施の形態に係る現像装置の第二オーガを示す斜視図である。
【図１０】図１０（ａ）（ｂ）はこの発明の実施の形態１に係る現像装置の作用をそれぞれ示す説明図である。
【図１１】図１１はこの発明の実施の形態に係る現像装置の動作状態を示すグラフである。
【図１２】図１２（Ａ）（Ｂ）は従来の現像装置をそれぞれ示す構成図である。
【図１３】図３（ａ）（ｂ）は従来の現像装置の作用をそれぞれ示す説明図である。
【図１４】図１４は既に出願人が提案した現像装置を示す模式図である。
【図１５】図１５（ａ）（ｂ）は図１４に示す現像装置の作用をそれぞれ示す模式図である。
【図１６】図１６は図１４に示す現像装置及びこの発明に係る現像装置の濃度センサの出力電圧を示すグラフである。
【符号の説明】
０１…現像剤担持体、０２…現像剤、０３…搬送部材、０３ａ…第一搬送部材、０３ｂ…第二搬送部材、０４…現像剤搬送領域、０４ａ…第一現像剤搬送領域、０４ｂ…第二現像剤搬送領域、０５…濃度センサ、０３１ｂ…大径部分、０３１ｓ…小径部分、０７ａ…第一開口部、０７ｂ…第二開口部、０６…補助開口部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device of an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a combination of these, and more particularly, in a developing device using a two-component developer, The present invention relates to a developing device capable of accurately detecting the toner concentration in the developer by the toner concentration detecting means provided in the path.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer to which the electrophotographic method is applied, for example, an electrostatic latent image formed on a photosensitive drum is used with a two-component developer composed of a toner and a carrier. The image is formed by developing with a developing device to form a toner image on the photosensitive drum, and transferring and fixing the toner image formed on the photosensitive drum onto a transfer sheet. ing.
[0003]
In the developing device used in such an image forming apparatus, as the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum is developed, the toner in the two-component developer is consumed, and the toner density gradually decreases. Therefore, the toner density in the developing device is detected by toner density detecting means (toner density sensor), and the toner replenishing operation is performed so that the toner density in the developing device falls within a certain range. ing.
[0004]
By the way, in the developing device using the two-component developer as described above, when the toner concentration detecting means is provided in the developer transport path, the toner concentration may be the same depending on the amount of developer in the developing device. It is known that the output voltage of the detection means is different, that is, a toner density detection error occurs.
[0005]
Therefore, as a technique that can solve the problem that a toner density detection error occurs depending on the amount of developer in the developing device, for example, JP-A-5-127537, JP-A-8-36297, and JP-A-6 No. -250524 is disclosed.
[0006]
As shown in FIG. 12, the developing device according to the above-mentioned JP-A-5-127537 is close to an electrostatic latent image forming medium (not shown) and transports the two-component developer 101 to the electrostatic latent image forming medium. Developing roller 100, developer agitating / conveying means 102, 103 for supplying the developer roller 101 while circulating the developer 101 in parallel with the axis of the developing roller 100 and charging the toner, At least a toner mixing ratio detecting means 104 for detecting the mixing ratio of the toner, and the developer agitating / conveying means 102, 103 includes a plurality of agitating / conveying members 102, 103 and a partition plate 105 for partitioning between them. In the developing device in which the toner mixture ratio detecting means 104 is provided below the predetermined stirring and conveying means 103, the developer volume on the predetermined stirring and conveying member 103 is configured. Those configured to provide a bulk change prevention means 106 for preventing the reduction.
[0007]
In addition, a developing device according to Japanese Patent Laid-Open No. 8-36297 sensitizes a stirring means and a developer formed by stirring and transporting the developer in the developer tank to a developer tank containing a developer composed of toner and a carrier. Each of the developing rollers to be supplied to the body is rotatably provided, and the developer is sequentially replenished from the developer replenishing unit to the developing tank in accordance with the detection output of the toner density detecting means provided in the developing tank. In the developing device in which the developer in the developer tank is discharged from the developer discharge opening formed in the developer tank, the toner concentration detection means is provided on the bottom surface of the developer tank, and a means for stirring and conveying the developer However, the developer is formed so as to be transported in the vicinity of the position where the toner density detecting means is disposed.
[0008]
Further, the developing device according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-250524 includes a developing tank for storing a developer composed of toner and a carrier, a stirring roller for stirring the developer, and a developing roller for supplying the developer to the photoreceptor. A carrier developer containing a carrier is provided in a rotatable manner, and is sequentially replenished to the developing tank from the carrier replenishing section, and the developer in the developing tank is discharged from a discharge section formed in the developing tank, while a toner concentration sensor In the developing device in which toner is replenished from the toner replenishing section to the developing tank based on the detected toner concentration in the developing tank, the toner concentration sensor is provided below the vicinity of the discharge section. It is.
[0009]
However, the above prior art has the following problems. That is, in the case of the developing device according to the above-mentioned JP-A-5-127537, as shown in FIG. 12, the cross-sectional area of the developer transport path is controlled by the scraping plate 106 as the bulk change preventing means, and the toner In this configuration, the amount of developer flowing into the density detection region is controlled. In JP-A-5-127537, it is described that the change in the output voltage of the toner concentration detecting means due to the amount of developer in the developing device is due to the change in the bulk of the developer. If the developer is sufficient in the vicinity of the toner concentration detecting means, it is not caused by the change, but according to the study by the present inventors, it is caused by the change in density caused by the change in the bulk of the developer.
[0010]
Therefore, in the case of the developing device according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-127537, the developer is cut off by controlling the cross-sectional area of the developer transport path by means of the cut-off plate 106 as a bulk change preventing means. At this point, the bulk of the developer is almost uniform, but the density difference occurring at this point cannot be resolved.
[0011]
FIG. 13 is a drawing schematically showing a cross section of the developer layer. The right side of FIG. 13A shows a state where the amount of developer is small, and the left side of FIG. 13 shows a state where the amount of developer is large. In the figure, the darker the color, the higher the density of the toner, and the higher the developer amount, the higher the density of the lower layer toner.
[0012]
Next, when the developer as shown in FIG. 13 (a) is controlled at a constant scraping height by the scraping plate 106, the developer amount is as shown in FIG. 13 (b). The right side of FIG. 13B shows a case where the amount of the developer is small, and the density of the developer is low, in other words, the density of the carrier is low, so that the toner density is detected to be high. On the other hand, the left side of FIG. 13B shows a case where the amount of the developer is large, and the developer density is high, in other words, the carrier density is high, so that the toner density is detected low. Note that, as shown in FIG. 13B, even if the developer is divided at the same volume, the density is different, so that the amount of the developer is not equal, that is, the same amount is not obtained even if the developer is cut.
[0013]
As described above, the density distribution in the height direction of the developer differs depending on the amount of the developer present in the developer conveying path, and the developer is scraped to make the developer bulk uniform. The toner density in the developer cannot be made uniform.
[0014]
In addition, as described above, if the developer is actually blocked in the transport path, it is difficult to occur in the case of a small change in the developer amount. Rises and stresses the developer, increases the motor rotational torque, and eventually causes damage to the gears and drive lock. The fact that such a problem actually occurs is apparent from the fact that an auxiliary transport member for transporting the accumulated developer is mentioned in this publication. However, in the case of the auxiliary conveying member described in the publication, since the developer flows out to the auxiliary conveying member before actually cutting off, there is no auxiliary conveying member. There was also the problem of not changing.
[0015]
In any case, the developing device according to Japanese Patent Laid-Open No. 5-127537 has a problem that the change in the toner density due to the density of the developer is not eliminated.
[0016]
Further, in the case of the developing device according to the above-mentioned JP-A-8-36297, the magnetic permeability detected by the magnetic permeability sensor as the toner concentration detecting means is determined by the amount of carrier contained in a certain volume. It is described that even if the mixing ratio with the carrier is constant, the magnetic permeability, that is, the output voltage of the toner concentration detecting means changes if the density of the developer changes.
[0017]
However, in the case of the developing device according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-36297, as a cause of the change in the developer amount, a developer bias is basically assumed due to movement of the copying machine, etc. This solution means is also configured such that the means for stirring and transporting the developer collects and transports the developer in the vicinity of the position where the toner density detecting means is disposed. Moreover, even if the actual effect is seen, the sensitivity to the change in the output voltage with respect to the developer amount is only moderated and has not been eliminated, so in this invention, the change in the toner density due to the developer density is eliminated. You can see that it was not done.
[0018]
Further, in the case of the developing device according to the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 6-250524, as a new problem, the fluctuation of the developer in the developing tank due to the supply and discharge of the developer, and the movement from the discharge port The outflow of the developer due to the above.
[0019]
However, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-250524, in the developing device that discharges the developer, a toner density sensor is attached at a position where the volume of the developer is hardly changed, that is, below the vicinity of the discharge portion. It is a characteristic and does not actively suppress the change in the volume of the developer, but eliminates the change in the toner density due to the variation in the density of the developer due to the change in the volume of the developer. It has the problem that it cannot be done. In this regard, in the specification of the above-mentioned JP-A-6-250524, it is described that the change in the bulk density of the developer is suppressed. However, the phenomenon tends to be mitigated, but cannot be solved. In this respect, it is more effective to dispose the toner concentration detecting means on the downstream side near the discharge port. However, in any case, the change in the toner density, which the inventors consider as a fluctuation factor of the developer bulk and density, is not taken into consideration, and the case where the toner density is changed even when the above-mentioned defects are excluded. However, there is a problem that the toner density cannot be measured accurately. That is, for example, when the toner density is lowered, the developer volume decreases, so that the developer is not discharged from the toner discharge port, so that the state is the same as when there is no discharge port. In addition, when the developer is replenished, the developer continues to increase to the volume of the developer from which the developer is discharged from the discharge port, so that a significant change in the developer amount occurs.
[0020]
As described above, the change in the developer volume is not temporary, such as due to the bias of the developer due to the movement of the copying machine, etc. For example, the toner density changes. In particular, when using the trickle method (a technology that mixes and supplies a carrier to the toner to be dispensed while discharging the developer to extend the total life of the developer), even at the same toner concentration, for example, When the toner concentration is lowered from the controlled toner concentration, the bulk is reduced, and the trickle is not discharged. Thereafter, as the developer is dispensed, the amount of the developer increases, the trickle is discharged, and the developer amount reaches an equilibrium state. Therefore, in order to correctly detect the toner density, it is necessary to obtain the same output at least with the amount of developer existing at the same toner density in the developing machine.
[0021]
In view of the problems of the prior art, the present applicant has already disclosed Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-2000 in order to provide a developing device capable of accurately detecting the toner density even when the amount of the developer changes. No. 175300 proposes the following invention in which the above-described problem is made constant in the density and bulk of the developer conveyed to the detection area of the toner density detecting means.
[0022]
That is, as shown in FIG. 14, a developer carrier 01, a transport path 04 in which a transport means 03 for circulating the developer 02 is arranged, and a toner concentration detection means 05 provided in the transport path 03. In the developing device, when the developer 02 temporarily passes a predetermined amount or more in a certain region on the transport path 03 and upstream of the toner density detection unit 05, the developer 02 A developing device has been proposed in which a part of the toner is not transported in the direction of the toner density detecting means 05 but is transported by shortening (06) the transport path 04.
[0023]
In addition, a plurality of conveying means having different conveying directions from the conveying path are arranged by walls, and in order to shorten the conveying path, the height of the wall is set to the fixed area from other areas. The toner density detecting means and the developer supplying means are arranged close to the end side near different transport paths, and further, the developer carrying member is developed by shortening the transport path. Proposals have been made for agents to be close.
[0024]
In this proposal, as shown in FIG. 14, the developer 02 temporarily passes a predetermined amount or more in a certain area on the transport path 04 and upstream of the toner density detecting means 05. In this case, a part of the developer 02 is not transported in the direction of the toner density detecting means 05, but the transport path 04 is shortened (06) and transported, so that the developer is replenished. Thus, even when the amount of the developer is large or even when the amount of the developer is small due to consumption of the developer, as shown in FIGS. Since the developer 02 exceeding the determined value is transported through the shortened transport path 06, the amount of the developer 02 reaching the toner density detecting means 05 is always constant.
[0025]
Moreover, even when the amount of the developer is large or small, the density of the developer is such that the upper layer portion is low and the lower layer portion is high on the toner (developer) supply side. While the developer is transported along the transport path 04 by the transport unit 03, the developer 02 of a predetermined amount or more is transported via the shortened transport path 06 and does not reach the toner density detection unit 05. For this reason, the amount of developer reaching the toner concentration detecting means 05 is always constant, but at the same time, the density of the developer is also substantially constant. Therefore, the toner concentration detecting means 05 can detect the toner concentration in the developer with high accuracy.
[0026]
In a state before applying this proposal, as shown by M in FIG. 16, the output voltage of the toner density detecting means 05 rises as the developer amount increases even if the toner density is constant. The toner density could not be detected with high accuracy. As shown in FIG. 16, the two output voltages of the toner density detecting means 05 are shown in the middle of the figure, which shows the output voltages when different sensors are used as the toner density detecting means 05. In any case, it can be seen that even if the toner concentration is constant, the toner concentration increases as the developer amount increases.
[0027]
On the other hand, when this proposal is applied, as shown at N in FIG. 16, if the output voltage of the toner concentration detecting means 05 is constant, the toner concentration is constant even if the developer amount is increased. It can be seen that a constant output voltage can be obtained according to the toner concentration regardless of the developer amount, that is, the toner concentration in the developer can be detected with high accuracy.
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the invention proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 2000-175300 as described above, when the developer 02 temporarily passes a predetermined amount or more, a part of the developer 02 is It is important that the transport path 04 is shortened (06) to be transported without being transported in the direction of the toner density detecting means 05. Further, in order for the excess developer 02 to be transported by shortening (06) the transport path 04, it is necessary that a difference in height exists in the transport path 04 to be shortened (06). As a method for generating this height difference, for example, the spiral pitch of the conveying means 03 is configured to be narrow, and the developer 04 is retained in the vicinity of the shortened conveying path 06 by reducing the conveying ability of the developer 02 in the axial direction. A method of making it possible is conceivable.
[0029]
However, this method has the following technical problems. First, the retention of the developer 04 increases the pressure of the developer 04, and as a result, extra stress is applied to the developer 04. Secondly, the output voltage of the toner density detecting means 05 fluctuates due to variations in the pressure increase of the developer 04 due to staying, and there is a possibility that high-precision detection may be hindered. Third, in order to make the pressure increase of the developer 04 due to stay constant, it is necessary to strictly define the shape of the transport path 04 (mainly its cross-sectional area) and the shape of the transport means 03 (mainly its cross-sectional area). However, it is disadvantageous in cost to require high part accuracy and mounting accuracy.
[0030]
The present invention has been made in view of such technical problems, and an object of the present invention is to provide a high-precision toner by providing a difference in the height of the developer in the vicinity of the shortened conveyance path 06 without retaining the developer. The object is to provide a developing device capable of detecting density at low cost.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
That is, as shown in FIG. 1, the present invention includes a developer transport area 04 in which a developer 02 (only a part thereof is shown in FIG. 1 for simplicity) is filled, and the developer transport area 04. In the developing device provided with a conveying member 03 that conveys the developer by rotating and a density sensor 05 that measures the toner density in the developer conveying area 04, the conveying member 03 has a rotation shaft 031 and its rotation shaft 031. The rotary shaft 031 has a helical shape 032, and the rotary shaft 031 includes at least a large-diameter portion 031 b facing the concentration sensor 05 in the axial direction and a small-diameter portion having a smaller diameter than the large-diameter portion 031 b. 031s.
[0032]
In the case where the developer 02 is transported more than the predetermined amount in a partial region in the developer transport region 04 and upstream of the density sensor 05 in the transport direction of the developer 02. A part of the developer 02 is not transported to the density sensor 05 side but is transported by shortening (06) the developer transport area 04. At this time, the large-diameter portion 031b can be provided so as to face the shortened (06) portion in the developer transport region.
[0033]
Further, the developer transport area 04 includes a first developer transport area 04a facing the developer carrier 01 and a second developer separated from the developer carrier 01 and in contact with the first developer transport area 04a. A transport region 04b, and the transport member 03 is provided in the first developer transport region 04a and transports the developer 02 in one direction A, and the second developer transport region. And a second conveying member 03b that conveys the developer in the other direction B. One end of these first and second developer conveying regions 04 (04a, 04b) has a developer at one end thereof. 02 includes a first opening 07a that moves from the first developer transport area 04a to the second developer transport area 04b, and the other ends of the first and second developer transport areas 04 (04a, 04b). , Developer 02 from second developer transport area 04b A second opening 07b that moves to one developer transport area 04a is provided, and when a larger amount of developer 02 is transported by the second transport means 03b than a predetermined amount, a part of the developer 02 is transported to the first transport section 04a. An auxiliary opening 06 is provided between the first opening 07a and the second opening 07b to be moved to the first developer transport area 04a before reaching the second opening 07b. It is also provided in the developer transport area 04b, downstream of the auxiliary opening 06 in the transport direction B of the developer 02 and upstream of the second opening 07b. At this time, the large-diameter portion 031b can be provided so as to face the auxiliary opening 06 portion.
[0034]
By constructing the developing device in this manner, the developer 02 is raised at least in the vicinity of the auxiliary opening 06, and the height of the developer 02 in the second developer transport area 04b is set to be the first developer. The height of the developer 02 in the transport area 04a, that is, the height of the developer 02 in the first developer transport area 04a is higher than the height of the developer 02 in the second developer transport area 04b. Lower. Therefore, the height difference of the developer 02 occurs around the auxiliary opening 06, and the subflow of the developer 02 can be stably formed through the auxiliary opening 06. The difference in level of the developer 02 is not caused by the developer 02 staying in the developer transport area 04, so that the developer 02 is not excessively stressed. In addition, the developer transport area 04 In addition, strict accuracy is not required for the parts constituting the conveying member 03.
[0035]
Further, the configuration in which the developer 02 is raised in this way is applied to a developing device in which the first developer transport area 04a is provided at a position lower than the second developer transport area 04b, rather than the first developer. It is more necessary to apply to the developing device in which the transport area 04a is provided at the same height position as the second developer transport area 04b or higher than the second developer transport area 04b.
[0036]
The large-diameter portion 031b may have a width equal to or greater than one pitch of the spiral shape 032 upstream and downstream of the auxiliary opening 06 in the transport direction of the developer 02.
[0037]
[Mode for Carrying Out the Invention]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0038]
FIG. 2 shows a tandem digital color printer as an image forming apparatus to which the developing device according to Embodiment 1 of the present invention is applied. FIG. 3 shows a tandem type digital color copying machine as an image forming apparatus to which the developing device according to Embodiment 1 of the present invention is applied.
[0039]
2 and 3, reference numeral 1 denotes a main body of a tandem type digital color printer and copying machine. In the case of a digital color copying machine, as shown in FIG. An automatic document feeder (ADF) 3 that automatically conveys the documents one by one and a document reading device 4 that reads an image of the document 2 conveyed by the automatic document feeder 3 are provided. The document reader 4 illuminates a document 2 placed on a platen glass 5 with a light source 6, and reflects a reflected light image from the document 2 from a full-rate mirror 7, half-rate mirrors 8 and 9, and an imaging lens 10. The image reading element 11 composed of a CCD or the like is scanned and exposed through a reduction optical system, and the color material reflected light image of the document 2 is formed at a predetermined dot density (for example, 16 dots / mm) by the image reading element 11. It is supposed to read.
[0040]
The color material reflected light image of the document 2 read by the document reading device 4 is, for example, IPS (red (R), green (G), blue (B) (8 bits each) as document reflectance data of three colors. (Image Processing System) 12, and the IPS 12 performs predetermined corrections such as shading correction, position shift correction, brightness / color space conversion, gamma correction, frame deletion, color / moving editing, etc. on the reflectance data of the document 2. Image processing is performed. The IPS 12 also performs predetermined image processing on image data sent from a personal computer or the like.
[0041]
The image data that has been subjected to the predetermined image processing by the IPS 12 as described above is also four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) (each 8 bits) by the IPS 12. As described below, the image forming units 13Y, 13M, 13C, and 13K for each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are converted. The ROS (Raster Output Scanner) 14 is used, and the ROS 14 serving as the image exposure apparatus performs image exposure with the laser beam LB in accordance with document reproduction color material gradation data of a predetermined color.
[0042]
By the way, inside the tandem type digital color printer and the copying machine main body 1, as shown in FIGS. 2 and 3, four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are provided. The two image forming units 13Y, 13M, 13C, and 13K are arranged in parallel at regular intervals in the horizontal direction.
[0043]
These four image forming units 13Y, 13M, 13C, and 13K are all configured in the same manner, and roughly divided, a photosensitive drum 15 as an image carrier that is rotationally driven at a predetermined speed, and the photosensitive drum. A charging roll 16 for primary charging that uniformly charges the surface of 15, and an ROS 14 as an image exposure device that forms an electrostatic latent image by exposing an image corresponding to a predetermined color on the surface of the photosensitive drum 15. And a developing device 17 that develops the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 15 with toner of a predetermined color, and a cleaning device 18 that cleans the surface of the photosensitive drum 15.
[0044]
As shown in FIGS. 2 and 3, the ROS 14 is configured in common to the four image forming units 13Y, 13M, 13C, and 13K, and uses four semiconductor lasers (not shown) to reproduce the color reproduction gradation material for each color. The laser beams LB-Y, LB-M, LB-C, and LB-K are emitted from these semiconductor lasers according to the gradation data. Of course, the ROS 14 may be individually configured for each of a plurality of image forming units. The laser beams LB-Y, LB-M, LB-C, and LB-K emitted from the semiconductor laser are irradiated to the rotary polygon mirror 19 through an f-θ lens (not shown), and deflected by the rotary polygon mirror 19. Scanned. The laser beams LB-Y, LB-M, LB-C, and LB-K deflected and scanned by the rotary polygon mirror 19 are scanned obliquely from below on the photosensitive drum 15 through a plurality of reflection mirrors (not shown). Exposed.
[0045]
As shown in FIGS. 2 and 3, the ROS 14 scans and exposes an image on the photosensitive drum 15 from below. Therefore, the ROS 14 includes four image forming units 13Y, 13M, There is a risk that the toner or the like may fall from the 13C, 13K developing device 17 or the like and be contaminated. Therefore, the periphery of the ROS 14 is hermetically sealed by a rectangular parallelepiped frame 20, and four laser beams LB-Y, LB-M, LB-C, and LB-K are placed on the upper portion of the frame 20, Transparent glass windows 21Y, 21M, 21C, and 21K as shield members are provided for exposure on the photosensitive drums 15 of the image forming units 13Y, 13M, 13C, and 13K. And these glass-made windows 21Y, 21M, 21C, and 21K are members located on the uppermost side in the optical path along the laser beam LB of the ROS 14 as the image exposure apparatus.
[0046]
From the IPS 12, the image of each color is provided to the ROS 14 provided in common to the image forming units 13Y, 13M, 13C, and 13K of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). Data is sequentially output, and the laser beams LB-Y, LB-M, LB-C, and LB-K emitted from the ROS 14 in accordance with the image data are scanned and exposed on the surface of the corresponding photosensitive drums 15 to statically. An electrostatic latent image is formed. The electrostatic latent images formed on the photosensitive drum 15 are respectively developed in yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) colors by the developing devices 17Y, 17M, 17C, and 17K. Developed as a toner image.
[0047]
The yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toner images sequentially formed on the photosensitive drums 15 of the image forming units 13Y, 13M, 13C, and 13K are as follows. On the intermediate transfer belt 25 disposed over the image forming units 13Y, 13M, 13C, and 13K, the images are transferred in multiple by the primary transfer roll 26. The intermediate transfer belt 25 is wound around the drive roll 27 and the backup roll 28 with a constant tension, and is driven by a drive roll 27 that is rotated by a dedicated drive motor (not shown) having excellent constant speed. The circuit is circulated at a predetermined speed in the direction of the arrow. As the intermediate transfer belt 25, for example, a flexible synthetic resin film such as PET is formed in a band shape, and both ends of the synthetic resin film formed in a band shape are connected by means such as welding, thereby endless A belt-shaped one is used.
[0048]
The yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toner images transferred onto the intermediate transfer belt 25 in a multiple manner are transferred to the backup roll 28 by a secondary transfer roll 29. The transfer sheet 30 that has been secondarily transferred onto the transfer sheet 30 by the pressure contact force and electrostatic force and onto which the toner images of these colors are transferred is conveyed to a fixing device 31 positioned above. The secondary transfer roll 29 is in pressure contact with the side of the backup roll 28 and is configured to secondary-transfer toner images of each color onto a transfer sheet 30 conveyed from below to above. The transfer paper 30 onto which the toner images of the respective colors are transferred is subjected to a fixing process with heat and pressure by a fixing device 31 and then discharged onto a discharge tray 33 provided on the upper portion of the main body 1 by a discharge roll 32. The
[0049]
As shown in FIGS. 2 and 3, the transfer sheet 30 has a predetermined size from a sheet feeding cassette 34, and is fed via a sheet conveying path 37 by a sheet feeding roller 35 and a pair of sheets separating and conveying rollers 36. Once conveyed to the registration roll 38, it is stopped. The transfer paper 30 supplied from the paper feed cassette 34 is sent to the secondary transfer position of the intermediate transfer belt 35 by a registration roll 38 that rotates at a predetermined timing.
[0050]
In the digital color printer and the copying machine, when full-color double-sided copying is performed, the transfer sheet 30 on which an image is fixed on one side is not directly discharged onto the discharge tray 33 by the discharge roll 32 but is illustrated. The conveyance direction is switched by the switching gate not to be conveyed, and the sheet is conveyed to the duplex conveyance unit 40 via the sheet conveyance roller pair 39. Then, in this double-sided conveyance unit 40, the transfer sheet 30 is conveyed again to the registration roll 38 with the front and back sides of the transfer paper 30 being reversed by a pair of conveyance rollers (not shown) provided along the conveyance path 41. After the image is transferred and fixed on the back surface of the transfer paper 30, it is discharged onto the discharge tray 33.
[0051]
2 and 3, 44Y, 44M, 44C, and 44K supply toners of predetermined colors to the developing devices 17 of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K), respectively. Each toner cartridge is shown.
[0052]
FIG. 4 shows the image forming units of the digital color printer and the copying machine. The four image forming units 13Y, 13M, 13C, and 13K of yellow, magenta, cyan, and black are all configured similarly as shown in FIG. 4, and these four image forming units 13Y. , 13M, 13C, and 13K, as described above, yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially formed at predetermined timings. As described above, the image forming units 13Y, 13M, 13C, and 13K for the respective colors are provided with the photosensitive drums 15, and the surfaces of these photosensitive drums 15 are uniformly formed by the charging rolls 16 for primary charging. Charged.
[0053]
Thereafter, the surface of the photosensitive drum 15 is scanned and exposed to an image forming laser beam LB emitted from the ROS 14 according to the image data, and an electrostatic latent image corresponding to each color is formed. The laser beam LB scanned and exposed on the photosensitive drum 15 is set so as to be exposed at a predetermined inclination angle α from an obliquely lower position slightly to the right side from directly below the photosensitive drum 15. The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 15 is converted into yellow, magenta, cyan, and black colors by the developing rolls 17a of the developing devices 17 of the image forming units 13Y, 13M, 13C, and 13K. The visible toner images are developed with toner, and these visible toner images are sequentially transferred in multiple onto the intermediate transfer belt 25 by the charging of the primary transfer roll 26.
[0054]
Residual toner, paper dust, and the like are removed from the surface of the photosensitive drum 15 after the toner image transfer process by the cleaning device 18 to prepare for the next image forming process. The cleaning device 18 includes a cleaning blade 42, and the cleaning blade 42 removes residual toner, paper dust, and the like on the photosensitive drum 15. Further, the surface of the intermediate transfer belt 25 after the toner image transfer process is finished, as shown in FIGS. 2 and 3, the residual toner and paper dust are removed by the cleaning device 43, and the next image forming process. Prepare for. The cleaning device 43 includes a cleaning brush 43a and a cleaning blade 43b. The cleaning brush 43a and the blade 42 remove residual toner, paper dust, and the like on the intermediate transfer belt 25.
[0055]
5 and 6 show the developing device 17 used in each of the image forming units 13Y, 13M, 13C, and 13K. As shown in FIGS. 5 and 6, the developing device 17 is a developing device having a two-component developer 46 composed of toners and carriers of the corresponding image forming units 13Y, 13M, 13C, and 13K. The structure is formed by a developing roll 48 as a developer carrier disposed on the photosensitive drum 15 side of the developing device housing 47, a first auger (first conveying member) 50 as a conveying member, A second auger (second conveying member) 51 and a blade 52 for regulating the layer thickness of the developer 46 conveyed by the developing roll 48 are provided.
[0056]
The first auger 50 and the second auger 51 include a first developer transport path (first developer transport area) 60 and a second developer transport path (second developer transport area) 61 as developer transport areas. The first developer transport path 60 and the second developer transport path 61 are partitioned from each other by a partition plate 53. In this case, the developing roll 48 is composed of a developing sleeve (not shown) made of a nonmagnetic conductive member such as an aluminum alloy or stainless steel, and a magnet roll (not shown) arranged in a fixed state therein. .
[0057]
Further, in the developing device 17, a toner supply motor is rotated from a toner box configured separately from the developing device 17, and a replenishing auger (not shown) is used in FIG. As shown, a developer obtained by mixing a carrier in a predetermined color toner is supplied to one end 51 a of the second auger 51. The developer containing a large amount of toner supplied to the inside of the developing device 17 is agitated and mixed with the developer 46 while being conveyed along the longitudinal direction of the developing device 17 by the second auger 51. It passes to the other first auger 50 through a passage (second opening) 54 provided in the section. The developer 46 delivered to the first auger 50 is agitated and mixed with the developer 46 while being transported along the axial direction of the first auger 50, and a passage provided at the other end of the partition plate 53 ( The first auger 55 is supplied again to the second auger 51. As described above, the developer supplied into the developing device 17 is conveyed and stirred and mixed by the two augers 50 and 51 together with the developer 46 in the developing device 17 and charged with a predetermined polarity by the carrier. The toner is triboelectrically charged to the amount, conveyed to the developing roll 48, and used for developing the electrostatic latent image on the photosensitive drum 15.
[0058]
In the developing device 17, as shown in FIG. 6, a part of the deteriorated developer 46 is discharged at a predetermined timing from the discharge port 62 provided at the axial end of the first auger 50. Thus, a so-called trickle development method is employed that can extend the life of the developer. However, the present invention is not limited to a developing device that employs a trickle developing method, but can of course be applied to a developing device that employs a normal developing method.
[0059]
In this embodiment, a magnetic permeability sensor 56 that detects the toner concentration in the two-component developer 46 by the magnetic permeability is used as a concentration sensor that detects the toner concentration of the two-component developer 46 in the developing device 17. . 5 and 6, the magnetic permeability sensor 56 is located outside the second auger 51 of the developing device housing 47, and as shown in FIG. 6, the toner along the axial direction of the second auger 51. It is attached to the outer wall near the end opposite to the supply side 51a. As shown in FIG. 5, a mounting portion 57 for mounting a magnetic permeability sensor 56 is provided on the outer wall of the developing device housing 47. The attachment portion has a flat surface 57a on which the magnetic permeability sensor 56 is attached, and the magnetic permeability sensor 56 is attached to the flat surface 57a by screws or the like. The magnetic permeability sensor 56 detects the toner concentration by detecting the analog output voltage because, for example, the analog output voltage changes according to the toner concentration in the two-component developer 46.
[0060]
In this embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, the developer is temporarily placed on the partition wall 53 that partitions the developer transport paths 60 and 61 upstream from the magnetic permeability sensor 56 by a predetermined distance. Therefore, if the developer passes the predetermined amount, the developer transport path 61 is shortened without transporting a part of the developer transported in the developer transport path 61 in the direction of the magnetic permeability sensor 56. It is comprised so that it may convey.
[0061]
Specifically, as shown in FIGS. 7 and 8, in order to shorten the second developer transport path 61, a shortening in which the height of the wall is set lower than other regions in a certain region of the partition wall 53. A path portion 70 (auxiliary opening) is provided. The second developer transport path 61 shortens the developer transport path 61 so that the developer 46 is brought close to the developing roll, that is, the developer 46 transported through the developer transport path 61 is normal. It is configured to be supplied to the developing roll 48 through a shorter conveyance path 70 than in the state of FIG.
[0062]
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 9, the rotation axis of the second auger 51 includes a large-diameter portion 510b having a relatively large diameter in the axial direction and a small-diameter portion 510s having a relatively small diameter. I have. The large-diameter portion 510b is provided in a portion facing the magnetic permeability sensor 56 and facing the shortened path portion 70 in the attached state. More specifically, the axial length of the large-diameter portion 510 is larger than the axial length of the shortening path portion 70 on the upstream side and the downstream side in the transport direction of the developer 46, respectively. (Shape) is designed to be larger than one pitch.
[0063]
The shortening path portion 70 is formed on the upstream side of the permeability sensor 56 about one pitch of the conveying blades of the second auger 51 over the length of about one pitch of the conveying blades of the second auger 51. Of course, the position, length, and depth of the shortening path 70 are appropriately set and can be variously changed.
[0064]
In the above-described configuration, in this embodiment, even in the developing device configured to supply and discharge the developer including the carrier as described below, the toner density is adjusted even when the amount of the developer changes. It is possible to detect with high accuracy.
[0065]
That is, in the developing device 17, as shown in FIGS. 5 and 6, the developer 46 accommodated in the developing device housing 47 is circulated in the developer transport paths 60 and 61 by the augers 50 and 51. The toner and the carrier in the developer 46 are sufficiently agitated while being conveyed, and the toner is frictionally charged to a predetermined polarity and charge amount. While the developer 46 is conveyed by the auger 51, the developer 46 is supplied to the developing roll 48 via the developer conveying paddle 49, and the photosensitive drum 15 is fed by the developer 46 on the developing roll 48. The electrostatic latent image formed thereon is developed. In the developing device 17, the toner in the developer 46 accommodated in the developing device housing 47 is gradually consumed along with the developing process. The toner concentration in the developer 46 accommodated in the developing device housing 47 is detected by a magnetic permeability sensor 56, and when the toner concentration in the developer 46 falls below a predetermined value, a toner replenishing device (not shown). Thus, the toner is supplied into the developing device housing 47 as a new developer together with the carrier having a predetermined concentration.
[0066]
At this time, toner is supplied as a new developer together with a carrier having a predetermined concentration into the developing device housing 47, and the toner concentration increases and the amount of the developer 46 increases. The new developer supplied into the developing device housing 47 is agitated with the developer 46 accommodated in the developing device housing 47 while being conveyed by the second auger 51. At this time, the developer 46 conveyed by the second auger 51 is on the second developer conveyance path 61 and upstream of the magnetic permeability sensor 56 while moving along the second developer conveyance path 61. When the developer 46 temporarily passes a predetermined amount or more in a certain area, the developer 46 is not transported in the direction of the magnetic permeability sensor 56, but the second developer is transported. The path 61 is shortened by the short-circuit path 70 and is transported to the first developer transport path 60 side.
[0067]
Therefore, even if the amount of the developer 46 in the developing device housing 47 is large or small by supplying a new developer into the developing device housing 47, FIG. As shown in (b), the developer 46 exceeding the predetermined amount is conveyed through the conveyance path shortened by the notch, so that the amount of the developer 46 reaching the toner density sensor is always It becomes constant.
[0068]
Moreover, even when the amount of the developer is large or small, the density of the developer is such that the upper layer portion is low and the lower layer portion is high on the toner (developer) supply side. While the developer 46 is transported through the second developer transport path 61 by the second auger 51, the developer 46 more than a predetermined amount is transported through the shortened transport path and is supplied to the toner density sensor. Therefore, the amount of the developer 46 reaching the magnetic permeability sensor 56 is always constant, but at the same time, the density of the developer 46 becomes substantially constant. Therefore, the toner concentration in the developer 46 can be accurately detected by the magnetic permeability sensor 56.
[0069]
Further, due to the presence of the large diameter portion 510b, the developer 46 is raised at least in the vicinity of the shortening path 70, and the height of the developer 46 in the second developer transport path 61 is higher than that of the first developer transport path 60. Higher than that. Therefore, the height difference of the developer 46 occurs around the shortening path 70, and the subflow of the developer 46 can be stably formed via the shortening path 70. The height difference of the developer 46 is not caused by the developer 46 staying in the second developer transport path 61, so that the developer 46 is not excessively stressed and, in addition, the second development. Strict accuracy is not required for the components constituting the agent transport path 61 and the second auger 51.
[0070]
◎ Experimental example
Next, the inventors made a prototype of the developing device 17 as shown in FIGS. 5 to 9 and changed the amount of the developer 46 accommodated in the developing device housing 47 by changing the type of toner while keeping the toner density constant. An experiment was conducted to confirm how the output voltage of the toner density sensor 56 changes when the toner density sensor 56 is changed. This experiment was carried out using three types of developers 46, which were uniformly mixed with toner concentrations (TC) of 5.5%, 8.5%, and 11.4%, respectively.
[0071]
FIG. 11 shows the results of the above experiment. As can be seen from FIG. 11, even in the developer 46 of each toner density (TC), there is a region where the output voltage of the toner density sensor does not change even if the amount of the developer 46 changes. That is, when the amount of the developer 46 in the developing device housing 47 becomes a certain amount or more, the effect of the subflow due to the notch 70 provided in the partition wall 53 appears, regardless of the amount of the developer 46 in the developing device housing 47. Further, it can be seen that the toner concentration in the developer 46 can be accurately detected by the toner concentration sensor.
[0072]
Since the amount of the developer in which the subflow effect appears is considered to be determined by the volume of the developer, the straight line L connecting the points where the subflow effect appears in the developer of each toner concentration is a virtual equal volume. It is considered a line.
[0073]
Also, in FIG. 11, a virtual isovolume line L2 with a larger developer amount is determined by the upper limit value of the developer amount at which the deteriorated developer is discharged in the trickle development method. In the trickle developing method, the developer having a larger amount of developer than the virtual isovolume line L2 is discharged in the trickle developing method. Therefore, if the trickle discharge speed is sufficiently high, the developer that does not actually exist is discharged. It becomes an area of quantity.
[0074]
By the way, in the developing device 17, for example, in an initial state (at the time of shipment from the factory), a predetermined amount of developer (in this example, a toner concentration of 8.5%, 320 g) is stored in the developing device housing 47, that is, startup. A developer amount is accommodated.
[0075]
When the use of the developing device 17 is started from the start-up developer amount and is maintained at the same toner concentration as that of the start-up developer, the carrier is replenished together with the use of the toner. As shown in FIG. 11, the developer reaches the standard control point of the intersection with the equivolume line L2, which is the trickle discharge line, and the developer is discharged from the developing device by the trickle. The amount stabilizes without increasing. In other words, there are continuous cases where different developer amounts (volume / density) occur at the same developer concentration, but in the developing device applied with the present invention, the output of the density sensor does not change due to the increase or decrease of the developer. Therefore, the toner density can be accurately controlled.
[0076]
In addition, when the developer amount (volume / density) is different at the same developer concentration as described above, it is not limited to startup. For example, assume that the toner density is controlled by the standard control. Here, let us consider a case where the control density of the developer density is changed due to a change in environment or a change in the state of the developer. If the developer is in a state in which the density of the print is very easy to come out and the toner density to be controlled is changed from 8.5% to 5.5%, the change in the weight of the toner in the developer is 3%. Therefore, the weight hardly changes, but the volume changes greatly due to the difference in specific gravity with the carrier. That is, the volume is much smaller than the volume discharged by the trickle. When continuously controlled with this toner concentration, the carrier is replenished as the toner is used as in the start, and the amount of developer in the developing device gradually increases. That is, in this case as well, there are cases where the developer density differs with the same toner concentration. In this way, even in normal use, in the trickle development method, there are cases where the developer amount differs with the same toner concentration, and therefore the output of the toner concentration sensor does not change depending on the developer amount (volume / density). It is very heavy to control the concentration accurately.
[0077]
In FIG. 11, it is assumed that the rapid change in toner density is about 3%. If it is necessary to allow a greater change in toner density, a design is required in which the output of the density sensor does not change over a wider developer amount region.
[0078]
Based on this isovolume line and the data shown in FIG. 11, the conditions under which the developer flow of the developing device used in the experiment, and hence the developing device used in the image forming apparatus, is established as a system are as follows. become.
[0079]
{Circle around (1)} A flat output with respect to the developer amount is obtained over the entire area of the toner density used in the developer amount region which is considered to change in the developing device. That is, in the region where the developer amount is smaller than the developer minimum volume line L1, when the toner concentration is 5.5% and 8.5%, the output voltage of the toner concentration sensor decreases as the developer amount decreases. Therefore, since the effect of the subflow of the present invention is not obtained in this region, this region is not very desirable for determining an accurate toner density. However, it is possible to shift the developer minimum volume line L1 to the side where the developer amount is small by appropriately setting the depth of the notch 70 provided in the partition wall 53.
[0080]
(2) The layer can be formed without any problem with the minimum developer amount. That is, it is necessary that the toner can be sufficiently frictionally charged with a minimum developer amount in the developing device, and a layer can be formed on the developing roll without any problem.
[0081]
(3) The trickle discharge speed must be sufficiently fast unless there is a sufficient capacity in the developing device. That is, when the developer discharging speed by the trickle developing method is slow, when the amount of the developer 46 in the developing device housing 47 exceeds a certain amount, the effect of the subflow cannot be sufficiently obtained, and the toner density sensor Since a predetermined amount or more of developer may be conveyed to the side, the trickle discharge speed needs to be sufficiently fast. However, if there is a sufficient margin in the capacity of the developing device and the effect of the subflow is always ensured, the trickle discharge speed may be slow to some extent.
[0082]
(4) The startup developer amount is larger than the minimum developer volume line. In other words, if the amount of developer at the start-up when the development device is started is not larger than the developer minimum volume line, the effect of the subflow according to the present invention cannot be obtained, and a detection error occurs in the toner density sensor. It is necessary that the amount of developer is larger than the minimum developer volume line.
[0083]
By realizing such a developer flow, it is possible to provide a developing device that can detect a stable and accurate toner concentration even if the amount of developer in the developing device 17 changes.
[0084]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, a low-cost developing device that can provide a high-precision toner density detection by providing a difference in the height of the developer in the vicinity of the shortened conveyance path without retaining the developer. Can be offered at.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a developing device according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a color printer as an image forming apparatus to which a developing device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 3 is a block diagram showing a color copying machine as an image forming apparatus to which a developing device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 4 is a block diagram showing an image forming unit of a color printer and a copying machine as an image forming apparatus to which a developing device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 5 is a block diagram showing a developing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a developing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an external perspective view showing the developing device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing a main part of the developing device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing a second auger of the developing device according to the embodiment of the present invention.
FIGS. 10A and 10B are explanatory views showing the operation of the developing device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a graph showing an operating state of the developing device according to the embodiment of the present invention.
FIGS. 12A and 12B are configuration diagrams showing a conventional developing device, respectively.
FIGS. 3A and 3B are explanatory views showing the operation of a conventional developing device, respectively.
FIG. 14 is a schematic diagram showing a developing device already proposed by the applicant.
FIGS. 15A and 15B are schematic views showing the operation of the developing device shown in FIG. 14, respectively.
FIG. 16 is a graph showing output voltages of the developing device shown in FIG. 14 and the density sensor of the developing device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 01 ... Developer carrier, 02 ... Developer, 03 ... Conveying member, 03a ... First conveying member, 03b ... Second conveying member, 04 ... Developer conveying area, 04a ... First developer conveying area, 04b ... First Two developer transport areas, 05 ... density sensor, 031 b ... large diameter part, 031 s ... small diameter part, 07 a ... first opening, 07 b ... second opening, 06 ... auxiliary opening

Claims

A developer transport area in which the developer is filled, a transport member that is provided in the developer transport area and transports the developer by rotating, and a density sensor that measures the toner density in the developer transport area A developing device comprising:
The conveying member has a rotating shaft and a helical shape formed on the rotating shaft,
The axis of rotation have at least the large diameter portion which faces with the concentration sensor and a small diameter portion diameter than the large-diameter portion in the axial direction,
The developer transport region includes a first developer transport region facing the developer carrier, and a second developer transport region that is separated from the developer carrier and is in contact with the first developer transport region.
The transport member is provided in the first developer transport region and transports the developer in one direction. The transport member is transported in the second developer transport region and transports the developer in the other direction. A second conveying member that
At one end of these first and second developer transport areas, a first opening through which the developer moves from the first developer transport area to the second developer transport area is provided. The other end of the developer transport area includes a second opening through which the developer moves from the second developer transport area to the first developer transport area.
Auxiliary opening for moving a part of the developer to the first developer transport area before reaching the second opening when the developer is transported by the second transport means more than the planned amount Between the first opening and the second opening,
The developing device according to claim 1, wherein the density sensor is provided in a second developer transport region, downstream of the auxiliary opening in the developer transport direction and upstream of the second opening .

When a larger amount of developer is transported in a part of the developer transport area and upstream of the density sensor in the developer transport direction than a predetermined amount, a part of the developer The developing device according to claim 1, wherein the developer is transported by shortening the developer transport region without being transported to the density sensor side.

3. The developing device according to claim 1, wherein at least in the auxiliary opening, the height of the developer in the first developer transport region is lower than the height of the developer in the second developer transport region. .

The first developer conveying region, said second developer conveying region and the same height position, or according to any one of claims 1 to 3 provided at a position higher than the second developer conveying area Development device.