JP2012155098A - トナー濃度検知装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一つの駆動源で複数の色の現像剤を攪拌する構成において、各色のトナー濃度を検知できるトナー濃度検知装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】所定色の現像剤を貯蔵する現像器と、現像器内で現像剤を攪拌する攪拌手段とを有するトナー濃度検知装置であって、攪拌手段は現像剤の複数の色にそれぞれ対応して複数備えられ、複数の攪拌手段にそれぞれ対応して複数のクラッチが備えられ、複数のクラッチには複数の攪拌手段に駆動力を与える一の駆動源が接続され、一の駆動源からの駆動力をクラッチ毎にオン／オフすることで、攪拌手段の駆動をそれぞれオン／オフする構成であり、クラッチ毎にオン／オフを順次行い、その際の、オン／オフを行ったクラッチに対応する攪拌手段のトルク又は攪拌手段に供給される電流の変化量をそれぞれ検知することで、複数の攪拌手段にそれぞれ対応した現像器毎に、現像剤のトナー濃度を検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電記録法や電子写真法により記録体上に形成された静電潜像を現像するために使用される現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知装置及び画像形成装置に関する。

画像形成に用いられる現像剤には、少なくともトナーとキャリアとを含む多成分現像剤と、トナーのみからなる一成分現像剤とがある。多成分現像剤の場合、画像濃度を一定に保つためには、キャリアに対するトナーの割合、すなわちトナー濃度を一定に保つ必要がある。一方、一成分現像剤の場合、トナーのみからなるので上記の意味におけるトナー濃度管理は必要ないが、トナーの絶対量が少なくなると、静電潜像に付着するトナーも少なくなるので、画像濃度を一定に保つためには、同様にトナー量を測定してトナー量を一定に保つ必要がある。

従来におけるトナー濃度又はトナー量検知の技術として、以下に示すいくつかの方法が知られている。

例えば光学的方法として、光源部と受光素子を用いて現像剤の光透過率又は光反射率等を検出することによってトナー濃度を検知し、その出力により現像剤へのトナー補給を制御する方法がある（例えば特許文献１、２参照）。しかしながら、このようなトナー濃度制御方法では、現像剤が粉体であるために光学系の光を妨げるような汚れが生じ易く、永続的に使用することが困難で実用性に乏しい。また、そのトナー量の検知は光学的手段によるため、装置が複雑になりやすいという欠点を有する。

また、例えば電気的方法や磁気的方法として、現像剤の透磁率の変化を検出してトナー濃度を検知し、その出力により現像剤へのトナー補給を制御するトナー濃度制御方法も提案されている（例えば特許文献３参照）。しかし、このようなトナー濃度制御方法では、環境、とりわけ湿度に大きく影響され、やはり実用性に乏しいと言われている。また、現像剤のキャリアが磁性キャリアの場合、現像剤の嵩密度がトナー濃度により変化することを利用し、現像剤の透磁率又は磁束等からトナー濃度をコイルのリアクタンスにより又はホール効果により検出して現像剤へのトナー補給を制御するトナー濃度制御方法がある（例えば特許文献４参照）。しかし、このようなトナー濃度制御方法でも、やはり温・湿度等によって大きく影響される場合があり、不安定であるばかりでなく現像能力を検知することができない。

また、現像剤中に従来の非磁性トナーの他に磁性粉を含んだトナーを何％か混入させるか、磁性粉を含んだトナーのみをキャリアと混合した現像剤を用い、この現像剤により規定電位の静電潜像を現像した後、その可視像中の磁性トナーの数量を磁気ヘッドにより検知して計数することにより初期の値と比較して全体のトナー量又はトナー濃度を検知するトナー濃度検知方法もある（例えば特許文献５参照）。十分な検出出力を得るためには、磁性トナーに含まれる磁性粉に残留磁気特性、すなわち保磁力の強い材料を用いなければならない。しかしながら、上述したトナー濃度検知方法では、保磁力が強いと均一画像を得るために攪拌混合しているうちに磁化された磁性トナー同士が集まって固まり、正常な画像形成および正確な計数ができない欠点がある。

また、上記以外にも以下のトナー濃度検知手段が考案されている。例えば、現像剤を攪拌する攪拌手段のトルク又は攪拌手段に供給される電流をトナー濃度として検知するトナー濃度検知手段である（例えば特許文献６参照）。この手段では、従来のようなトナー濃度が有効に検出されるための効果かつ複雑な構成は不要で非常に簡素な構成となっているが、一つの駆動源で複数の色の現像剤を攪拌する場合には、複数の攪拌手段のトルク又は攪拌手段への電流を同時に検知してしまうため、各現像器内のトナー濃度の切り分けができないという欠点がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、一つの駆動源で複数の色の現像剤を攪拌する構成において、各色のトナー濃度を検知できるトナー濃度検知装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明のトナー濃度検知装置は、画像形成に用いられる所定色の現像剤を貯蔵する現像器及び当該現像器内で現像剤を攪拌する攪拌手段を有し、攪拌手段のトルク又は攪拌手段に供給される電流に基づいて現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検知装置であって、攪拌手段は、現像剤の複数の色にそれぞれ対応して複数備えられ、複数の攪拌手段にそれぞれ対応して複数のクラッチが備えられ、複数のクラッチには、複数の攪拌手段に駆動力を与えるための一の駆動源が接続され、一の駆動源からの駆動力をクラッチ毎にオン／オフすることで、攪拌手段の駆動をそれぞれオン／オフする構成であり、クラッチ毎にオン／オフを順次行い、その際の、オン／オフを行ったクラッチに対応する攪拌手段のトルク又は攪拌手段に供給される電流の変化量をそれぞれ検知することで、複数の攪拌手段にそれぞれ対応した現像器毎に、現像剤のトナー濃度を検知することを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、本発明のトナー濃度検知装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、一つの駆動源で複数の色の現像剤を攪拌する構成において、各色のトナー濃度を検知することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るトナー濃度検知手段が配設される画像形成装置の構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る図１の画像形成装置に配設される画像形成ユニットの構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る図２の画像形成ユニットに配設される攪拌手段の駆動構成を示す概略図である。 作像時の現像モータ／クラッチのオン／オフのタイミングを示す概略図である。 図４のオン／オフのタイミングの際の、カラー用の現像モータの駆動トルク及び供給電流の変動を表す図である。 本発明の一実施形態に係るトナー濃度検知の実行判断のフローを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態（実施形態）について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００の構成を示す概略図である。ここでは、本発明のトナー濃度検知装置を電子写真方式の画像形成装置１００に適用した一実施形態について説明する。

画像形成装置１００は、イエロー（以下、「Ｙ」と記す）、シアン（以下、「Ｃ」と記す）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と記す）、ブラック（以下、「Ｋ」と記す）の４色のトナーから、カラー画像を形成する画像形成装置（以下、「タンデム型」と記す）である。この画像形成装置１００は、潜像担持体として４つの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えている。なお、ここではドラム状の感光体１を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、それぞれ表面移動部材である中間転写ベルト６ａに接触しながら、時計回り方向（図２中の矢印参照）に回転駆動する。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋを構成する要素の一部である。

図２は、図１に示した感光体１を配設する画像形成ユニット２の構成を示す概略図である。なお、画像形成ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋにおける各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ周りの構成はすべて同じであるため、図２では、１つの画像形成ユニット２についてのみ図示し、色分け用の符号Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋについては省略してある。

感光体１の周りには、その表面移動方向に沿って、潜像を可視化してトナー像を形成する現像装置５、感光体１の帯電電位を除電するクリーニング前除電装置（以下、「ＰＣＬ」と記す）２０、感光体１上に潤滑剤を供給しかつ残留トナーをクリーニングする潤滑剤塗布装置２１、感光体１上の残留トナーをクリーニングしかつ感光体１上に供給された潤滑剤を薄膜化するクリーニング装置７、感光体１を帯電させる帯電装置３の順に配置されている。

本実施形態の画像形成装置１００の構成を、図１、図２及び図３に基づいてさらに説明する。

図２の帯電装置３は、感光体１の表面を負極性に帯電する。本実施形態における帯電装置３は、いわゆる接触・近接帯電方式で帯電処理を行う帯電部材としての帯電ローラ３ａを備えている。すなわち、この帯電装置３は、帯電ローラ３ａを感光体１の表面に接触又は近接させ、その帯電ローラ３ａに負極性バイアスを印加することで、感光体１の表面を帯電する。感光体１の表面電位が−５００〜−８５０Ｖとなるような直流の帯電バイアスを帯電ローラ３ａに印加している。なお、帯電バイアスとして、直流バイアスに交流バイアスを重畳させたものを利用することもできる。また、帯電装置３には、帯電ローラ３ａの表面をクリーニングするクリーニングローラ３ｂが設けられている。クリーニングローラ３ｂは、金属ローラ軸とローラ軸の外周に設けられたメラミン樹脂発泡体により形成されており、帯電ローラ表面３ａに付着する異物を除去する働きを有する。

なお、帯電装置３として、帯電ローラ３ａの周面上の軸方向両端部分に薄いフィルムを巻き付け、これを感光体１の表面に当接するように設置してもよい。これにより、帯電ローラ３ａの表面と感光体１の表面との間は、フィルムの厚さ分だけ離間した極めて近接した状態となる。これによって、感光体１上に残留トナーとの接触を減らすことができる。

このようにして帯電した感光体１の表面には、露光装置４によって露光されて各色に対応した静電潜像が形成される。この露光装置４は、各色に対応した画像情報に基づき、感光体１に対して各色に対応した静電潜像を書き込む。なお、本実施形態の露光装置４は、レーザ方式の露光装置であるが、例えばＬＥＤアレイと結像手段からなる露光装置などの、他の方式の露光装置を採用することもできる。

現像装置５は、そのケーシングの開口から現像剤担持体としての現像ローラが部分的に露出している。また、ここでは例として、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いているが、キャリアを含まない一成分現像剤を使用してもよい。現像装置５は、トナーボトルから、対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部（図２中では、攪拌スクリュー５ｂが配置されている現像器。トナーは色毎に分けて収容される）に収容している。収容されたトナーは色毎に、トナーの各色（Ｋ、Ｍ、Ｃ、Ｙ）に対応して備えられた各攪拌スクリュー５ｂ（攪拌手段の一例）の攪拌によってキャリアと混合され、現像剤として現像ローラ５ａと対向する位置まで搬送される。この現像ローラ５ａは、磁界発生手段としてのマグネットローラと、その周りを同軸回転する現像スリーブとから構成されている。現像剤中のキャリアは、マグネットローラが発生させる磁力により現像ローラ５ａ上に穂立ちした状態となって感光体１と対向する現像領域に搬送される。ここで、現像ローラ５ａは、感光体１と対向する領域（以下、「現像領域」と記す）において感光体１の表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像ローラ５ａ上に穂立ちしたキャリアは、感光体１の表面を摺擦しながら、キャリア表面に付着したトナーを感光体１の表面に供給し現像する。このとき、現像ローラには、図示しない電源から−３５０〜７００Ｖの現像バイアスが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。

ここで現像装置５に備えられる攪拌スクリュー５ｂの駆動構成について、図３を用いて説明する。攪拌スクリュー５ｂの駆動源は、Ｋ用の現像モータ５ｃとカラー（Ｃ、Ｍ、Ｙ）用の現像モータ５ｄの２つがある。Ｋ用の攪拌スクリュー５ｂＫは、Ｋ用の現像モータ５ｃと同期して駆動する構成となっている。一方、Ｃ、Ｍ、Ｙ用の攪拌スクリュー５ｂＭ、５ｂＣ、５ｂＹは、各現像クラッチ５ｅＭ、５ｅＣ、５ｅＹを介して、一のカラー用の現像モータ５ｄと接続しており、この現像モータ５ｄが駆動を行っている時に各現像クラッチが繋がれる（接続される、オンとなる）ことによって駆動を開始する。すなわち、一の現像モータ５ｄからの駆動力は現像クラッチ５ｅＭ、５ｅＣ、５ｅＹ毎のオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）により伝達が制御され、攪拌スクリュー５ｂＭ、５ｂＣ、５ｂＹ毎の駆動のオン／オフが行われる。例えば、カラー用の現像モータ５ｄからの駆動力は、Ｍ現像クラッチ５ｅＭがオンのときに、Ｍ攪拌スクリュー５ｂＭに伝達され、Ｍ攪拌スクリュー５ｂＭの駆動がオンとなる。これにより、Ｍ攪拌スクリュー５ｂＭに対応する現像器内のＭの現像剤が攪拌される。このように、本実施形態の画像形成装置１００（トナー濃度検知装置）は、一つの駆動源で複数の色の現像剤をそれぞれ攪拌する構成となっている。なお、図３の例では、Ｋ用の攪拌スクリュー５ｂＫがＫ用の現像モータ５ｃと同期して独立して駆動する構成としたが、Ｋ用の現像モータ５ｃとカラー用の現像モータ５ｄとを統合して１つのモータとし、そのモータにて４つの攪拌スクリュー５ｂＫ、５ｂＭ、５ｂＣ、５ｂＹの駆動をオン／オフする構成としてもよい。その場合、モータとＫ用の攪拌スクリュー５ｂＫとの間にも、上記５ｅＭ、５ｅＣ、５ｅＹと同様の機能を有する現像クラッチを設けるようにしてもよい。

転写装置６における中間転写ベルト６ａは、３つの支持ローラ６ｂ、６ｃ、６ｄに張架されており、図１中の矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト６ａ上には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、ここでは転写チリの発生が少ない転写ローラ６ｅを用いた構成を採用している。具体的には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋと接触する中間転写ベルト６ａの部分の裏面に、それぞれ転写装置６としての各一次転写ローラ６ｅＹ、６ｅＣ、６ｅＭ、６ｅＫを配置している。ここでは、一次転写ローラ６ｅにより押圧された中間転写ベルト６ａの部分と感光体１とによって、一次転写領域が形成される。そして、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト６ａ上に転写する際には、一次転写ローラ６ｅに正極性のバイアスが印加される。これにより、各一次転写する領域（以下、転写領域と記す）には転写電界が形成され、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト６ａ上に静電的に付着し、転写される。

中間転写ベルト６ａの周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置６ｆが設けられている。このベルトクリーニング装置６ｆは、中間転写ベルト６ａの表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置６ｆ内から搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。この転写ベルト６ａは、体積抵抗率が１０⁹〜１０¹¹Ωｃｍである高抵抗の無端状単層ベルトであり、その材質はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を用いることが好ましいが、弾性層を含む複数の樹脂層にしてもよい。

また、支持ローラ６ｄに張架された中間転写ベルト６ａの部分には、二次転写ローラ６ｇが接触して配置されている。この中間転写ベルト６ａと二次転写ローラ６ｇとの間には二次転写領域が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録部材としての転写紙が送り込まれるようになっている。この転写紙は、露光装置４の図１中下側にある給紙カセット９内に収容されており、ピックアップローラ１０、レジストローラ対１１等によって、二次転写領域まで搬送される。そして、中間転写ベルト６ａ上に重ね合わされたトナー像は、二次転写領域において、転写紙上に一括して転写される。この二次転写時には、二次転写ローラ６ｇに正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト６ａ上のトナー像が転写紙上に転写される。

ここで潤滑剤塗布装置２１は、ケースに収容された固形状潤滑剤２１ｂと、感光体１上に存在する残留トナーをクリーニングしながら潤滑剤２１ｂに接触して潤滑剤を削り取り感光体１に塗布する潤滑剤塗布ローラ２１ａと、潤滑剤２１ｂを潤滑剤塗布ローラ２１ａに押しつける加圧スプリング２１ｃと、感光体１上の残留トナーをクリーニングすることで潤滑剤塗布ローラ２１ａに蓄積した残留トナーを掻き落とす除去部材２１ｄと、から主に構成されている。潤滑剤２１ｂは直方体状に形成されており、潤滑剤塗布ローラ２１ａは感光体１の軸方向に延びる形状を有している。潤滑剤２１ｂは、そのほぼ全てを使い切れるように、潤滑剤塗布ローラ２１ａに対して加圧スプリング２１ｃで付勢されている。潤滑剤２１ｂは消耗品であるため経時的にその厚みが減少するが、加圧スプリング２１ｃで加圧されているために潤滑剤塗布ローラ２１ａに当接している。本実施形態における加圧スプリング２１ｃによる加圧力は、５００mＮとする。除去部材２１ｄは、ブラシローラで構成されているが、これはフリッカーやブレードでも構わない。除去部材２１ｄにより、潤滑剤塗布ローラ２１ａの表面は常に清掃されている為、潤滑剤塗布ローラ２１ａは潤滑剤の供給やクリーニングを長期に渡って安定して行え、高寿命化にも繋がる。

また、クリーニング装置７は、クリーニングブレード７ａ、支持部材７ｂ、ブレード加圧スプリング７ｃを備える。クリーニングブレード７ａは、転写後に残留したトナーを除去する。さらに、潤滑剤塗布装置２１によって感光体１上に供給された潤滑剤を薄層化する。クリーニングブレード７ａは、支持部材７ｂに貼着してクリーニング装置に配設される。支持部材７ｂは特に限定されないが、金属、プラスチック、セラミック等を用いることができる。クリーニングブレード７ａは、摩擦係数の低い弾性体として、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等のうちウレタンエラストマー、シリコーンエラストマー、フッ素エラストマーを挙げることができる。クリーニングブレード７ａとしては、熱硬化性のウレタン樹脂が好ましく、特に、ウレタンエラストマーが、耐摩耗性、耐オゾン性、耐汚染性の観点から好ましい。エラストマーには、ゴムも含まれる。クリーニングブレード７ａは、硬度（ＪＩＳ―Ａ）が、６５〜８５度の範囲が好ましい。また、クリーニングブレード７ａは、厚さが０．８〜３．０ｍｍで、突き出し量が３〜１５ｍｍの範囲にあることが好ましい。さらに、その他の条件として当接圧、当接角度、食い込み量等は適宜決定することができる。

ここで、本実施形態の画像形成装置１００の画像形成動作について、図１、図２によって説明する。画像形成動作の開始によって、初めに帯電装置３で感光体１上に負極性に一様に帯電される。このとき、帯電ローラ３ａに付着したトナーや潤潤滑剤等の汚れはクリーニングローラ３ｂでクリーニングされる。次に、露光装置４は、画像データに基づいて感光体１の表面にレーザ光を走査しながら照射して、潜像を形成する。この潜像を、現像装置５で、トナー像を形成する。トナーとしては、カラートナーの対応が容易なことから磁性キャリアとともに用いる二成分現像剤が好ましい。

現像剤の攪拌開始／終了となる現像モータ５ｃ、５ｄ及び現像クラッチ５ｅのオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）タイミングは、図４に示した通りであり、攪拌スクリュー５ｂはＹＣ、Ｍ、Ｋの順番に駆動を開始する。これは作像ユニット２の作像開始順と一致し、Ｙは中間転写ベルト６ａの駆動方向からみて最上流にあるために作像が最も早く開始されためである。駆動終了も上記の順となる。その理由も開始時と同様で、作像ユニット２の作像終了順が上記の順番となるためである。これは、攪拌スクリュー５ｂや現像剤同士の機械的なストレスによる剤劣化を抑制するため、現像剤の攪拌時間を最小限にすることを狙っている。

図４のタイミングで現像モータ５ｃ、５ｄ及び現像クラッチ５ｅをオン／オフした時の、カラー用の現像モータ５ｃの駆動トルク又は供給電流を図５に示す。現像クラッチ５ｅのオン／オフによりトルク又は電流が変化することがわかる。これにより得られるトルク変化又は電流変化を元に現像剤のトナー濃度を検知することができる。トナー濃度の検知タイミングは現像剤の攪拌開始、終了時や紙間時であり、これは作像時や調整動作時に適応できる。

上記のトルク変化、電流変化によるトナー濃度検知の実行に条件を設けている。これは現像剤が放置されるとその嵩密度が上昇し、駆動トルク及び供給電流が高くなるためである。放置された現像剤を攪拌スクリュー５ｂによって攪拌し、嵩密度を戻してからトナー濃度検知を行うことで検知精度のばらつきを低減させている。

図６に、画像形成装置１００又は当該画像形成装置１００に搭載されたトナー濃度検知装置で行われるトナー濃度検知の実行フローを示す。

画像形成装置１００又は濃度検知装置は、印刷（画像形成）命令が入力されると（Ｓ１）、まず現像クラッチ５ｅがオフされてからの経過時間を図示しないタイマにより計測し、その経過時間が一定時間Ｘmin（例えば４８０min）以上であるか否かを判断する（Ｓ２）。Ｓ２の判断の結果、経過時間が一定時間未満であった場合には（Ｓ２／Ｘmin未満）、トナー濃度の検知を実行する（Ｓ４）。一方、Ｓ２の判断の結果、経過時間が一定時間以上であった場合には（Ｓ２／Ｘmin以上）、攪拌スクリュー５ｂの最終停止からの走行距離（図示しない計測手段で計測され、図示しないメモリに記録された値）を取得し、その走行距離が一定値Ｙｍｍ（例えば３０００mm）以上であるか否かを判断する（Ｓ３）。Ｓ３の判断の結果、走行距離が一定値以上であった場合（Ｓ３／Ｙｍｍ以上）、トナー濃度検知を実施する。一方、Ｓ３の判断の結果、走行距離が一定値未満であった場合（Ｓ３／Ｙｍｍ未満）、トナー濃度検知は行わず（Ｓ５）、次の印刷命令を待ち（Ｓ６）、再び走行距離を確認する。Ｓ５において、トナー濃度検知を行わなかった場合のトナー濃度は、前回値で代用している。なお、本実施形態では判断項目として攪拌手段の走行距離を用いているが、これは通紙枚数や駆動時間でも代用できる。

トナー像が形成された感光体１が回転して転写領域に入り、同時期に移動してきた中間転写ベルト６ａに転写領域で接触する。転写領域では、感光体１上で現像されたトナー像は、転写電界やニップ圧の作用を受けて中間転写ベルト６ａに転写される。この転写により、中間転写ベルト６ａ上にトナー像が形成される。感光体１が複数のカラートナー分あるタンデム型では、この転写が複数回繰り返されることで、中間転写ベルト６ａにカラートナー像を形成する。

一方、中間転写ベルト６ａ上のトナー像は、同時期に、給紙ユニット９から給送された記録部材は、図示しない搬送ガイドにガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ対１１へ搬送され、所定のタイミングで送出された記録部材は、２次転写領域で、転写電界やニップ圧の作用を受けて記録部材上に転写される。この転写により、記録部材上にはフルカラートナー像が形成される。フルカラートナー像が形成された記録部材は、過熱ローラ８aと加圧ローラ８bで構成される定着装置８でこのフルカラートナー像が定着された後、排紙ローラ１２へ搬送され画像形成装置１００の排紙トレイ上に排紙される。

転写前における、感光体１の表面電位は地肌部（白地背景部）で−５００Ｖ、レーザ光で露光された画像部で−５０Ｖである。−５００Ｖの直流と０．５〜２ｋＶの交流電圧による現像バイアスで負極性のトナーが画像部に現像される。転写領域では、正極性の＋４００〜４５０Ｖの直流と０．５〜２ｋＶの交流電圧による転写バイアスで中間転写ベルト６ａにトナー像を転写する。転写後は、転写電界による影響で、感光体１の表面電位は、地肌部（白地背景部）で−２００Ｖ、画像部で−１０Ｖ程度になっている。転写後の感光体１上のトナーは、この−２００Ｖと−１０Ｖによる電界で画像のエッジ部に強く感光体１表面に付着して、クリーニングブレード７ａをすり抜けてしまい、感光体１上にトナーが残留したまま帯電されるために地肌かぶり、白点等の異常画像になる。この感光体１上に残留する電界を、ＰＣＬ２０で光照射することで、トナーのない地肌部の電位を−２００Ｖから０Ｖにして、−１０Ｖの画像部と電界を形成させ、トナーの感光体１への付着力を減少させて、クリーニング不良の発生を抑える。

その後、潤滑剤塗布ローラ２１ａが固体状潤滑剤２１ｂに接触して潤滑剤を掻き取りながら、感光体１と対向する位置まで潤滑剤を搬送/供給する。その後潤滑剤塗布ローラ２１ａに残留した潤滑剤や感光体1との接触により付着したトナーはブラシローラである除去部材２１ｄにより掻き取られクリーニングされる。

次に、感光体１に当接しているクリーニングブレード７ａで潤潤滑剤が押圧されて薄い膜を形成する。この薄膜が感光体１の摩擦係数を低下させる。このとき、感光体１の摩擦係数μを０．４以下にすることが好ましい。この潤潤滑剤の膜を形成することで、感光体１上のトナーはクリーニングされやすくなり、さらに感光体１表面との付着力も減少していることから円形度が０．９４以上の残留トナーであってもクリーニングすることができる。 さらに感光体１の摩擦係数を０．４以下にすることで、クリーニングブレード７ａとの摩擦が大きくなるのを抑え、クリーニングブレード７ａの変形又はめくれを抑えて、トナーがクリーニングブレード７ａをすり抜けるのを防止して、クリーニング不良の発生を抑制することができる。さらに０．４以下、さらに０．３以下が一層好ましい。

以上説明した本実施形態の作用と効果について以下にまとめる。

本実施形態によれば、画像形成に用いられる所定色の現像剤を貯蔵する現像器及び当該現像器内で現像剤を攪拌する攪拌手段を有し、攪拌手段のトルク又は攪拌手段に供給される電流に基づいて現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検知装置であって、現像器及び攪拌手段は、現像剤の複数の色にそれぞれ対応して複数備えられ、複数の攪拌手段にそれぞれ対応して複数のクラッチが備えられ、複数のクラッチには、複数の攪拌手段に駆動力を与えるための一の駆動源が接続され、一の駆動源からの駆動力をクラッチ毎にオン／オフすることで、攪拌手段の駆動をそれぞれオン／オフする構成であり、クラッチ毎にオン／オフを順次行い、その際の、オン／オフを行ったクラッチに対応する攪拌手段のトルク又は攪拌手段に供給される電流の変化量をそれぞれ検知することで、複数の攪拌手段にそれぞれ対応した現像器毎に、現像剤のトナー濃度を検知することを特徴とする。また、本実施形態によれば、このトナー濃度検知装置を画像形成装置に備えることを特徴とする。よって、本実施形態によれば、一つの駆動源で複数の現像剤を攪拌する構成において、クラッチのオン／オフを順次行うことでその際の攪拌手段のトルク又は攪拌手段に供給される電流の変化量を検知し、その変化量から各現像器内のトナー濃度を検知できる。その結果、トナー濃度検知装置及び画像形成装置は、省スペース、低コストでトナー濃度の検知を実現できる。

また、本実施形態において、クラッチをオン／オフする順番は、現像器の作像順に従うことを特徴とする。現像剤は攪拌時間が長いほど、攪拌手段や現像剤同士の機械的なストレスにより劣化する。このため攪拌時間は最小限にすることが重要であり、作像が開始される現像器から攪拌を開始し、画像形成が終了次第攪拌を終了する必要がある。そこで本実施形態では、攪拌手段の駆動を行うためのクラッチのオン／オフは現像器の作像順に従うことで、トナー濃度を検出しつつ、現像剤の攪拌時間を最小にすることができる。その結果、現像剤の長寿命化を実現できる。

また、本実施形態において、トナー濃度を検知するタイミングは、攪拌手段による現像剤の攪拌開始時であることを特徴とする。よって、本実施形態によれば、現像剤の攪拌開始時にトナー濃度の検知を行うことで、現像剤攪拌開始とトナー濃度検知を同時に行い、トナー濃度検知によるダウンタイムの発生をなくすことができる。

また、本実施形態において、トナー濃度を検知するタイミングは、攪拌手段による現像剤の攪拌終了時であることを特徴とする。よって、本実施形態によれば、現像剤の攪拌終了時にトナー濃度の検知を行うことで、現像剤攪拌終了とトナー濃度検知を同時に行い、トナー濃度検知によるダウンタイムの発生をなくすことができる。

また、本実施形態において、トナー濃度を検知するタイミングは、連続作像時の紙間であることを特徴とする。よって、本実施形態によれば、連続作像時の紙間では現像を攪拌する必要がないため、クラッチをオフにし紙間終了時に再びクラッチをオンにすることで、無駄な現像剤の攪拌を防止でき（現像剤の長寿命化につながる）、さらにトナー濃度の検知を行うことが可能となる。また、紙間でのクラッチをオフ／オンすることでトナー濃度検知を行い、トナー濃度検知によるダウンタイムの発生をなくすことができる。

また、本実施形態において、クラッチがオフとなってからの経過時間を計測するタイマと、攪拌手段の走行距離を計測する計測手段と、計測された走行距離を記録するメモリと、を有し、タイマにより計測されたクラッチがオフとなってからの経過時間が一定時間を過ぎても駆動がない場合には、当該クラッチに対応する攪拌手段の最終停止時から計測手段により計測され、メモリに記録された当該攪拌手段の走行距離が一定値以上になるまでトナー濃度の検知を行わないことを特徴とする。現像剤は一定時間放置されると嵩密度が低下し、嵩密度の低下に伴い攪拌手段のトルクが上昇する。これにより攪拌手段に供給される電流値も上昇する。この時にトナー濃度を検知すると、嵩密度の変化でトナー濃度が正しく検出されないことが分かっている。そこで本実施形態によれば、現像剤がある一定時間放置された時はトナー濃度検知は行わず、一定の走行距離攪拌し嵩密度が上昇してからトナー濃度を検知することで、現像剤の放置時間によらずに精度良くトナー濃度検知を行うことができる。すなわち、トナー濃度検知の精度の向上につながる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

例えば、上述した実施形態における動作は、ハードウェア、又は、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成によって実行することも可能である。

ソフトウェアによる処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させてもよい。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させてもよい。

例えば、プログラムは、記録媒体としてのハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory）に予め記録しておくことが可能である。あるいは、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＭＯ（Magneto Optical）ディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的、あるいは、永続的に格納（記録）しておくことが可能である。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することが可能である。

なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送してもよい。又は、ＬＡＮ（Local Area Network）、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送してもよい。コンピュータでは、転送されてきたプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることが可能である。

また、上記実施形態で説明した処理動作に従って時系列的に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力、あるいは、必要に応じて並列的にあるいは個別に実行するように構築することも可能である。

また、上記実施形態で説明した構成は、複数の装置の論理的集合構成にしたり、各装置の機能を混在させたりするように構築することも可能である。

１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ） 感光体（感光体ドラム）
２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ） 画像形成ユニット
３ 帯電装置
３ａ 帯電ローラ
３ｂ クリーニングローラ
４ 露光装置
５ 現像装置
５ａ 現像ローラ
５ｂ 攪拌スクリュー（攪拌手段の一例）
５ｃ Ｋ用の現像モータ
５ｄ カラー（Ｃ、Ｍ、Ｙ）用の現像モータ（一の駆動源の一例）
５ｅ 現像クラッチ（クラッチの一例）
６ 転写装置
６ａ 中間転写ベルト
６ｂ、６ｃ、６ｄ 支持ローラ
６ｅ 一次転写ローラ
６ｆ ベルトクリーニング装置
６ｇ 二次転写ローラ
７ クリーニング装置
７ａ クリーニングブレード
７ｂ 支持部材
７ｃ 加圧スプリング
８ 定着装置
８ａ 加熱ローラ
８ｂ 加圧ローラ
９ 給紙ユニット
１０ ピックアップローラ
１１ レジストローラ
１２ 排紙ローラ
２０ 発光手段（ＰＣＬ）
２１ 潤滑剤塗布装置
２１ａ 潤滑剤塗布ローラ
２１ｂ 潤滑剤
２１ｃ 加圧スプリング
２１ｄ クリーニングブラシ（除去部材）
１００ 画像形成装置

特公平０１−０５１７７０号公報 特公昭６３−０３７３８２号公報 特公昭６０−０３５６６３号公報 特公昭６０−０２７０２２号公報 特公昭５９−０５３５４３号公報 特開２００８−３０９８４５号公報

Claims (7)

1. 画像形成に用いられる所定色の現像剤を貯蔵する現像器及び当該現像器内で前記現像剤を攪拌する攪拌手段を有し、前記攪拌手段のトルク又は前記攪拌手段に供給される電流に基づいて前記現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検知装置であって、
   前記攪拌手段は、前記現像剤の複数の色にそれぞれ対応して複数備えられ、
   前記複数の攪拌手段にそれぞれ対応して複数のクラッチが備えられ、
   前記複数のクラッチには、前記複数の攪拌手段に駆動力を与えるための一の駆動源が接続され、
   前記一の駆動源からの駆動力を前記クラッチ毎にオン／オフすることで、前記攪拌手段の駆動をそれぞれオン／オフする構成であり、
   前記クラッチ毎にオン／オフを順次行い、その際の、オン／オフを行ったクラッチに対応する前記攪拌手段のトルク又は前記攪拌手段に供給される電流の変化量をそれぞれ検知することで、前記複数の攪拌手段にそれぞれ対応した前記現像器毎に、前記現像剤のトナー濃度を検知することを特徴とするトナー濃度検知装置。
2. 前記クラッチをオン／オフする順番は、前記現像器の作像順に従うことを特徴とする請求項１記載のトナー濃度検知装置。
3. 前記トナー濃度を検知するタイミングは、前記攪拌手段による前記現像剤の攪拌開始時であることを特徴とする請求項１又は２記載のトナー濃度検知装置。
4. 前記トナー濃度を検知するタイミングは、前記攪拌手段による前記現像剤の攪拌終了時であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のトナー濃度検知装置。
5. 前記トナー濃度を検知するタイミングは、連続作像時の紙間であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のトナー濃度検知装置。
6. 前記クラッチがオフとなってからの経過時間を計測するタイマと、
   前記攪拌手段の走行距離を計測する計測手段と、
   前記計測された走行距離を記録するメモリと、を有し、
   前記タイマにより計測された前記クラッチがオフとなってからの経過時間が一定時間を過ぎても駆動がない場合には、当該クラッチに対応する前記攪拌手段の最終停止時から前記計測手段により計測され、前記メモリに記録された当該攪拌手段の走行距離が一定値以上になるまでトナー濃度の検知を行わないことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のトナー濃度検知装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のトナー濃度検知装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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