JP2006243456A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像部内に収容された現像剤の流速が大きく変動する場合であっても、トナー濃度検知センサで検知した検知結果と実際のトナー濃度との差異が少なくて、トナー補給過多によるトナー飛散、キャリア飛散、地肌汚れや、トナー補給不足による画像濃度低下、キャリア付着が生じることのない画像形成装置を提供する。
【解決手段】 センサ出力補正手段４６は、認識手段４６が現像剤Ｇの流速変化を認識したときの現像剤Ｇのトナー濃度に基いてトナー濃度検知センサ４０の出力補正量を可変する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤のトナー濃度を検知しながら現像工程をおこなう画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、現像部内に収容された現像剤のトナー濃度をトナー濃度検知センサによって検知して、その検知結果（出力）に基づいて現像部内に新しいトナーを補給する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

詳しくは、感光体ドラム等の像担持体に形成された静電潜像を現像する現像部には、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（外添剤等を含有する場合も含む。）が収容されている。そして、現像部における現像能力を維持するために、現像剤のトナー濃度（現像剤中のトナーの割合である。）が所定範囲になるように制御する。すなわち、磁気センサ、光学センサ等のトナー濃度検知センサによって現像部内の現像剤のトナー濃度を直接的又は間接的に検知して、そのセンサ出力に応じて適宜に現像部内にトナーを補給する。

特に、磁気センサは、現像部内における現像剤の透磁率変化からトナー濃度を直接的に検知できるトナー濃度検知手段として多く用いられている。具体的に、現像剤のトナー濃度が低いとき、センサ近傍のキャリア量が増加するために、透磁率が高くなってセンサ出力が上昇する。これに対して、現像剤のトナー濃度が高いとき、センサ近傍のキャリア量が減少するために、透磁率が低くなってセンサ出力が下降する。

一方、画像形成装置においては、画像形成の速度（像担持体の駆動速度）が異なる複数の制御モードを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
具体的に、高画質モードは、像担持体の駆動速度が通常時よりも遅くなるように切り替えて、解像度を上げることで（例えば、６００ｄｐｉから１２００ｄｐｉへの変更である。）、出力画像の高画質化を図るものである。
厚紙モードは、記録媒体の搬送速度と像担持体の駆動速度とが通常時よりも遅くなるように切り替えて、定着工程で厚紙に供給する熱量が不足するのを抑止するものである。

また、カラー画像形成装置におけるモノクロモード（単色モード）は、像担持体の駆動速度がフルカラーモードよりも速くなるように切り替えて、出力画像の生産性向上を図るものである。
このような複数の制御モードの切替時には、像担持体の駆動速度の切り替えと同時に、現像部における現像剤担持体及び搬送部材の駆動速度の切り替えもおこなわれる場合が多い。したがって、このような場合には、現像部内を流動する現像剤の流速も変動してしまうことになる。

特許文献１、特許文献２等には、制御モードの切り替えにともない現像部内の現像剤に流速変化が生じても制御モードごとに安定したトナー濃度制御をおこなうことを目的として、制御モードごとにトナー濃度検知センサの出力を補正する技術が開示されている。

特開２００４−１１７８９５号公報 特開２０００−２２７７０８号公報

上述した従来の画像形成装置は、トナー濃度検知センサで検知した検知結果（トナー濃度）が実際のトナー濃度と異なって、トナー補給過多によるトナー飛散、キャリア飛散、地肌汚れや、トナー補給不足による画像濃度低下、キャリア付着が生じることがあった。

具体的に、磁気センサは、流動している状態の現像剤のトナー濃度を検知するものであって、現像剤の流動状態によって出力が大きく変化することがあった。磁気センサのセンサ出力はセンサ近傍で流動するキャリア量（透磁率）によって決定されるため、厳密には、現像剤が安定して流動していなかったり、キャリアの劣化によって現像剤の流動性が変わったり、トナーの帯電電荷量の変動によって現像剤の嵩密度が変化したりすることによっても、センサの出力特性が崩れてしまうことがあった。したがって、制御モードの切り替えをおこなう場合には、現像剤の流速が大きく変動してしまうために、トナー濃度が等しくてもセンサ出力が大きく異なってしまい、トナー濃度制御不良が無視できないものになっていた。

このような不具合は、光学センサをトナー濃度検知センサとして用いた場合にも同様に生じていた。すなわち、光学センサは、流動している状態の現像剤のトナー濃度を現像剤に対する光学的反射濃度によって検知するものであって、現像剤の流動状態によって出力が大きく変化することがあった。

一方、上述の特許文献１、特許文献２等では、制御モードごとにトナー濃度検知センサの出力補正量を定めて、制御モードが切り替えられたときにその固定化された出力補正量に基いて磁気センサの出力を補正しているために、上述の不具合を解決する効果がある程度期待できる。
しかし、特許文献１、特許文献２等では、現像剤のトナー濃度が、経時に大きく変動したり、環境変動や出力画像の画像面積によって大きく変動したりした場合等には、上述の出力補正をおこなっても充分にトナー濃度制御不良を抑止することができなかった。すなわち、特許文献１、特許文献２等における磁気センサの出力補正では、トナー濃度が比較的狭い範囲で安定している場合を除いて、充分なトナー濃度制御ができなかった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、現像部内に収容された現像剤の流速が大きく変動する場合であっても、トナー濃度検知センサで検知した検知結果と実際のトナー濃度との差異が少なくて、トナー補給過多によるトナー飛散、キャリア飛散、地肌汚れや、トナー補給不足による画像濃度低下、キャリア付着が生じることのない画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、トナー及びキャリアを有する現像剤を装置内に収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、前記現像部内を流動する前記現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサと、前記トナー濃度検知センサの出力に基いて前記現像部内に新しいトナーを補給するトナー補給手段と、前記現像部内を流動する前記現像剤の流速変化を認識する認識手段と、前記認識手段の認識結果に基いて前記トナー濃度検知センサの出力を補正するセンサ出力補正手段と、を備え、前記センサ出力補正手段は、前記認識手段が前記現像剤の流速変化を認識したときの当該現像剤のトナー濃度に基いて前記トナー濃度検知センサの出力補正量を可変するものである。

また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記センサ出力補正手段は、前記認識手段が前記現像剤の流速変化を認識したときの当該現像剤のトナー濃度が高いときに、当該トナー濃度が低いときよりも、前記トナー濃度検知センサの出力補正量を大きく可変するものである。

また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記トナー濃度検知センサの出力補正量を可変する程度は、前記現像剤の流動度によって定められるものである。

また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項３に記載の発明において、前記トナー濃度検知センサの出力補正量を可変する程度は、前記現像剤の流動度が大きいときに、当該流動度が小さいときよりも、大きく定められるものである。

また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記現像部は、前記像担持体に対向するとともに前記現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体の駆動に連動して駆動されるとともに前記現像剤を搬送する搬送部材と、を備え、前記認識手段は、前記現像剤担持体及び前記搬送部材の駆動速度の変化によって前記現像剤の流速変化を認識するものである。

また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項５に記載の発明において、前記像担持体の駆動速度を可変する制御モードを複数備え、前記現像剤担持体及び前記搬送部材は、前記像担持体の駆動に連動して駆動され、前記認識手段は、前記制御モードの切替によって前記現像剤の流速変化を認識するものである。

また、請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項６に記載の発明において、前記複数の制御モードを、モノクロモード、フルカラーモード、厚紙モード、高画質モード、のうち少なくとも２つとしたものである。

また、請求項８記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記トナー濃度検知センサを、前記現像剤の透磁率によってトナー濃度を検知する磁気センサとしたものである。

また、請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記トナーは、平均粒径が３〜８μｍの範囲内になるように形成されたものである。

また、請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項９のいずれかに記載の発明において、前記トナーは、平均粒径が３０〜１６０ｎｍの範囲内になるように形成された無機微粒子が添加されたものである。

また、請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記キャリアは、重量平均粒径が２０〜６０μｍの範囲内になるように形成されたものである。

また、請求項１２記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記現像部を複数備え、前記複数の現像部ごとに、前記トナー濃度検知センサと、前記トナー補給手段と、前記認識手段と、前記センサ出力補正手段と、を備えたものである。

本発明は、現像部内における現像剤の流速変化を認識したときのトナー濃度に基いて、トナー濃度検知センサの出力補正量を可変している。これによって、現像部内に収容された現像剤の流速が大きく変動する場合であっても、トナー濃度検知センサで検知した検知結果と実際のトナー濃度との差異が少なくて、トナー補給過多によるトナー飛散、キャリア飛散、地肌汚れや、トナー補給不足による画像濃度低下、キャリア付着が生じることのない画像形成装置を提供することができる。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部（露光部）、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応したプロセスカートリッジ、２１は各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、２２は感光体ドラム２１上を帯電する帯電部、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫは感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する現像装置（現像部）、２４は感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２７に転写する転写バイアスローラ、２５は感光体ドラム２１上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。

また、２７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、２８は中間転写ベルト２７上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する第２転写バイアスローラ、２９は中間転写ベルト２７上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部、３０は４色カラーのトナー像が転写された記録媒体Ｐを搬送する搬送ベルト、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫは各現像装置２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫに各色のトナーを補給するトナー補給部、５１は原稿Ｄを原稿読込部５５に搬送する原稿搬送部、５５は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部（スキャナ）、６１は転写紙等の記録媒体Ｐが収納される給紙部、６６は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着部を示す。

ここで、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電部２２、クリーニング部２５が、一体化されたものである。そして、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、装置本体１に対して所定の交換サイクルにて交換される。同様に、各現像装置２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫも、現像剤の寿命等に基いて、装置本体１に対して所定の交換サイクルにて交換される。
各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにおける感光体ドラム２１上では、それぞれ、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像形成がおこなわれる。

以下、画像形成装置における、通常時（フルカラーモード時）の画像形成動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部５１の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部５５のコンタクトガラス５３上に載置される。そして、原稿読込部５５で、コンタクトガラス５３上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部５５は、コンタクトガラス５３上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部（不図示である。）で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの感光体ドラム２１上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム２１は、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム２１の表面は、帯電部２２との対向位置で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム２１上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー３に入射して反射した後に、レンズ４、５を透過する。レンズ４、５を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー６〜８で反射された後に、紙面左側から１番目のプロセスカートリッジ２０Ｙの感光体ドラム２１表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー３により、感光体ドラム２１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部２２にて帯電された後の感光体ドラム２１上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー９〜１１で反射された後に、紙面左から２番目のプロセスカートリッジ２０Ｍの感光体ドラム２１表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー１２〜１４で反射された後に、紙面左から３番目のプロセスカートリッジ２０Ｃの感光体ドラム１２表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー１５で反射された後に、紙面左から４番目のプロセスカートリッジ２０ＢＫの感光体ドラム２１表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、それぞれ、現像装置２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫとの対向位置に達する。そして、各現像装置２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫから感光体ドラム２１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム２１上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、中間転写ベルト２７との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト２７の内周面に当接するように転写バイアスローラ２４が設置されている。そして、転写バイアスローラ２４の位置で、中間転写ベルト２７上に、感光体ドラム２１上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される（第１転写工程である。）。

そして、第１転写工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、クリーニング部２５との対向位置に達する。そして、クリーニング部２５で、感光体ドラム２１上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１における一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム２１上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト２７表面は、図中の矢印方向に走行して、第２転写バイアスローラ２８の位置に達する。そして、第２転写バイアスローラ２８の位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト２７上のフルカラーの画像が２次転写される（第２転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト２７表面は、中間転写ベルトクリーニング部２９の位置に達する。そして、中間転写ベルト２７上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部２９に回収されて、中間転写ベルト２７上の一連の転写プロセスが完了する。

ここで、第２転写バイアスローラ２８位置の記録媒体Ｐは、給紙部６１から搬送ガイド６３、レジストローラ６４等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部６１から、給紙ローラ６２により給送された転写紙Ｐが、搬送ガイド６３を通過した後に、レジストローラ６４に導かれる。レジストローラ６４に達した記録媒体Ｐは、中間転写ベルト２７上のトナー像とタイミングを合わせて、第２転写バイアスローラ２８の位置に向けて搬送される。

その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルト３０により、定着部６６に導かれる。定着部６６では、加熱ローラ６７と加圧ローラ６８とのニップにて、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラ６９によって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

ここで、本実施の形態の画像形成装置は、ユーザーが操作部で選択可能（切替可能）な複数の制御モードが設定されている。具体的には、上述のフルカラーモード（通常時のモード）の他に、モノクロモード、厚紙モード、高画質モードが切替可能に設定されている。
モノクロモードは、ブラック単色で画像形成をおこなう場合に選択されるもので、フルカラーモード時よりも感光体ドラム２１の回転速度（駆動速度）が速くなるように制御される（高速化される。）。
厚紙モードは、記録媒体Ｐの厚みが所定範囲を超える場合に選択されるものであって、フルカラーモード時よりも感光体ドラム２１の回転速度（駆動速度）が遅くなるように制御される（低速化される。）。
高画質モードは、出力画像の解像度を上げる場合に選択されるものであって、フルカラーモード時よりも感光体ドラム２１の回転速度が遅くなるように制御される（低速化される。）。

このように、上述した複数の制御モードは感光体ドラム２１の回転速度がそれぞれ異なるために、制御モードの切り替えをおこなうと、後述する現像ローラ２３ａ（現像剤担持体）や搬送スクリュ２３ｂ、２３ｃ（搬送部材）の回転速度（駆動速度）も変化してくる。これは、現像部２３の現像能力を一定に維持するために、制御モードが切り替わっても、現像領域における感光体ドラム２１と現像ローラ２３ａとの線速比や、現像ローラ２３ａと搬送スクリュ２３ｂ、２３ｃとの線速比が変わらないように設定されているためである。すなわち、現像ローラ２３ａ及び搬送スクリュ２３ｂ、２３ｃの駆動速度は、感光体ドラム２１の駆動速度の変動に連動することになる。

したがって、制御モードの切り替えがおこなわれた場合には、現像部２３内に収容された現像剤Ｇの流速（搬送スクリュ２３ｂ、２３ｃの駆動速度で定まるものである。）も変動することになる。具体的に、感光体ドラム２１、現像ローラ２３ａ、搬送スクリュ２３ｂ、２３ｃの駆動速度（回転数）がフルカラーモードに比べて高まるモノクロモードでは、現像剤Ｇの流速が高くなる。これに対して、感光体ドラム２１、現像ローラ２３ａ、搬送スクリュ２３ｂ、２３ｃの駆動速度がフルカラーモードに比べて低くなる厚紙モード及び高画質モードでは、現像剤Ｇの流速が低くなる。

図２及び図３にて、画像形成装置の作像部について詳述する。図２は作像部を示す断面図であり、図３はその現像装置を示す長手方向（図２の紙面垂直方向である。）の断面図である。
なお、装置本体１に設置される４つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーＴの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及び現像装置及びトナー補給部における符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ）を省略して図示する。

図２に示すように、プロセスカートリッジ２０には、主として、像担持体としての感光体ドラム２１と、帯電部２２と、クリーニング部２５とが、ケース２６に一体的に収納されている。クリーニング部２５には、感光体ドラム２１に当接するクリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂが設置されている。

現像装置２３は、主として、感光体ドラム２１に対向する現像剤担持体としての現像ローラ２３ａと、現像ローラ２３ａに対向する第１搬送部材としての第１搬送スクリュ２３ｂと、仕切部材２３ｅを介して第１搬送スクリュ２３ｂに対向する第２搬送部材としての第２搬送スクリュ２３ｃと、現像ローラ２３ａに対向するドクターブレード２３ｄと、トナー濃度検知センサとしての磁気センサ４０と、で構成される。

また、現像装置２３には、仕切部材２３ｅで隔絶された第１現像剤収容部２３ｇと第２現像剤収容部２３ｈとが設けられている。図３を参照して、第１現像剤収容部２３ｇと第２現像剤収容部２３ｈとは長手方向両端部（仕切部材２３ｅが介在しない範囲である。）で連通して、現像剤の循環経路を形成している。第１現像剤収容部２３ｇには、現像ローラ２３ａ、第１搬送スクリュ２３ｂ、ドクターブレード２３ｄ、が配設されている。第２現像剤収容部２３ｈには、第２搬送スクリュ２３ｃ、磁気センサ４０、が配設されている。

図３を参照して、現像ローラ２３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネット２３ａ１と、マグネット２３ａ１の周囲を回転するスリーブ２３ａ２と、で構成される。マグネット２３ａ１によって現像ローラ２３ａ（スリーブ２３ａ２）上に複数の磁極（主極、搬送極、汲み上げ極、剤切り極等である。）が形成される。駆動部４５によって回転駆動される現像ローラ２３ａ（スリーブ２３ａ２）は、上述したように、制御モードの切り替えがあっても、感光体ドラム２１に対する線速比が一定（例えば、線速比２．０である。）になるように制御される。

現像領域における現像ローラ２３ａと感光体ドラム２１とのギャップ（現像ギャップ）は、０．３±０．０５ｍｍとなるように設定されている。現像ローラ２３ａとドクターブレード２３ｄとのギャップ（ドクターギャップ）は、０．５±０．０４ｍｍとなるように設定されている。ドクターブレード２３ｄは、ＳＵＳ材料で形成されている。

第１搬送スクリュ２３ｂは、直径が６ｍｍの軸部に外径が１４ｍｍの羽根が１６ｍｍピッチで螺旋状に形成されたものである。第２搬送スクリュ２３ｃは、第１搬送スクリュ２３ｂとほぼ同等に形成されている。駆動部４５によって現像ローラ２３ａとともに回転駆動される搬送スクリュ２３ｂ、２３ｃは、上述したように、制御モードの切り替えがあっても、感光体ドラム２１（又は現像ローラ２３ａ）に対する線速比が一定になるように制御される。

現像装置２３内には、キャリアＣとトナーＴとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。
本実施の形態におけるトナーＴは、平均粒径が５．５μｍになるように形成されている。なお、トナーＴの平均粒径は、３〜８μｍの範囲になるように形成することが好ましい。トナーの平均粒径が３μｍよりも小さいときには、トナー像におけるトナー付着量が少なくなるために、後端白抜け、ハロー画像が発生し易くなってしまう。これに対して、トナーの平均粒径が８μｍよりも大きいときには、トナーが付着すべき潜像に対してトナーが忠実に付着しにくくなるために、出力画像の粒状性が低下してしまう。

このような小粒径のトナーＴを用いる場合には、高画質化が達成される反面、現像剤Ｇの流動度が大きくなってしまう。
ここで、流動度とは、ＪＩＳ・Ｚ２５０２「金属粉の流動度測定方法」に基いて測定されるものである。詳しくは、現像剤５０ｇを穴径５ｍｍの穴部を有するロートにセットして、その穴部から自重落下させた現像剤の流出が完了するまでの時間（現像剤流出時間）が流動度となる。したがって、流動度が小さい現像剤は流動性が良いものであって、流動度が大きい現像剤は流動性が悪いものである。
本実施の形態では、高画質化を向上するために流動度の大きい小粒径トナーＴを用いているために、後述するトナー濃度制御の効果が特に大きくなる。

また、トナーＴは、主として、結着樹脂、離型剤、着色剤で構成される。さらに、本実施の形態におけるトナーＴは、小粒径トナーがクリーニングブレード２５ａをすり抜けてクリーニングブレード２５ａが磨耗するのを防止するために、無機微粒子が添加されている。このような添加剤としての無機微粒子は、その平均粒径が３０〜１６０ｎｍの範囲内になるように形成されたものであって、上述の小粒径トナーＴを用いた場合であっても良好なクリーニング性を維持することができる。

また、本実施の形態において、現像剤Ｇ中のキャリアＣは、その重量平均粒径が２０〜６０μｍの範囲になるように形成されている。このような小粒径キャリアＣは、小粒径トナーＴがキャリア表面に接触する率（被覆率）を小さくするために必要である。すなわち、小粒径キャリアＣを用いることで、小径トナーＴの帯電不良が抑止されて、トナー飛散や出力画像（又は、感光体ドラム２１）上の地肌汚れを防止することができる。
しかし、このような小粒径キャリアＣを用いる場合には、上述の小粒径トナーＴの場合と同様に、現像剤Ｇの流動度が大きくなってしまう。本実施の形態では、高画質化を向上するために流動度の大きい小粒径キャリアＣを用いているために、後述するトナー濃度制御の効果が特に大きくなる。

先に述べた作像プロセスを、現像工程を中心にしてさらに詳しく説明する。
現像ローラ２３ａは、図２中の矢印方向に回転している。現像装置２３内の現像剤Ｇは、図３に示すように、間に仕切部材２３ｅを介在するように配設された第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃの矢印方向の回転によって、トナー補給部３２からトナー補給口２３ｆを介して補給されたトナーＴとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する（図３中の破線矢印方向の循環である。）。第１搬送部材としての第１搬送スクリュ２３ｂは現像剤Ｇを図３中の左側に搬送して、第２搬送部材としての第２搬送スクリュ２３ｃは現像剤Ｇを図３中の左側（第１搬送スクリュ２３ｂの搬送方向とは逆の方向である。）に搬送する。

そして、摩擦帯電してキャリアＣに吸着したトナーＴは、キャリアＣとともに現像ローラ２３ａ上に担持される。現像ローラ２３ａ上に担持された現像剤Ｇは、その後にドクターブレード２３ｄの位置に達する。そして、現像ローラ２３ａ上の現像剤Ｇは、ドクターブレード２３ｄの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム２１との対向位置（現像領域である。）に達する。

その後、現像領域において、現像剤Ｇ中のトナーＴが、感光体ドラム２１表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Ｌが照射された画像部の潜像電位（露光電位）と、現像ローラ２３ａに印加された現像バイアスとの、電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界によって、トナーＴが潜像に付着する。

その後、現像工程にて感光体ドラム２１に付着したトナーＴは、そのほとんどが中間転写ベルト２７上に転写される。そして、感光体ドラム２１上に残存した未転写のトナーＴが、クリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂによってクリーニング部２５内に回収される。

ここで、装置本体１に設けられたトナー補給手段としてのトナー補給部３２は、交換自在に構成されたトナーボトル３３と、トナーボトル３３を保持・回転駆動するとともに現像装置２３にフレッシュトナーＴを補給するトナーホッパ部３４と、で構成されている。また、トナーボトル３３内には、トナーＴ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。）が収容されている。また、トナーボトル３３の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。

なお、トナーボトル３３内のトナーＴは、現像装置２３内のトナーＴの消費にともない、トナー補給口２３ｆから現像装置２３内に適宜に補給されるものである。現像装置２３内のトナーＴの消費は、現像装置２３の第２搬送スクリュ２３ｃの下方に設置された磁気センサ４０（トナー濃度検知センサ）によって直接的に検知される。また、トナー補給口２３ｆは、第２搬送スクリュ２３ｃの長手方向（図３の左右方向である。）の一端であって、第２搬送スクリュ２３ｃの上方に設けられている。

このようなトナー濃度制御は、現像剤Ｇのトナー濃度（ＴＣ）が所定範囲内になるようにおこなわれるものである。具体的には、磁気センサ４０の出力（検知結果）が狙いのトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーＴの割合である。）の範囲に対応する出力値になるように、トナー補給部３２からトナー補給口２３ｆを介して現像装置２３にトナーが適宜に補給される。

以下、本実施の形態で特徴的な、トナー濃度制御について説明する。
まず、フルカラーモード、モノクロモード、厚紙モード、高画質モードのうちいずれかの制御モードが操作部４７で選択されると、その制御モードを認識手段としての制御部４６が認識する。すなわち、認識手段としての制御部４６は、現像装置２３内を流動する現像剤Ｇの流速変化を認識することになる。

その後、センサ出力補正手段としても機能する制御部４６は、制御モードの切り替えにともない、その制御モードに対応して磁気センサ４０の出力を補正する。この際、磁気センサ４０の出力補正量は、制御モードごとに固定化されるのではなく、制御モードが切り替えられたとき（現像剤の流速変化を認識したときである。）のトナー濃度に基いて定められる。

具体的には、制御モードが切り替えられたときに磁気センサ４０によってトナー濃度が検知される（又は、制御モードが切り替えられる直前のトナー濃度のデータが読み出される。）。そして、そのトナー濃度の大きさに応じて、磁気センサ４０の出力補正量が可変される。すなわち、同じ制御モード（例えば、モノクロモードである。）であっても、モード切替時のトナー濃度が異なる場合には、磁気センサ４０の出力補正量も異なることになる。詳しくは、トナー濃度が高いときには、トナー濃度が低いときよりも、磁気センサ４０の出力補正量が大きくなるように制御する。そして、補正した磁気センサ４０の出力に基いて、トナー補給部３２を制御する。

図４は、トナー濃度と磁気センサ４０のセンサ出力シフト量との関係を示すグラフである。図４において、実線Ｒ１は現像剤の流動度が小さい（流動性が良い）ときのトナー濃度とセンサ出力シフト量との関係を示し、実線Ｒ２は現像剤の流動度が大きい（流動性が悪い）ときのトナー濃度とセンサ出力シフト量との関係を示す。なお、センサ出力シフト量とは、モード切替時に磁気センサ４０の出力補正をおこなわなかった場合のセンサ出力の変化量である。

図４に示すように、現像剤の流動度の大きさに関わらず、トナー濃度が高くなるとセンサ出力シフト量も増加することがわかる。すなわち、現像剤のトナー濃度が経時、環境、画像面積等によって大きく変動した場合には、磁気センサ４０に対して必要な出力補正量も大きくなることになる。
したがって、モード切替時におけるトナー濃度が高いときには、トナー濃度が低いときよりも、磁気センサ４０の出力補正量が大きくなるように補正することで、精度の高いトナー濃度制御が可能になる。

なお、上述したトナー濃度によるセンサ出力シフト量の変動は、図４の実線Ｒ１とＲ２とを比較して、流動度が大きい現像剤を用いた場合に特に顕著にあらわれる。すなわち、流動度が大きい現像剤を用いた場合（本実施の形態のように小粒径トナー、小粒径キャリアを用いた場合等である。）には、トナー濃度の変化に対するセンサ出力シフト量の変化（グラフの勾配である。）が大きくなってしまう。

したがって、上述した磁気センサ４０の出力補正量を可変する程度は、現像剤の流動度によって定めることが好ましい。すなわち、現像剤の種類ごとに、トナー濃度とセンサ出力シフト量との関係を導いて、その関係に基いて出力補正量の可変制御をおこなうことが好ましい。具体的には、現像剤の流動度が大きいときには、現像剤の流動度が小さいときよりも、出力補正量を可変する程度が大きく定められる。これにより、上述した本実施の形態における効果が大きくなる。

図５は、本実施の形態の効果を示すグラフである。
図５において、縦軸はフルカラーモード時（中速時）における磁気センサ４０のセンサ出力を示し、横軸は厚紙モード時（低速時）における磁気センサ４０のセンサ出力を示す。また、実線Ｍ１は本実施の形態におけるトナー濃度制御（モード切替時のトナー濃度に基いて出力補正量を定めるものである。）をおこなったときのものであり、実線Ｍ２は従来のトナー濃度制御（モードごとに固定した出力補正量を定めるものである。）をおこなったときのものである。

図５に示すように、本実施の形態のトナー制御をおこなった場合には、実線Ｍ１に示すように、制御モード間のセンサ出力の差異がほとんどなくなる（勾配が１の破線Ｓに近似する。）。これにより、本実施の形態において、制御モードの切り替えや、そのときのトナー濃度の大小に関わらず、精度の高いトナー濃度制御が可能になることが確認された。

以上説明したように、本実施の形態によれば、現像装置２３内における現像剤Ｇの流速変化を認識したときのトナー濃度に基いて、磁気センサ４０の出力補正量を可変している。これによって、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇの流速が大きく変動する場合であっても、磁気センサ４０で検知した検知結果と実際のトナー濃度との差異が少なくて、トナー補給過多によるトナー飛散、キャリア飛散、地肌汚れや、トナー補給不足による画像濃度低下、キャリア付着の発生を抑止することができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置における作像部を示す断面図である。 現像装置を長手方向にみた断面図である。 トナー濃度と磁気センサ出力シフト量との関係を示すグラフである。 実施の形態の効果を示すグラフである。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ プロセスカートリッジ、
２１ 感光体ドラム（像担持体）、 ２２ 帯電部、
２３、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫ 現像装置（現像部）、
２３ａ 現像ローラ（現像剤担持体）、
２３ｂ 第１搬送スクリュ（第１搬送部材）、
２３ｃ 第２搬送スクリュ（第２搬送部材）、
３２、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫ トナー補給部（トナー補給手段）、
４０ 磁気センサ（トナー濃度検知センサ）、 ４５ 駆動部、
４６ 制御部（認識手段、センサ出力補正手段）、
４７ 操作部、
Ｇ ２成分現像剤（現像剤）、 Ｃ キャリア、 Ｔ トナー。

Claims (12)

1. トナー及びキャリアを有する現像剤を装置内に収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、
   前記現像部内を流動する前記現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサと、
   前記トナー濃度検知センサの出力に基いて前記現像部内に新しいトナーを補給するトナー補給手段と、
   前記現像部内を流動する前記現像剤の流速変化を認識する認識手段と、
   前記認識手段の認識結果に基いて前記トナー濃度検知センサの出力を補正するセンサ出力補正手段と、を備え、
   前記センサ出力補正手段は、前記認識手段が前記現像剤の流速変化を認識したときの当該現像剤のトナー濃度に基いて前記トナー濃度検知センサの出力補正量を可変することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記センサ出力補正手段は、前記認識手段が前記現像剤の流速変化を認識したときの当該現像剤のトナー濃度が高いときに、当該トナー濃度が低いときよりも、前記トナー濃度検知センサの出力補正量を大きく可変することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー濃度検知センサの出力補正量を可変する程度は、前記現像剤の流動度によって定められることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記トナー濃度検知センサの出力補正量を可変する程度は、前記現像剤の流動度が大きいときに、当該流動度が小さいときよりも、大きく定められることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記現像部は、前記像担持体に対向するとともに前記現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体の駆動に連動して駆動されるとともに前記現像剤を搬送する搬送部材と、を備え、
   前記認識手段は、前記現像剤担持体及び前記搬送部材の駆動速度の変化によって前記現像剤の流速変化を認識することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体の駆動速度を可変する制御モードを複数備え、
   前記現像剤担持体及び前記搬送部材は、前記像担持体の駆動に連動して駆動され、
   前記認識手段は、前記制御モードの切替によって前記現像剤の流速変化を認識することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記複数の制御モードは、モノクロモード、フルカラーモード、厚紙モード、高画質モード、のうち少なくとも２つであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記トナー濃度検知センサは、前記現像剤の透磁率によってトナー濃度を検知する磁気センサであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記トナーは、平均粒径が３〜８μｍの範囲内になるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記トナーは、平均粒径が３０〜１６０ｎｍの範囲内になるように形成された無機微粒子が添加されたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記キャリアは、重量平均粒径が２０〜６０μｍの範囲内になるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記現像部を複数備え、
    前記複数の現像部ごとに、前記トナー濃度検知センサと、前記トナー補給手段と、前記認識手段と、前記センサ出力補正手段と、を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置。
    

Images