(57)【要約】      （修正有）【課題】縦攪拌構成の現像装置において、剤面高さの低下や搬送部材の昇温に起因する画像不良の発生を抑制し、安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】二成分現像剤を搬送する現像スリーブ２８と、現像後回収して搬送する第一の搬送スクリュー２６と、第一の搬送スクリュー２６の上方に配置され、現像スリーブ２８へ二成分現像剤を供給する第二の搬送スクリュー２５、トナー濃度を検知するためのインダクタンス検知センサ２０と、トナー濃度基準値補正手段と、を有する画像形成装置において、現像スリーブ２８を駆動する駆動源Ｍ１と第一、第二の搬送スクリュー２６、２５を駆動する駆動源Ｍ２がそれぞれ別の駆動源であるとともに、トナー濃度基準値補正手段によって補正されるインダクタンス検知センサ２０の基準値の補正量に基づいて、第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の回転速度を制御する制御部を有する。【選択図】図２
2010066582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアから成る二成分現像剤を表面に担持して像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体と、
現像後に前記現像剤担持体から剥ぎ取られた前記二成分現像剤を回収して搬送する第一の搬送部材と、
前記第一の搬送部材の上方に配置され、前記二成分現像剤を搬送しつつ、前記現像剤担持体へ前記二成分現像剤を供給する第二の搬送部材と、
前記二成分現像剤のトナー濃度を検知するためのトナー濃度検知手段と、
前記トナー濃度検知手段の基準値を補正するためのトナー濃度基準値補正手段と、を有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体を駆動する駆動源と前記第一、第二の搬送部材を駆動する駆動源がそれぞれ別の駆動源であるとともに、
前記トナー濃度基準値補正手段によって補正される前記トナー濃度検知手段の基準値の補正量に基づいて、前記第一、第二の搬送部材の回転速度を制御する制御部を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記トナー濃度検知手段の基準値をトナー濃度を下げる方向に補正する場合に、前記第一、第二の搬送部材の回転速度を速くするように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー濃度基準値補正手段が、前記像担持体上に現像された基準トナー像の濃度を、画像形成装置内に設置された光学式の画像濃度検知手段によって検知し、検知結果に基づいて前記トナー濃度検知手段の基準値を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナー濃度基準値補正手段が、前記現像剤担持体の積算駆動時間に基づいて前記トナー濃度検知手段の基準値を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機などの画像形成装置では、感光体ドラムなどの像担持体上に形成された静電潜像に現像剤を付着させて可視像化する。このような現像に使用される従来技術にかかる現像装置では、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いるものが知られており、その一例を図４に示す。図４は従来技術に係る現像装置の模式的断面図である。
【０００３】
図４に示すように、二成分現像剤を用いる現像装置においては、二成分現像剤を攪拌しながら搬送する第一、第二の搬送スクリュー（搬送部材）１０６、１０５とを水平方向に２本配置しているものが多い。第二の搬送スクリュー１０５は現像剤担持体１０８（以下、現像スリーブと記述）に現像剤を供給し、現像領域を通過した後の現像剤を回収するために用いられる。また、第一の搬送スクリュー１０６は、現像スリーブ１０８から回収された現像剤と新しく補給された現像剤とを混合攪拌するために用いられる。
【０００４】
一方、近年、複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、省スペースを達成するために装置本体の小型化の要求が強くなっており、特にフルカラーの画像形成放置においては、現像装置を複数配置するために小型化の要望が強い。そこで、図６に示した構成の縦攪拌型の現像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図６に示す現像装置１０１ｅは、図４に示した現像装置１０１ｄとは異なり、二成分現像剤を攪拌・混合するための搬送スクリューが上下に配置されていることが特徴である。第一の搬送スクリュー１０６は、現像容器１０２の下側の攪拌室１０４内の現像剤を搬送しつつ、現像スリーブ１０８から回収された現像剤と新しく補給された現像剤とを混合攪拌するために用いられる。また第二の搬送スクリュー１０５は、現像容器１０２の上側の現像室１０３内の現像剤を搬送して現像スリーブ１０８に供給するために用いられる。このように縦攪拌型の現像装置１０１ｅは、現像室１０３と攪拌室１０４が垂直方向に配置されているため、水平方向の占有スペースが小さくて済むという利点がある。このため、例えば複数の現像装置を水平方向に並列配置するタンデム方式のカラー画像形成装置でも小型化を図ることが可能となる。
【０００６】
また、図４に示す現像装置１０１ｄでは、現像室１０３から現像スリーブ１０８への現像剤の供給を行い、現像後の現像剤は再び現像室１０３に回収している。このため、現像によってトナー濃度の低下した現像剤が十分に攪拌されないまま現像スリーブ１０８に供給されてしまう恐れがある。それに対して、図６に示す縦攪拌型の現像装置１０１ｅでは、上側の現像室１０３からは現像スリーブ１０８に現像剤を供給するだけで現像後の現像剤を回収することがないため、常にトナー濃度が均一な現像剤を現像スリーブ１０８に対して供給することができる。そのため、トナー濃度ムラに起因する画像濃度ムラや長手方向での濃度差のない均一な画像を得ることができる。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３３３６９１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
縦攪拌型の現像装置１０１ｅは、第二の搬送スクリュー１０５によって長手方向に現像剤を搬送しながら、その現像剤の一部を現像スリーブ１０８に供給していく。一旦現像スリーブ１０８上にコートされた現像剤は、現像領域通過後に第一の搬送スクリュー１０６によって回収される。このため、図５に示すように、第二の搬送スクリュー１０５によって搬送される現像剤量は搬送方向下流に行くほど少なくなる。逆に第一の搬送スクリュー１０６によって搬送される現像剤量は、現像スリーブ１０８から回収される現像剤の分が増えていくので搬送方向下流に行くほど多くなる。よって、縦攪拌型の現像装置１０１ｅでは、搬送スクリュー１０５、１０６の長手方向で剤面高さが傾く。
【０００９】
そのため、第二の搬送スクリュー１０５の搬送方向下流（図５のＡ部分）では、剤面高さが低くなりやすいため、現像スリーブ１０８に対する現像剤の供給不足によるコート不良が発生しやすいという課題がある。このようなコート不良の発生は濃度ムラとなって画像に表れてしまうため、その回避策が必要となる。
【００１０】
第二の搬送スクリュー１０５の搬送方向下流での剤面高さは、第一の搬送スクリュー１０６から第二の搬送スクリュー１０５へ現像を受け渡す汲み上げ部における現像剤の汲み上げ性に依存している。汲み上げ部での現像剤の汲み上げ性が悪いと単位時間当たりに第二の搬送スクリュー１０５に供給される現像剤量が減るために第二の搬送スクリュー１０５の搬送方向下流での剤面高さが低くなってしまう。この現像剤の汲み上げ性は現像剤のトナー濃度によって変化し、特にトナー濃度が低くなるほど汲み上げ性が低下する。トナー濃度が低くなると現像剤の流動性が高くなる傾向があり、流動性が高くなった現像剤は搬送スクリュー表面との摩擦抵抗が小さくなることで表面を滑りやすくなり、その結果、下から上に汲み上がりにくくなるためと考えられる。
【００１１】
このような理由から、汲み上げ性の観点からは、現像剤のトナー濃度はできるだけ初期のトナー濃度から下げないことが望ましい。しかし、実際には現像剤の耐久が進むにつれてトナー濃度が下がる（下げるように制御する）のが一般的である。その理由としてキャリア表面への外添剤の蓄積が挙げられる。耐久が進むにつれてキャリア表面にはトナーから離脱した外添剤が次第に付着し、表面に蓄積するようになる。キャリア表面に外添剤が蓄積すると、トナーに対する帯電付与能力が低下するため、耐久が進んだ現像剤の帯電量は低下することになる。しかし、現像剤の帯電量が低下するとかぶりやトナー飛散が悪化するため、帯電量を維持するためにトナー濃度を下げるように制御することが多い。帯電量を維持するためにトナー濃度を下げるように制御する手段としては、基準トナー像を現像してその濃度が一定になるようにトナー濃度を制御する手段（パッチ検）がある。また、現像装置の駆動時間やプリント枚数に応じてトナー濃度を制御する手段などがある。
【００１２】
このような制御が行われると、耐久が進むにつれて次第にトナー濃度を下げるように制御されるため、それに伴って現像剤の汲み上げ性も低下していくこととなる。その結果、耐久が進んだ状態での現像装置ではどうしても上記したような現像スリーブに対する現像剤の供給不足によるコート不良が発生しやすくなるという課題があった。
【００１３】
この課題に対する解決策としてまず考えられるのは、搬送スクリューの回転速度を速くすることである。搬送スクリューの回転速度を速くすると、単位時間内に第一の搬送スクリュー１０６から第二の搬送スクリュー１０５へ汲み上げられる剤量が増える。このため、たとえ現像剤のくみ上げ性が悪化しても、第二の搬送スクリュー１０５によって搬送される剤量が多くなる。その結果、第二の搬送スクリュー１０５の搬送方向下流側での剤面高さを高く保つことができることでコート不良を回避することが可能となる。
【００１４】
しかしながら、搬送スクリューの回転速度を常に速くすると、スクリューと軸受けの摺擦部における摩擦による昇温が顕著になりやすい傾向がある。昇温が大きくなると、スクリュー端部に付着したトナーが熱により固まって凝集塊となる。この凝集塊がＳＢギャップに詰まって白スジとなったり、また凝集塊が現像されてから転写されるときに転写抜けを引き起こして白抜け画像を発生するなどの恐れがある。また、昇温以外にもスクリュー端部シールの耐久性が低下するなどの課題も発生していた。
【００１５】
そこで本発明は、縦攪拌構成の現像装置において、剤面高さの低下や搬送部材の昇温に起因する画像不良の発生を抑制し、安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、トナーとキャリアから成る二成分現像剤を表面に担持して像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体と、現像後に前記現像剤担持体から剥ぎ取られた前記二成分現像剤を回収して搬送する第一の搬送部材と、前記第一の搬送部材の上方に配置され、前記二成分現像剤を搬送しつつ、前記現像剤担持体へ前記二成分現像剤を供給する第二の搬送部材と、前記二成分現像剤のトナー濃度を検知するためのトナー濃度検知手段と、前記トナー濃度検知手段の基準値を補正するためのトナー濃度基準値補正手段と、を有する画像形成装置において、前記現像剤担持体を駆動する駆動源と前記第一、第二の搬送部材を駆動する駆動源がそれぞれ別の駆動源であるとともに、前記トナー濃度基準値補正手段によって補正される前記トナー濃度検知手段の基準値の補正量に基づいて、前記第一、第二の搬送部材の回転速度を制御する制御部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、縦攪拌構成の現像装置において、剤面高さの低下や搬送部材の昇温に起因する画像不良の発生を抑制し、安定した画像形成を行うことができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
[第一実施形態]
本発明に係る画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。
【００１９】
（画像形成装置）
図１は本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。図１に示すように、画像形成装置は、画像形成手段としての４つの画像形成部Ｐ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）を備えている。各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、像担持体としての矢印方向（反時計方向）に回転するドラム状の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を備えている。感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、帯電器２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、露光手段としてのレーザービームスキャナ３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、転写ローラ６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）、クリーニング手段１９（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ）を有する。レーザービームスキャナ３は、感光体ドラム１の図上方に配置されている。各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは同様の構成であるため、画像形成部Ｐと総称して説明し、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの説明は省略する。
【００２０】
次に、上記構成の画像形成装置全体の通常モードにおける画像形成シーケンスについて説明する。
【００２１】
先ず、感光体ドラム１が、帯電器２によって一様に帯電される。通常モードでは感光体ドラム１は、矢示の時計方向に２８６ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で回転する。
【００２２】
上記一様に帯電された感光体ドラム１は、次に、上記のレーザービームスキャナ３により、画像信号により変調されたレーザー光により走査露光が行われる。レーザービームスキャナ３は、半導体レーザーを内蔵しており、この半導体レーザーは、ＣＣＤ等の光電変換素子を有する原稿読み取り装置が出力する原稿画像情報信号に対応して制御され、レーザー光を射出する。
【００２３】
これによって、帯電器２によって帯電された感光体ドラム１の表面電位が画像部において変化して、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４によって反転現像され、可視画像、即ち、トナー像とされる。
【００２４】
本実施形態では、現像装置４は、現像剤としてトナーとキャリアを混合した現像剤を使用する二成分現像方式を用いる。
【００２５】
また、上記工程を各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ毎に行うことによって、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のトナー像が形成される。
【００２６】
本実施形態では、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの下方位置には、中間転写ベルト（中間転写体）５が配置される。中間転写ベルト５は、ローラ５１、５２、５３に懸架され、矢印方向に移動自在とされる。
【００２７】
上記感光体ドラム１（１ａ〜１ｄ）上のトナー像は、一次転写手段としての転写ローラ６（６ａ〜６ｄ）によって一度中間転写体である中間転写ベルト５に転写される。これによって、中間転写ベルト５上にてイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされ、フルカラー画像が形成される。また、感光体ドラム１上に転写されずに残ったトナーはクリーニング手段１９に回収される。
【００２８】
この中間転写ベルト５上のフルカラー画像は、給送カセット１２から取り出され、給送ローラ１３、給送ガイド１１を経由して進行した紙などの記録シートＳに、二次転写手段としての二次転写ローラ１０の作用により転写される。転写されずに中間転写ベルト５表面に残ったトナーは中間転写ベルトクリーニング手段１８に回収される。
【００２９】
一方、トナー像が転写された記録シートＳは、定着器（熱ローラ定着器）１６に送られ、画像の定着が行われ、排出トレイ１７に排出される。
【００３０】
尚、本実施形態では、像担持体として、通常使用されるドラム状の有機感光体である感光体ドラム１を使用したが、アモルファスシリコン感光体等の無機感光体を使用することもできる。また、ベルト状の感光体を用いることも可能である。帯電方式、転写方式、クリーニング方式、定着方式に関しても、上記方式に限られるものではない。
【００３１】
（現像装置４）
次に、図２及び図３を参照して、所謂、縦攪拌型の現像装置４の動作を説明する。図２は本実施形態に係る現像装置４の横断面図である。図３は本実施形態に係る現像装置４の縦断面図である。
【００３２】
図２、図３に示すように、現像装置４は、現像容器２２を備え、現像容器２２内に現像剤としてトナーとキャリアを含む二成分現像剤が収容されている。また、現像容器２２内に、現像剤担持体としての現像スリーブ２８と、現像スリーブ２８上に担持された現像剤の穂を規制する規制ブレード（穂切り部材）２９を有している。
【００３３】
本実施形態にて、現像容器２２の内部は、その略中央部がシート面に垂直方向に延在する隔壁２７によって現像室２３と攪拌室２４に上下に区画されており、現像剤は現像室２３及び攪拌室２４に収容されている。
【００３４】
現像室２３及び攪拌室２４には、現像剤攪拌・搬送手段として第一の搬送スクリュー（第一の搬送部材）２６、第二の搬送スクリュー（第二の搬送部材）２５がそれぞれ配置されている。第一の搬送スクリュー２６は、攪拌室２４の底部に現像スリーブ２８の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転して攪拌室２４内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。また、第二の搬送スクリュー２５は、現像室２３内の底部に第一の搬送スクリュー２６とほぼ平行に配置され、現像室２３内の現像剤を第一の搬送スクリュー２６と反対方向に搬送する。このように、第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の回転による搬送によって、現像剤が隔壁２７の両端部の開口部（即ち、連通部）４１、４２を通じて現像室２３と攪拌室２４との間で循環される。
【００３５】
本実施形態では、現像スリーブ２８、第一の搬送スクリュー２６、第二の搬送スクリュー２５を全て同一の駆動モータ（駆動源）で駆動しない。具体的には、現像スリーブ２８を駆動する駆動モータ（第一の駆動源）Ｍ１とは別の駆動モータ（第二の駆動源）Ｍ２で第一、第二の搬送スクリュー２６、２５を駆動する。この構成により、現像スリーブ２８の回転速度に対する第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の回転速度の比率を任意に変更することが可能となっている。
【００３６】
なお、第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の直径は１８ｍｍ、ピッチは２０ｍｍになっており、それぞれ３９０ｒｐｍの回転数で回転している。
【００３７】
現像容器２２の感光体ドラム１に対向した現像領域に相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ２８が感光体ドラム方向に一部露出するように回転可能に配設されている。
【００３８】
ここで、現像スリーブ２８の直径は２０ｍｍ、感光体ドラム１の直径は４０ｍｍ、又、この現像スリーブ２８と感光体ドラム１との最近接領域を約４００μｍの距離とする。これによって、現像部に搬送した現像剤を感光体ドラム１と接触させた状態で、現像が行えるように設定されている。
【００３９】
なお、現像スリーブ２８はアルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成されている。現像スリーブ２８の内部には磁界手段であるマグネットローラ２８ｍが非回転状態で設置されている。マグネットローラ２８ｍは、現像部における感光体ドラム１に対向して配置された現像極Ｓ２、規制ブレード２９に対向して配置された磁極Ｓ１、磁極Ｓ１、Ｓ２の間に配置された磁極Ｎ１、現像室２３及び攪拌室２４にそれぞれ対向して配置された磁極Ｎ２及びＮ３を有している。また、現像スリーブ２８の回転数は２５０ｒｐｍに設定されている。
【００４０】
現像スリーブ２８は、現像時に図３中の矢印方向（反時計方向）に回転し、規制ブレード２９による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された２成分現像剤を担持する。そして、担持した２成分現像剤を、感光体ドラム１と対向した現像領域に搬送し、感光体ドラム１上に形成された静電潜像に供給して潜像を現像する。
【００４１】
規制ブレード２９は、非磁性部材２９ａと、鉄材のような磁性部材２９ｂで構成され、感光体ドラム１よりも現像スリーブ回転方向上流側に配設されている。非磁性部材２９ａは、現像スリーブ２８の長手方向軸線に沿って延在した板状のアルミニウムなどで形成されている。そして、規制ブレード２９の先端部と現像スリーブ２８との間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域へと送られる。
【００４２】
尚、規制ブレード２９の現像スリーブ２８の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ２８上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像領域へ搬送される現像剤量が調整される。本実施形態においては、規制ブレード２９によって、現像スリーブ２８上の単位面積当りの現像剤コート量を３０ｍｇ／ｃｍ２に規制している。なお、規制ブレード２９と現像スリーブ２８は、間隙を２００〜１０００μｍ、好ましくは４００〜７００μｍに設定される。本実施形態では６００μｍに設定した。
【００４３】
（トナー補給制御方法）
トナー補給制御方法について説明する。現像剤を第一の搬送スクリュー２６から第二の搬送スクリュー２５へ汲み上げるための開口部（汲み上げ部）４１には、二成分現像剤のトナー濃度を検知するためのインダクタンス検知センサ（トナー濃度検知手段）２０が設置されている。センサ２０の検知出力に応じて現像装置４の上方に配置されたトナー補給手段３２により、現像装置内にトナーが補給される。
【００４４】
二成分現像剤は磁性キャリアと非磁性トナーを主成分としていることから、現像剤のトナー濃度（キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子重量の割合）が変化すると磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見かけの透磁率が変化する。この見かけの透磁率をセンサ２０によって検知すると、図８に示すように、検知出力（Ｖｓｉｇ）はトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）に応じてほぼ直線的に変化する。即ち、センサ２０の検知出力は現像装置４内に存在する二成分現像剤のトナー濃度に対応する。
【００４５】
すなわち、トナー濃度が高くなると現像剤中に占める非磁性トナーの割合が高くなるため、現像剤の見かけの透磁率が低くなり、検知出力は小さくなる。これとは逆にトナー濃度が低くなると、現像剤の見かけの透磁率が高くなるため、検知出力は大きくなる。このようにしてセンサ２０を用いて現像剤のトナー濃度を検知することが可能となる。
【００４６】
制御部８０は、検知したＶｓｉｇを不揮発性のメモリ手段（不図示）に予め記録されているトナー濃度基準値Ｖｒｅｆと比較し、両者の差分（Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ）の計算結果に基づいてトナー補給時間を制御する。トナー濃度基準値Ｖｒｅｆは目標とするトナー濃度に対応した出力値であるため、Ｖｓｉｇはこのトナー濃度基準値に近づくように制御がなされる。
【００４７】
例えば、Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ＞０の場合は現像剤のトナー濃度が目標とするトナー濃度よりも低い状態であるため、その差分の大きさに応じて必要なトナー補給量を決定する。そのため、ＶｓｉｇとＶｒｅｆの差が大きいほど多くのトナーが補給されることになる。また、Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ≦０の場合はトナー濃度が目標よりも高いため、トナー補給を停止し、画像形成動作によるトナー消費によってトナー濃度を下げるようにする。以上のようにしてトナー補給制御が行われる。
【００４８】
なお、本実施形態に用いている現像剤の初期トナー濃度は７％であり、センサ２０の初期のトナー濃度基準値はトナー濃度７％のときの出力が２．５Ｖになるように調整されている。本発明はかかる数値に限定されるものではなく、初期トナー濃度、及び初期のトナー濃度基準値Ｖｒｅｆの調整値はこれ以外の数値のものを用いても良い。
【００４９】
前述したように、現像剤の耐久が進むとキャリアの帯電付与能力が低下する。このため、センサ２０によってトナー濃度を初期トナー濃度である７％を維持するように制御すると、次第に現像剤の帯電量が低下してしまうことになり、かぶりやトナー飛散が悪化する課題が生じてしまう。
【００５０】
そこで本実施形態では現像剤の帯電量を維持する手段として、基準トナー像の濃度が一定になるようにセンサ２０のトナー濃度基準値を変化させるパッチ検知方式によるトナー濃度基準値補正手段８１を用いている。パッチ検知方式によるトナー濃度基準値補正手段８１について以下で説明する。
【００５１】
耐久によってキャリアの帯電能力が低下し、現像剤の帯電量が徐々に低下すると、ニ成分現像方式の場合、所定のコントラストで現像された基準トナー像（基準パッチ）の濃度が次第に濃くなる。基準パッチの濃度をほぼ一定に保つためには、現像剤の帯電量をほぼ一定に維持する必要があるが、帯電能力の低下したキャリアで現像剤の帯電量を一定に保つにはトナー濃度を下げる必要がある。そこで、本実施形態では、所定間隔で基準パッチを形成し、制御部８０がその基準パッチ濃度が略一定になるように、センサ２０のトナー濃度基準値Ｖｒｅｆを補正し、トナー濃度を変化させて現像剤の帯電量が略一定になるような制御を行っている。
【００５２】
本実施形態でのパッチ検知制御の実行間隔はプリント４０枚ごとに実行される。パッチ検知制御の実行タイミングになると、感光ドラム１上に所定のコントラストで基準パッチを現像する。その後、この基準パッチを中間転写体５に転写し、中間転写体に対向した光学式の濃度センサ（画像濃度検知手段）７０によってその濃度信号（検知結果）Ｖｐｓを検知する。濃度信号Ｖｐｓを予めメモリに記録されている初期基準信号Ｖｐｒと比較する。
【００５３】
Ｖｐｓ−Ｖｐｒ＞０の場合は、基準パッチの濃度が初期濃度よりも濃くなっていると判断され、検知センサ２０のトナー濃度基準値Ｖｒｅｆを高くする、すなわちトナー濃度を下げる側に補正される。
【００５４】
基準パッチの濃度信号が初期基準信号よりも低い場合、すなわちＶｐｓ−Ｖｐｒ＜０の場合は、センサ２０のトナー濃度基準値Ｖｒｅｆを低くする。すなわちトナー濃度を上げる側に補正する。
【００５５】
トナー濃度基準値の補正量はＶｐｓ−Ｖｐｒから求まる基準パッチの濃度信号と初期基準信号の差分によって決まり、この差分が大きいほどトナー濃度基準値の補正量を大きくする。
【００５６】
このように基準パッチの濃度信号に基づいてトナー濃度を変化させることによって現像剤の帯電量を略一定に保つことが可能となり、帯電量の低下に伴って顕著になりやすいかぶりやトナー飛散の発生を抑制できる。
【００５７】
前述したように、トナー濃度を低くするように制御がなされると、現像剤の流動性が上がるため、縦攪拌型の現像装置４では、汲み上げ部４１での汲み上げ性が初期よりも低下してしまうことになる。現像剤の汲み上げ性が低下すると第二の搬送スクリュー２５の下流側における剤面高さが低くなり、現像剤の供給不足によるコート不良が発生する恐れがある。そこで、本実施形態ではパッチ検知方式によって補正されるセンサ２０のトナー濃度基準値の補正量に基づいて第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の回転速度を制御する。
【００５８】
前述したように、現像剤が初期状態のときの第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の回転速度は３９０ｒｐｍに設定されている。現像スリーブ２８の回転速度は２５０ｒｐｍに設定されている。
【００５９】
基準パッチの濃度検知の結果、センサ２０のトナー濃度基準値を初期よりも下げる方向に補正された場合、表１のように、トナー濃度の目標値に基づいて第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の回転速度も補正される。例えば、トナー濃度が６．２％になるように目標値が補正された場合、第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の回転速度を５０７ｒｐｍに変更して画像形成を行うようにする。このとき、現像スリーブ２８の速度は現像性を保つために２５０ｒｐｍのままで変化させず、第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の回転速度だけを速くするように制御する。こうすることでトナー濃度が下がって現像剤の汲み上げ性が低下したときでも、それを補うように搬送スクリューの回転速度を速くすることができるため、現像剤の汲み上げ量の低下に起因する画像不良を抑制できる。
【００６０】
また、センサ２０のトナー濃度基準値を初期よりも上げる方向に補正された場合、すなわちトナー濃度目標値が７％以上に補正された場合は、現像剤の汲み上げ性が低下する恐れがない。このため、表１のように第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の回転速度は初期速度から変えないようにしている。
【００６１】
【表１】
2010066582.tif 000003
【００６２】
ここで、トナー補給制御の流れについて説明する。図７はトナー補給制御の流れを示すフローチャートである。図７に示すように、画像形成動作を開始すると（Ｓ１）、パッチ検知タイミングか否かを判断する（Ｓ２）。パッチ検知を行わない場合は、そのまま画像形成を行い（Ｓ７）、画像形成動作を終了する（Ｓ８）。
【００６３】
パッチ検知を行う場合は、パッチ検知を実行し（Ｓ３）、Ｖｐｓ−Ｖｐｒ＞０かＶｐｓ−Ｖｐｒ＜０を判断する（Ｓ４）。
【００６４】
Ｖｐｓ−Ｖｐｒ＞０の場合は、Ｖｐｓ−Ｖｐｒの差分からＶｒｅｆの補正量を決定し、トナー濃度を下げる側に補正する（Ｓ５）。そして、トナー濃度の目標値に基づいて第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の回転速度だけを速くする（Ｓ６）。そして、画像形成を行い（Ｓ７）、画像形成動作を終了する（Ｓ８）。
【００６５】
Ｖｐｓ−Ｖｐｒ＜０の場合は、Ｖｐｓ−Ｖｐｒの差分からＶｒｅｆの補正量を決定し、トナー濃度を上げる側に補正する（Ｓ９）。そして、この場合は、第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の回転速度は変えない。そして、画像形成を行い（Ｓ７）、画像形成動作を終了する（Ｓ８）。
【００６６】
なお、本実施形態ではトナー濃度検知手段としてインダクタンス検知センサ２０を用いたが、他のトナー濃度検知手段、例えば現像剤からの反射光に基づいてトナー濃度を検知する光学式濃度センサを用いてもよい。
【００６７】
以上説明したように、縦攪拌型の現像装置４を使用した画像形成装置において、現像剤の帯電量を略一定に維持するためにトナー濃度を下げる方向に制御がなされた場合でも、現像剤面高さを適切な範囲内に制御することが可能となる。これにより、かぶりやトナー飛散の発生とともに、剤面高さの低下に起因するコート不良の発生も抑制できる。
【００６８】
また、耐久によって変化する現像剤のトナー濃度に応じて搬送スクリューの速度を適正に制御することにより、搬送スクリューの昇温に起因する画像不良の発生を抑制し、安定した画像形成を行うことができる。
【００６９】
[第二実施形態]
次に本発明に係る画像形成装置の第二実施形態について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図９は本実施形態に係るトナー補給制御の流れを示すフローチャートである。
【００７０】
本実施形態における画像形成装置は、上記第一実施形態のような基準パッチの濃度検知は行わず、現像剤の耐久状態に応じてトナー濃度基準値を補正する。
【００７１】
前述したように、キャリアの帯電付与能力は耐久とともに低下していくが、その低下の度合いは現像剤が画像形成に使用された時間、すなわち現像スリーブの積算回転時間（積算駆動時間）とともにほぼ直線的に低下する。そのため、現像剤の初期状態からの現像スリーブ２８の積算回転時間を計測すれば、キャリアの帯電付与能力低下に伴う現像剤の帯電量の低下量、更には現像剤の帯電量を略一定にするためのトナー濃度目標値もほぼ推察することができる。
【００７２】
そこで、本実施形態では現像剤の初期状態からの現像スリーブ２８の積算回転時間に基づいて決定されるトナー濃度目標値から第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の回転速度を制御する。
【００７３】
プリント動作がスタートして現像スリーブ２８が回転するとき、その回転時間を計測して初期からの積算回転時間を不図示のメモリに記憶する。その回転時間はプリントするシートサイズによって変化し、当然、大きなシートサイズのものをプリントしたときは現像スリーブ２８の回転時間は長くなる。
【００７４】
本実施形態における画像形成装置のプロセススピードは、上記第一実施形態と同じく２８６ｍｍ／ｓｅｃであり、例えばＡ４サイズの画像を１枚プリントする場合、現像スリーブ２８の回転時間は１．０１ｓｅｃである。現像スリーブ２８の積算回転時間に基づいたトナー濃度目標値を表２に示す。表２に示すように、現像スリーブ２８の積算回転時間が増えるに従ってトナー濃度の目標値を下げるようにセンサ２０のトナー濃度基準値の補正が行われ、第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の回転速度が決定される。各トナー濃度目標値における第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の回転速度は、上記第一実施形態と同様に表１に基づいて制御される。
【００７５】
【表２】
2010066582.tif 000004
【００７６】
ここで、トナー補給制御の流れについて説明する。図９に示すように、画像形成動作を開始すると（Ｓ２１）、現像スリーブ２８の積載回転時間を読み取る（Ｓ２２）。そして、読み取った積載回転時間（現像剤の耐久状態）に応じてトナー濃度基準値Ｖｒｅｆを変更する必要があるか否か判断する（Ｓ２３）。
【００７７】
Ｖｒｅｆを変更する必要がない場合は、そのまま画像形成動作を行い（Ｓ２６）、現像スリーブ２８の積算回転時間を記憶し（Ｓ２７）、画像形成動作を終了する（Ｓ２８）。
【００７８】
Ｖｒｅｆを変更する必要がある場合は、積載回転時間に応じてＶｒｅｆの補正量を決定し（Ｓ２４）、第一、第二の搬送スクリュー２６、２５の回転速度を補正する（Ｓ２５）。そして、画像形成動作を行い（Ｓ２６）、現像スリーブ２８の積算回転時間を記憶し（Ｓ２７）、画像形成動作を終了する（Ｓ２８）。
【００７９】
本実施形態では上記第一実施形態のように基準パッチを作成してその濃度を検知することを行っていないため、基準パッチの濃度を検知するためのセンサを設置する必要がなく、センサ分のコストを削減することが可能となる。
【００８０】
また、基準パッチを形成するためには、通常の画像形成動作を一時的に中断する必要があるため、その分、生産性が低下してしまうデメリットがあるが、本実施形態ではそのような生産性の低下が生じることがない。
【００８１】
以上説明したように、縦攪拌型の現像装置を使用した画像形成装置において、現像スリーブ２８の積算回転時間に基づいてトナー濃度の目標値を制御する場合でも、現像剤面高さを適切な範囲内に制御することが可能となる。これにより、かぶりやトナー飛散の発生とともに、剤面高さの低下に起因するコート不良の発生も抑制できる。
【００８２】
また、耐久によって変化する現像剤のトナー濃度に応じて搬送スクリューの速度を適正に制御することにより、搬送スクリューの昇温に起因する画像不良の発生を抑制し、安定した画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】第一実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】第一実施形態に係る現像装置の横断面図である。
【図３】第一実施形態に係る現像装置の縦断面図である。
【図４】従来の現像装置の概略説明図である。
【図５】従来の縦攪拌型現像装置内の剤面高さの概略説明図である。
【図６】従来の縦攪拌型現像装置の概略説明図である。
【図７】第一実施形態に係るトナー補給制御の流れを示すフローチャートである。
【図８】現像剤のトナー濃度とインダクタンス検知センサ出力の関係を示した図である。
【図９】第二実施形態に係るトナー補給制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
Ｍ１、Ｍ２  …駆動モータ（第一、第二の駆動源）
１  …感光体ドラム（像担持体）
４  …現像装置
２０  …インダクタンス検知センサ
２２  …現像容器
２３  …現像室
２４  …攪拌室
２５、２６  …搬送スクリュー（第一、第二の搬送部材）
２８  …現像スリーブ（現像剤担持体）
３０  …現像剤補給口
３１  …トナーホッパー
３２  …トナー補給手段
７０  …光学式濃度センサ（画像濃度検知手段）
８０  …制御部
８１  …トナー濃度基準値補正手段
【図１】
2010066582.tif 000005
【図２】
2010066582.tif 000006
【図３】
2010066582.tif 000007
【図４】
2010066582.tif 000008
【図５】
2010066582.tif 000009
【図６】
2010066582.tif 000010
【図７】
2010066582.tif 000011
【図８】
2010066582.tif 000012
【図９】
2010066582.tif 000013