(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の表面に対向して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一室と、
前記第一室と鉛直方向に関して異なる位置で前記現像剤担持体の表面に対向して設けられ、前記現像剤担持体から現像剤を回収するとともに、前記第一室の両端部で連通して現像剤を循環する循環経路を形成する第二室と、
前記第一室もしくは前記第二室にトナーを補給する補給部と、
前記第一室もしくは前記第二室の現像剤の磁性体密度に応じた出力を発生する磁気検出素子と、
前記磁気検出素子の出力に基づいて、前記補給部による補給量を制御する制御部と、
画像形成開始信号に伴って前記第一室及び前記第二室における現像剤の搬送が開始されてからの経過時間に関する情報を検知するタイマーと、
前記磁気検出素子が検出する領域の現像剤圧力に関する情報を検知する圧検知部と、を備え、
前記制御部は、前回の画像形成終了から次回の画像形成を開始するまでの期間に関わらず、前記タイマーの検知情報に基づいて、前記経過時間が所定時間未満の場合には前記経過時間が前記所定時間以上の場合よりも、前記磁気検出素子の同一出力値に対する前記補給部の補給量が少なくなるように制御し、かつ、前記圧検知部の検知情報に基づいて、前記磁気検出素子が検出する領域の現像剤圧力が高いほど、前記経過時間が所定時間未満の場合と前記経過時間が前記所定時間以上の場合における、前記磁気検出素子の同一出力値に対する前記補給部による補給量の差分が小さくなるように制御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、前記タイマーの検知情報に基づいて、前記経過時間が前記所定時間に近付くほど、前記経過時間が所定時間未満の場合と前記経過時間が前記所定時間以上の場合における、前記磁気検出素子の同一出力値に対する前記補給部による補給量の差分が小さくなるように制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像装置内の現像剤の累積使用時間に関する情報を検知する検知部を備え、
前記制御部は、前記検知部の検知情報に基づいて、前記累積使用時間が増えるほど、前記所定時間を長くすることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像装置の累積使用時間に関する情報を検知する累積検知部を備え、
前記制御部は、前記累積検知部の検知情報に基づいて、前記累積使用時間が増えるほど、前記経過時間が所定時間未満の場合と前記経過時間が前記所定時間以上の場合における、前記磁気検出素子の同一出力値に対する前記補給部による補給量の差分が小さくなるように制御することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像装置内の現像剤の流動性に関する情報を検知する流動性検知部を備え、
前記制御部は、前記流動性検知部の検知情報に基づいて、現像剤の流動性が低下するほど、前記経過時間が所定時間未満の場合と前記経過時間が前記所定時間以上の場合における、前記磁気検出素子の同一出力値に対する前記補給部による補給量の差分が大きくなるように制御することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記磁気検出素子の出力と、所定の基準値と、に基づいて前記補給部による補給量を制御し、前記タイマーの検知情報に基づいて、前記磁気検出素子の出力を補正するもしくは前記所定の基準値を補正することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項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、循環する現像剤を磁気検出素子で検出した出力に基づいて現像装置のトナー補給量を制御する画像形成装置、詳しくは現像装置を起動後の所定時間に顕著な磁気検出素子の出力と実際のトナー濃度の関係の誤差を修正したトナー補給制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体に形成した静電像を現像装置によってトナー像に現像し、像担持体のトナー像を直接又は中間転写体を介して記録材へ転写し、トナー像が転写された記録材を定着装置で加熱加圧して、画像を記録材に定着させる画像形成装置が広く用いられている。現像装置として、トナーとキャリアを混合した二成分現像剤を用いて像担持体の静電像をトナー像に現像する二成分現像方式のものが広く用いられている。
【０００３】
図２を参照して二成分現像方式の現像装置を説明する。二成分現像方式の現像装置（１）では、画像形成に伴って現像剤からトナーだけが取り出されるため、補給部（２０）から現像装置（１）へ、トナーを主成分とする補給現像剤が補給される。そして、現像装置（１）におけるトナーの消費と補給をバランスさせて、現像装置内の現像剤のトナー濃度を所定範囲に保つために、現像装置（１）にはトナー濃度を測定するための磁気検出素子（１４）が配置される。
【０００４】
トナー濃度は、現像装置内（１）の現像剤の単位重量に占めるトナーの重量比率であって、通常５％〜１１％程度が適正とされる。トナー濃度が５％を割り込むと、静電像に十分なトナーが付着できないで画像濃度が薄くなる傾向となる。トナー濃度が１１％を超えると、キャリアの表面に拘束されないトナーが増えるので、回転する現像剤担持体（８）からの飛散トナーが増える傾向となる。
【０００５】
特許文献１には、磁気検出素子（１４）の出力に基づくトナー濃度の推定値を一定に保つように、補給部（２０）から現像装置（１）へのトナー補給を制御する画像形成装置が示される。ここでは、現像剤の流動性の低下に伴って磁気検出素子（１４）の出力が安定する時期が遅れるため、現像剤の累積使用時間が長くなるほど磁気検出素子（１４）の出力を取り込む時期を遅らせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３０７４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の現像装置では、現像装置内の現像剤の循環が定常状態になって、磁気検出素子（１４）の出力が安定するのを待って画像形成を開始する。そして、１枚目の画像形成が終わった後に、磁気検出素子（１４）の出力に基づいて現像剤の補給量を決定する。このため、図５に示すように、現像装置起動後の磁気検出素子（１４）の出力が変動する場合、現像剤が新品状態でも、現像装置起動後、１枚目の画像形成を開始するまでに３秒以上の時間を要する。現像剤が古くなって流動性が低下している場合には、現像装置起動後、１枚目の画像形成を開始するまでに５秒以上の時間を要する。
【０００８】
このため、現像装置起動後、磁気検出素子（１４）の出力が安定するまで、現像装置（１）の空運転を３秒以上続けないと、１枚目の画像形成を開始できない。そして、１枚目の画像形成が終わるまで、磁気検出素子（１４）の出力に基づいて、現像剤の補給量を決定できない。
【０００９】
しかし、画像形成装置の生産性、応答性、現像装置内の現像剤の攪拌劣化を考えると、現像装置起動後の空運転時間は、可能な限り短縮することが望ましい。例えば、複合機のＦＡＸ受信の用途では、１枚のみで終了する画像形成ジョブも多い。１枚の画像形成ジョブが断続的に１０回入って来て、その都度、現像装置が停止／起動する場合、磁気検出素子の出力の安定を待つことなく画像形成を開始できれば、画像形成の生産性は大きく高められる。磁気検出素子（１４）の出力の安定を待つことなく現像剤の補給量を決定して１枚目の画像形成時に補給を済ませれば、１枚目の画像形成後に現像剤を補給するための空運転を行う必要もなくなる。
【００１０】
本発明は、現像装置起動後、磁気検出素子の出力が安定しないうちに現像を開始しても、磁気検出素子の出力に基づき、正確に現像剤のトナー濃度を判断して、現像装置に精度高く現像剤補給を行える画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の現像装置は、トナーとキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の表面に対向して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一室と、前記第一室と鉛直方向に関して異なる位置で前記現像剤担持体の表面に対向して設けられ、前記現像剤担持体から現像剤を回収するとともに、前記第一室の両端部で連通して現像剤を循環する循環経路を形成する第二室と、前記第一室もしくは前記第二室にトナーを補給する補給部と、前記第一室もしくは前記第二室の現像剤の磁性体密度に応じた出力を発生する磁気検出素子と、前記磁気検出素子の出力に基づいて、前記補給部による補給量を制御する制御部と、画像形成開始信号に伴って前記第一室及び前記第二室における現像剤の搬送が開始されてからの経過時間に関する情報を検知するタイマーと、前記磁気検出素子が検出する領域の現像剤圧力に関する情報を検知する圧検知部と、を備えるものである。そして、前記制御部は、前回の画像形成終了から次回の画像形成を開始するまでの期間に関わらず、前記タイマーの検知情報に基づいて、前記経過時間が所定時間未満の場合には前記経過時間が前記所定時間以上の場合よりも、前記磁気検出素子の同一出力値に対する前記補給部の補給量が少なくなるように制御し、かつ、前記圧検知部の検知情報に基づいて、前記磁気検出素子が検出する領域の現像剤圧力が高いほど、前記経過時間が所定時間未満の場合と前記経過時間が前記所定時間以上の場合における、前記磁気検出素子の同一出力値に対する前記補給部による補給量の差分が小さくなるように制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の現像装置では、現像剤の攪拌及び搬送が開始してから所定時間は、所定時間経過後よりも磁気検出素子の同一出力値に対する補給部の補給量が少なくなるように制御する。これにより、現像装置起動後に磁気検出素子の出力がトナー濃度過剰側へ振れる現象を相殺してトナー供給量を適正値に近付ける。
【００１３】
したがって、現像装置起動後、磁気検出素子の出力が安定しないうちに現像を開始しても、磁気検出素子の出力に基づき、正確に現像剤のトナー濃度を判断して、現像装置に精度高く現像剤補給を行える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】現像装置の軸垂直断面の構成の説明図である。
【図３】運転中の現像装置の現像剤の剤面高さの説明図である。
【図４】停止中の現像装置の現像剤の剤面高さの説明図である。
【図５】現像装置の起動後のインダクタンスセンサの出力変化の説明図である。
【図６】実施例１の画像形成制御のフローチャートである。
【図７】現像剤の流動性の低下による現像駆動時間とインダクタンスセンサ出力の関係の変化の説明図である。
【図８】実施例２の画像形成制御のフローチャートである。
【図９】実施例４における圧力センサの配置の説明図である。
【図１０】インダクタンスセンサ近傍の現像剤の圧力とインダクタンスセンサ出力との関係の説明図である。
【図１１】実施例４の画像形成制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、現像装置起動後、磁気検出素子の出力が安定する前に現像剤のトナー濃度が判断される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１６】
磁気検出素子とは、単位体積の現像剤当たりのキャリア個数（密度）に応じた磁気的物性の変化を測定するセンサを総称したもので、外部から磁化又は磁界をかけて現像剤の磁化量、磁束密度、抗磁力、誘導電界、磁気抵抗等を測定するセンサを含む。
【００１７】
磁気検出素子の出力に基づくトナー補給量の制御は、磁気検出素子の出力のみに基づいて実行してもよい。しかし、パッチ画像のトナー載り量の検出に基づくトナー補給量の制御や、画像データ、露光信号等から画像ごとのトナー消費量を算出して行うトナー補給量の制御と組み合わせてもよい。
【００１８】
画像形成装置は、二成分現像剤を使用する限りにおいて、フルカラー／モノクロ、１ドラム型／タンデム型、直接転写方式／記録材搬送方式／中間転写方式、像担持体の種類、帯電方式、露光方式、転写方式、定着方式によらず実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００１９】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、記録材搬送ベルト２４に沿って画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム型記録材搬送方式のフルカラープリンタである。
【００２０】
分離ローラ１０３は、ピックアップローラ１０２が記録材カセット１０１から引き出した記録材Ｓを１枚ずつに分離して、レジストローラ１０４へ送り出す。レジストローラ１０４は、感光ドラム１０Ｙのトナー像にタイミングを合わせて、記録材Ｓを記録材搬送ベルト２４へ送り出す。
【００２１】
画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１０Ｙにイエロートナー像が形成されて、記録材搬送ベルト２４に担持された記録材Ｓに転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１０Ｍにマゼンタトナー像が形成されて、記録材搬送ベルト２４に担持された記録材Ｓに転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光ドラム１０Ｃ、１０Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、記録材搬送ベルト２４に担持された記録材Ｐに転写される。
【００２２】
四色のトナー像を転写された記録材Ｓは、記録材搬送ベルト２４から曲率分離されて定着装置２５へ送り込まれる。記録材Ｓは、定着装置２５で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、機体外部へ排出される。
【００２３】
画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの区別を表す符号末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略した符号を構成部材に付した画像形成部Ｐについて、構成及び動作を総括的に説明する。
【００２４】
画像形成部Ｐは、感光ドラム１０を囲んで、コロナ帯電器２１、露光装置２２、現像装置１、転写ブレード２３、ドラムクリーニング装置２６を配置している。感光ドラム１０は、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層が形成され、所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。
【００２５】
コロナ帯電器２１は、コロナ放電に伴う荷電粒子を感光ドラム１０に照射して、感光ドラム１０を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。露光装置２２は、各色の分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１０の表面に画像の静電像を書き込む。現像装置１は、トナーを感光ドラム１０に供給して、静電像をトナー像に現像する。
【００２６】
記録材搬送ベルト２４は、テンションローラ１０６及び駆動ローラ１０５に掛け渡して支持され、駆動ローラ１０５に駆動されて矢印Ｒ２方向に回転する。転写ブレード２３は、記録材搬送ベルト２４を押圧して、感光ドラム１０と記録材搬送ベルト２４との間に転写部を形成する。
【００２７】
転写ブレード２３にトナーの帯電極性と逆極性の直流電圧が印加されることにより、感光ドラム１０に担持されたトナー像が、記録材搬送ベルト２４上の記録材へ転写される。ドラムクリーニング装置２６は、感光ドラム１０にクリーニングブレードを摺擦させて、転写部を通過した感光ドラム１０の表面に付着した転写残トナーを回収する。
【００２８】
＜現像装置＞
図２は現像装置の軸垂直断面の構成の説明図である。図３は運転中の現像装置の現像剤の剤面高さの説明図である。図４は停止中の現像装置の現像剤の剤面高さの説明図である。
【００２９】
電子写真方式の画像形成装置において、近年では、ＰＯＤ（プリント・オン・デマンド）性能の１つとして、画像形成装置の起動又はスリープからの復帰から画像形成開始までの時間（いわゆるファーストコピータイム）の短縮が求められている。画像形成装置の高速の印刷能力、画像濃度／色相の高い再現性を達成しつつ、画像形成装置を小型化／コスト削減することが求められている。
【００３０】
従来の横攪拌現像装置は、現像室と攪拌室が水平方向に隣接しており、現像室で現像スリーブに担持されて現像を行ってトナー濃度が下がった現像剤が現像室に戻され、トナー濃度の低いまま再び現像スリーブに担時されて現像を行う。このため、現像室の下流側ほど現像剤のトナー濃度が低くなって、現像室の上流側と下流側とで現像された画像に濃度差／色相差が発生し易くなっている。
【００３１】
図２に示すように、現像装置１は、現像室３と攪拌室４が鉛直方向に隣接する縦攪拌現像装置である。縦攪拌現像装置は、従来の横攪拌現像装置に比較して、高速の印刷能力、画像濃度／色相の高い再現性、小型化／コスト削減をもたらす。
【００３２】
現像剤担持体の一例である現像スリーブ８は、トナーとキャリアを含む現像剤を担持する。第一室の一例である現像室３は、現像スクリュー５によって、現像スリーブ８に沿って現像剤を搬送しつつ現像スリーブ８に現像剤を供給する。第二室の一例である攪拌室４は、現像室３に連通して現像剤の循環経路を形成し、攪拌スクリュー６によって、現像スリーブ８に沿って現像剤を搬送しつつ現像スリーブ８から現像剤を回収する。
【００３３】
現像装置１は、現像室３で現像スリーブ８に担持されて現像を行ってトナー濃度が下がった現像剤が攪拌室４に回収されるため、現像室３の上流側と下流側とで現像剤のトナー濃度が等しくなる。このため、現像室３の上流側と下流側とで現像された画像に濃度差／色相差が発生しにくい。現像装置１では、攪拌室４を搬送される過程で補給されたトナーと十分に混ざった現像剤が、攪拌室４から現像室３へ汲み上げられて現像に用いられる。このため、現像装置１は、従来の横攪拌現像装置に比べて、トナー濃度のムラなどによる画像不良が発生しにくく、画像濃度の面内均一性も向上する。
【００３４】
現像装置１の現像容器２内には、トナー（非磁性）とキャリア（磁性）を含むトナー濃度が８％の二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が所定量充填されている。トナー濃度は、現像剤の単位重量に占めるトナーの重量比率（％）であって、キャリアとトナーの混合比率を表す重要なパラメータである。
【００３５】
図３に示すように、現像容器２内の空間は、紙面に垂直方向に延在する隔壁７によって、上部の現像室３と下部の攪拌室４に、鉛直方向上下に区画されている。隔壁７の両端部に開口部１１、１２が形成されて、現像室３と攪拌室４とを連通させ、現像容器２内に充填された現像剤の循環経路が形成されている。
【００３６】
現像室３には、現像剤の攪拌／搬送を目的として現像スクリュー５が配置される。現像スクリュー５は、強磁性体の軟鋼で構成される回転軸の周りに非磁性体の樹脂材料で成型された羽根部材をスパイラル状に設けてスクリュー構造を形成され、現像室３の底部に現像スリーブ８と平行に配置されている。現像装置１の運転中、現像スクリュー５は、開口部１１を通じて攪拌室４から受け渡された現像室３の現像剤を、現像スクリュー５に沿って一方向に搬送して、開口部１２を通じて攪拌室４へ受け渡す。現像室３において、現像スクリュー５は、攪拌室４から受け渡された現像剤を下流側へ搬送しながら、図２に示すように、搬送中の現像剤の一部を現像スリーブ８に供給する。
【００３７】
現像スクリュー５によって現像スリーブ８に供給された現像剤は、層厚規制ブレード９によって層厚を規制されて感光ドラム１０に対向する現像部へ搬送され、感光ドラム１０上の静電像へトナーを移転させる。トナーが消費されてトナー濃度が低下した現像剤は、現像スリーブ８の回転に伴って攪拌室４へ戻され、現像スリーブ８から分離されて、攪拌スクリュー６によって攪拌室４を搬送される現像剤に合流する。
【００３８】
攪拌室４には、現像剤の攪拌／搬送を目的として、攪拌スクリュー６が配置される。攪拌スクリュー６は、軟鋼の回転軸の周りに樹脂材料の羽根部材を、現像スクリュー５とは逆巻きのスパイラル状に設けてスクリュー構造を形成され、攪拌室４の底部に現像スクリュー５と平行に配置されている。現像装置１の運転中、攪拌スクリュー６は、現像スクリュー５と同方向に回転して、現像剤を現像スクリュー５とは反対方向に搬送する。攪拌スクリュー６は、開口部１２を通じて現像室３から受け渡された現像剤を、現像スクリュー５とは反対方向に搬送して、開口部１１を通じて現像室３へ受け渡す。
【００３９】
現像スクリュー５と攪拌スクリュー６は、現像容器２内の現像剤を、現像室３と攪拌室４とで循環させ、現像剤中のトナーとキャリアを攪拌混合して、トナーをマイナス、キャリアをプラスに帯電させる。
【００４０】
図２に示すように、現像スリーブ８は、現像容器２に回転可能に配設されるとともに、現像容器２の開口を通じて感光ドラム１０方向に一部露出している。現像スリーブ８は、導電性の非磁性材料であるステンレスやアルミニウム等の金属、導電性粒子を分散して導電性を付与した樹脂材料、従来から知られているその他の材料を用いることができる。ここで、現像スリーブ８は、アルミニウムの円筒材料で形成され、現像剤の搬送性を高めるために、ガラスビーズを用いたブラスト処理等により表面を粗面化する加工が施されている。
【００４１】
現像スリーブ８の内部には、マグネットローラ１６が非回転状態で設置される。マグネットローラ１６は、常時磁界を発生する永久磁石であっても良いし、一定の磁界、又は、異なる分布、極性の磁界を任意に発生させることができる電磁石の集合体であってもよい。
【００４２】
マグネットローラ１６は、現像スリーブ８に対して相対的に不動となるように複数の磁極を現像スリーブ８内に配置している。マグネットローラ１６は、現像スリーブ８が感光ドラム１０に対向する現像部に現像極Ｓ１を有する。磁極Ｎ２、Ｓ２、Ｎ１は、現像極Ｓ１に向かって現像剤を搬送する。磁極Ｎ３は、現像剤を現像極Ｓ１から現像容器２内へ搬送し、磁極Ｎ３、Ｎ２は、現像スリーブ８から現像剤を分離させる。
【００４３】
感光ドラム１０よりも現像スリーブ８の回転方向上流側であって、現像スリーブ８を介して磁極Ｓ２に対向する位置に、層厚規制ブレード９が配置される。層厚規制ブレード９は、アルミニウム等の非磁性材料で構成され、現像スリーブ８に担持された現像剤の磁気ブラシの穂長さを規制する穂切り部材として機能する。層厚規制ブレード９の先端と現像スリーブ８との間に設定された隙間を通過して層厚を揃えられた現像剤が感光ドラム１０と対向する現像部へ送られる。層厚規制ブレード９の先端と現像スリーブ８との間隙を調整することによって、現像スリーブ８に担持されて現像部へ搬送される現像剤量が調整される。
【００４４】
現像スリーブ８は、矢印Ｒ８方向に回転して現像剤を感光ドラム１０と対向する現像部へ搬送し、感光ドラム１０上の静電像に現像剤中のトナーを付着させてトナー像を反転現像する。現像剤は、マグネットローラ１６の磁界によって、現像スリーブ８に磁気ブラシ状態で担持されて感光ドラム１０との対向部で磁気ブラシを形成し、磁気ブラシの穂先を感光ドラム１０に摺擦させる。
【００４５】
電源１７は、マイナスの直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ８に印加して、現像剤の磁気ブラシからトナーのみを感光ドラム１０の静電像へ移転させる。交流電圧を重畳することで、重畳しない場合に比較して現像効率（つまり、潜像へのトナーの付与率）が向上する。
【００４６】
＜二成分現像剤＞
トナーは、スチレン系樹脂やポリエステル樹脂等の結着樹脂、カーボンブラックや染料、顔料等の着色剤、ワックス等の離型剤、荷電制御剤等を適当量用いることにより構成される。トナーは、粉砕法や重合法などの従来技術により製造されている。
【００４７】
トナーは、摩擦帯電量が−１×１０−２Ｃ／ｋｇ〜−５．０×１０−２Ｃ／ｋｇの範囲にある負帯電特性のものである。トナーの摩擦帯電量は、用いられる結着樹脂の種類等により調整しても良いし、外添剤の添加によって調整してもよい。トナーの摩擦帯電量は、一般的なブローオフ法を用い、現像剤量を約０．５〜１．５ｇとして現像剤からトナーをエアー吸引することで吸引し、測定容器に誘起される電荷量を測定することにより測定した。
【００４８】
トナーの摩擦帯電量が−１×１０−２Ｃ／ｋｇ未満でも、−５．０×１０−２Ｃ／ｋｇ超えでも現像効率が低下する。トナーの摩擦帯電量が−５．０×１０−２Ｃ／ｋｇを超えてくると、キャリアに発生するカウンターチャージ量も大きくなってキャリア付着による白抜け画像が発生して、出力画像の品質が低下することがある。
【００４９】
キャリアも従来技術により製造され、製造法は特に制限されない。樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電化及び抵抗調整のためにカーボンブラックを樹脂中に分散した樹脂キャリアを用いることができる。フェライト等のマグネタイト単体表面を酸化還元処理して抵抗調整を行ったマグネタイトキャリア、あるいは、フェライト等のマグネタイト単体粒子の表面を樹脂コーティングして抵抗調整を行った樹脂コートキャリア等を用いることもできる。
【００５０】
キャリアは、０．１テスラの磁界において３．０×１０４Ａ／ｍ〜２．０×１０５Ａ／ｍの磁化を有するものである。キャリアの体積抵抗率は、リークや現像性を考慮して１０７〜１０１４Ωｃｍに調整している。
【００５１】
キャリアの磁化量が３．０×１０４Ａ／ｍ未満だと、マグネットローラ１６による現像スリーブ８への付着が困難となって、現像効率が低下する傾向となる。キャリアの磁化量が２．０×１０５Ａ／ｍを超えてくると、磁気ブラシの圧力によりトナー像が掻き乱されて画像品質が低下することがある。
【００５２】
キャリアの磁化は、理研電子（株）製の振動磁場型磁気特性自動記録装置ＢＨＶ−３０を用いて、０．１Ｔの外部磁場における磁化の強さを求めた。円筒状のプラスチック容器に十分密になるようにキャリアをパッキングして測定試料を作成し、測定試料の磁化モーメントを測定し、測定試料を入れた時の実際の重量を測定して磁化の強さ（Ａｍ２／ｋｇ）を求めた。
【００５３】
次いで、キャリア粒子の真比重を、乾式自動密度形アキュピック１３３０（島津製作所（株）社製）により求め、先に求めた磁化の強さ（Ａｍ２／ｋｇ）に真比重を掛けることで、単位体積当たりの磁化の強さ（Ａ／ｍ）を求めた。
【００５４】
＜トナー補給制御＞
図２に示すように、現像装置１では、トナー像の現像に伴って現像スリーブ８から感光ドラム１０へトナーが移転するため、画像形成を行うと、現像容器２内を循環する現像剤のトナー濃度が低下して、画像濃度や混色された色相の再現性が低下する。現像容器２内で不足する各色のトナーを補うために、現像剤補給装置２０は、トナーホッパー３１から、攪拌室４の攪拌スクリュー６の上流側に、各色のトナーを不足した量だけそれぞれ補給する。
【００５５】
現像容器２には、トナー濃度を測定するためのインダクタンスセンサ１４が配置されている。制御部５１は、インダクタンスセンサ１４の出力から現像容器２内の現像剤のトナー濃度を求め、トナー濃度を８％に回復させるために必要なトナー補給量を計算する。制御部５１は、現像剤補給装置２０の補給スクリュー３２を、計算したトナー補給量に相当する回転角度だけ回転させて、トナーを現像容器２に補給する。
【００５６】
現像容器２内を搬送される現像剤のトナー濃度が変化すると、現像剤の透磁率が変化するため、透磁率を測定するインダクタンスセンサ１４によって現像剤のトナー濃度を検知することができる。インダクタンスセンサ１４の出力は、インダクタンスセンサ１４が検知する領域の現像剤に含まれる磁性体の量が多いほど大きくなるので、現像剤のキャリア濃度（現像剤の単位重量に占めるキャリアの重量比率）に比例している。このため、磁気センサの検知出力（Ｖｓｉｇ）は、インダクタンスセンサ１４が検知する領域の現像剤のトナー濃度と相反する。
【００５７】
トナー濃度が高くなると、単位体積の現像剤に占めるトナー（非磁性体）の体積割合が増えただけ、キャリア（磁性体）の体積割合が減って、現像剤の透磁率が低くなるので、磁気センサの検知出力（Ｖｓｉｇ）検知出力が小さくなる。逆に、トナー濃度が低くなると、単位体積の現像剤に占めるキャリア（磁性体）の体積割合が増えただけ、現像剤の透磁率が高くなって、磁気センサの検知出力（Ｖｓｉｇ）検知出力が大きくなる。このようにして、磁性体の透磁率を測定するインダクタンスセンサ１４を用いて、非磁性体のトナー濃度を測定することが可能となっている。
【００５８】
インダクタンスセンサ１４の検知出力（Ｖｓｉｇ）は、不揮発性のメモリ素子（不図示）に予め記録されている初期基準信号（Ｖｒｅｆ）と比較され、両者の差分（Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ）の計算結果に基づいてトナー補給量が決定される。トナー補給量は、現像剤補給装置２０のトナー補給スクリューのトナー補給時間として決定される。初期基準信号（Ｖｒｅｆ）は、現像容器２内の現像剤の初期状態、すなわち初期現像剤のトナー濃度に対応した出力値であるため、検知出力（Ｖｓｉｇ）が初期基準信号（Ｖｒｅｆ）に近づくようにトナー補給量が決定される。
【００５９】
ここでは、初期現像剤のトナー濃度は８％であり、インダクタンスセンサ１４の初期基準信号（Ｖｒｅｆ）はトナー濃度８％のときの出力が２．５Ｖになるように調整されている。Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ＞０の場合、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。これに対して、Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ≦０の場合、トナー濃度が目標よりも高いため、トナー補給を停止して、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。
【００６０】
図３に示すように、磁気検出素子の一例であるインダクタンスセンサ１４は、循環経路を搬送される現像剤の磁性体密度に応じた出力を発生する。インダクタンスセンサ１４は、現像室３へ現像剤を押し上げて受け渡す位置に近接した攪拌室４に配置される。制御手段の一例である制御部５１は、インダクタンスセンサ１４の出力に基づいてトナー供給量を設定して補給部の一例である現像剤補給装置２０を制御する。
【００６１】
現像装置１では、現像スリーブ８に担持されて現像に使用されたトナー濃度の低い現像剤は、現像室３には戻らず、すべて攪拌室４へ回収される。攪拌スクリュー６は、開口部１２を通じて現像室３から搬送されてくる現像剤と、現像スリーブ８に担持されて現像に使用された現像剤と、補給されたトナーとを攪拌室４において混合する。攪拌スクリュー６は、回収されたトナー濃度の低い現像剤に、補給されたトナーを混合して、トナー濃度を８％に回復させ、搬送される現像剤のトナー濃度を均一化して現像室３に送り込む。
【００６２】
このため、現像室３の上流側から下流側まで、トナーが補給されて十分攪拌された現像剤のみが存在し、現像室３を搬送されて現像スリーブ８に担持される現像剤のトナー濃度は８％一定に保たれている。よって、現像スリーブ８には、常に均一なトナー濃度の現像剤が供給され、現像スリーブ８に沿った方向の画像濃度差や色相差のない均一な画像を得ることができる。
【００６３】
なお、初期トナー濃度、及び初期基準信号（Ｖｒｅｆ）の調整値は、これ以外の数値のものを用いても良い。また、ここでは、キャリアを含まないトナー１００％の補給用現像剤を補給した。しかし、キャリアも併せて補給して、余剰な現像剤をオーバーフローさせる構成を採用してもよい。
【００６４】
また、ここでは、インダクタンスセンサ１４が検知したトナー濃度から現像剤の補給量を直接決定した。しかし、画像形成の１枚ごとに使用される各色トナー量を画像データに基づいて計算し、使用したトナー量を、インダクタンスセンサ１４が検知したトナー濃度に応じて補正して補給量を決定してもよい。
【００６５】
＜磁気検出素子の出力変動＞
縦攪拌現像装置は、横攪拌現像装置とは異なる現像剤の循環をしているために、縦攪拌現像装置特有の問題も持っている。
【００６６】
図３に示すように、現像装置１は、重力に逆らって現像剤を循環させているため、現像容器２内の現像剤の剤面Ｔ’は傾きを持つ。通常の画像形成時に剤面が安定した状態では、現像室３及び攪拌室４に現像剤の剤面Ｔ’が形成されている。現像剤は、攪拌スクリュー６によって攪拌室４を下流側へ搬送され、開口部１１が十分に現像剤で充填されると、現像室３へ押し上げられ、現像スクリュー５によって下流に搬送されていく。そのため、現像剤の剤面Ｔ’は、開口部１１の近傍が高くなっている。
【００６７】
図４に示すように、現像剤劣化の観点から、画像形成以外で現像剤を攪拌することは好ましくないため、画像形成時だけ現像装置１が駆動される。現像装置１が停止して現像スクリュー５及び攪拌スクリュー６による搬送がされない状態では、現像室３及び攪拌室４に沿って現像剤が拡散して、現像剤の剤面Ｔ”が形成されている。攪拌スクリュー６によって現像室３に押し上げられていた現像剤が攪拌室４内へ落下すると同時に、現像スクリュー５及び攪拌スクリュー６による現像剤の跳ね上げが停止するため、全体的に剤面Ｔ”が下がっている。
【００６８】
図３に示すように、インダクタンスセンサ１４は、安定して現像剤のトナー濃度を検知するために、開口部１１の直下に近接した攪拌室４側に配置されている。現像剤のトナー濃度を検知する手段として、現像剤の透磁率変化を利用するインダクタンスセンサ１４を用いる場合、開口部１１の攪拌室４側に設けることが好ましい。ここでは、攪拌スクリュー６によって下部の攪拌室４の下流側端部に搬送されて行き止まった現像剤が、現像剤圧力の高まりを伴って、下から上へと押し上げられ、開口部１１から溢れ出すようにして上部の現像室３へ受け渡されている。インダクタンスセンサ１４は、キャリアの密度を検知しているため、キャリアの隙間が増えると、実際のトナー濃度は変化していなくても、インダクタンスセンサ１４の出力から求められるみかけのトナー濃度は高くなってしまう。そのため、インダクタンスセンサ１４は、現像容器２中で最も現像剤圧力が高くて、攪拌スクリュー６の回転に伴うキャリアの密度が少ない開口部１１の直下の攪拌室４側に配置されている。そして、図４の停止状態と図３の定常状態の両方において、開口部１１の直下の攪拌室４側は常に現像剤で満たされており、現像剤量が変化しても常に現像剤が存在している。
【００６９】
しかし、現像装置１では、図４の剤面Ｔ”の状態で停止している現像装置１が起動され、その後、図３の剤面Ｔ’の状態になった時点で画像形成が開始され、その後は、図３の剤面Ｔ’の状態を保って画像形成が実行される。そして、図４の剤面Ｔ”の状態で現像装置１が停止している状態から図３の剤面Ｔ’の状態で現像剤が定常的に循環している状態へ至る過程では、インダクタンスセンサ１４が検知する現像剤の圧力が高まって現像剤のキャリア密度が大きく変化している。図４の剤面Ｔ”から図３の剤面Ｔ’に至るには、現像剤が開口部１１の下に充填される必要があるため、剤面Ｔ"から剤面Ｔ’に至る過程で、インダクタンスセンサ１４近傍の現像剤密度は大きく変化している。
【００７０】
そして、１枚や２枚のみの少数プリントでは、図３の剤面Ｔ’の状態で現像剤が定常的に循環している状態へ至る前に画像形成ジョブが終了してしまう場合がある。この場合、インダクタンスセンサ１４近傍の現像剤密度が大きく変化して、キャリア密度が安定していない状態でトナー濃度が検知されるため、当然正しいトナー濃度を検知することはできない。インダクタンスセンサ１４の出力に基づいて定めたトナー補給量は不正確なものとなる。
【００７１】
この問題を解決するために、インダクタンスセンサ１４でトナー濃度を検知するタイミングを現像容器２内の現像剤の剤面が安定するまで遅らせ、現像剤の剤面が安定してからインダクタンスセンサ１４でトナー濃度を検知することが考えられる。しかし、現像装置１では剤面の安定に時間を要するため、剤面が安定するまで、無駄に現像剤を攪拌しなくてはならず、現像剤の劣化を促進することになる。また、１枚や２枚のみの少数プリントでは、インダクタンスセンサ１４でトナー濃度を検知するタイミングが無くなってトナー補給ができなくなる。
【００７２】
そこで、以下の実施例では、インダクタンスセンサ１４の出力に基づく見かけのトナー濃度を補正して、１枚や２枚のみの少数プリント時でもトナー濃度誤検知を防止して、正確なトナー補給量を求められるようにしている。
【００７３】
＜実施例１＞
図５は現像装置の起動後のインダクタンスセンサの出力変化の説明図である。図６は実施例１の画像形成制御のフローチャートである。
【００７４】
図５に示すように、現像装置１の攪拌スクリュー６が駆動し始め、■で示すインダクタンスセンサ１４直上の現像室３の剤面Ｔ”が上がって剤面Ｔ’に向かうに従い、△で示すインダクタンスセンサ１４の出力が下がる。これは、停止して凝集状態だった現像剤が攪拌を受けて粒子が相互に運動して摩擦帯電する過程で現像剤の見かけの密度が低下して、インダクタンスセンサ１４の検出領域に存在するキャリアの数が減る（粒子間隔が拡大する）ためである。
【００７５】
そして、現像駆動時間が２．５ｓｅｃを超えて現像剤の剤面が安定すると、現像剤の見かけの密度も一定値に収束して、インダクタンスセンサ１４の出力も安定する。
【００７６】
しかし、記録材搬送ベルト２４の搬送速度が３５０ｍｍ／ｓｅｃの場合、Ａ４用紙横送りで画像形成した場合、Ａ４用紙幅は２１０ｍｍであるため、実際に画像を形成している時間は余白を含めても１枚当たり０．６ｓｅｃに過ぎない。現像スリーブ８の回転数の安定を考えても、現像装置１の起動から計１．０ｓｅｃあれば十分である。
【００７７】
現像装置１の起動後、Ａ４用紙を横送りで３枚以上通紙しないと現像駆動時間が２．５ｓｅｃ以上にならず、現像剤の剤面が安定しないため、Ａ４用紙横送りで３枚未満の画像形成ジョブの場合、インダクタンスセンサ１４は、出力が安定していない。このとき、インダクタンスセンサ１４は、トナー濃度を実際よりも低く誤検知している状態であるため、インダクタンスセンサ１４の出力に基づいて単純に現像剤補給装置２０を制御すると、現像装置１に過剰なトナー供給が実行されてしまう。
【００７８】
そこで、実施例１では、表１のテーブルを使用して、現像装置１の起動から２．５秒までは、２．５秒以降よりもインダクタンスセンサ１４の出力に基づくトナー濃度を下げる方向に補正して、現像装置１に過剰なトナー供給が実行されないようにしている。
【００７９】
【表１】
0005595368.tif 000002
【００８０】
表１は、図５に示す現像駆動時間とインダクタンスセンサ出力との関係から、現像装置１の起動から０秒〜２．５秒の所定時刻におけるインダクタンスセンサ１４の出力の補正係数を算出した結果である。補正係数は、トナー濃度８％の現像剤における０秒〜２．５秒の所定時刻のインダクタンスセンサ１４の出力に対して積算したときに、２．５秒以降の２．５Ｖとなる数値である。
【００８１】
実施例１では、タイマーの一例である制御部５１は、画像形成開始信号に伴って現像スクリュー５及び攪拌スクリュー６による現像剤の搬送が開始されてからの経過時間に関する情報（時間又は画像形成枚数）を検知する。制御部５１は、経過時間に関する検知情報に基づいて、経過時間が、剤面が安定するまでの所定時間未満の場合には経過時間が当該所定時間以上の場合よりもインダクタンスセンサ１４の等しい出力に対してトナー供給量を少なく設定する。制御部５１は、経過時間に関する検知情報に基づいて、経過時間が、剤面が安定するまでの所定時間に近付くほど、インダクタンスセンサ１４の等しい出力に対してトナー供給量が少なく設定される割合を減らす。
【００８２】
図１、図２を参照して図６に示すように、制御部５１は、プリント信号が画像形成装置１００に入力されると（Ｓ１）、感光ドラム１０と記録材搬送ベルト２４を駆動する（Ｓ２）。
【００８３】
制御部５１は、帯電、現像、転写の各高圧を印加して（Ｓ３）、現像装置１を駆動する（Ｓ４）。
【００８４】
制御部５１は、現像容器２内で現像スクリュー５、攪拌スクリュー６、現像スリーブ８が駆動し始めると同時に、現像駆動時間の測定を開始する（Ｓ８）。
【００８５】
制御部５１は、露光などの作像動作（Ｓ５）とインダクタンスセンサ１４によるトナー濃度の検知（Ｓ９）とを並行して行う。
【００８６】
制御部５１は、現像装置１の駆動が開始してから０．５ｓｅｃ毎にインダクタンスセンサ１４の出力を取り込んでトナー補給量を演算する（Ｓ９）。この際、表１のテーブルを元にインダクタンスセンサ１４の出力に補正をかけて演算する（Ｓ９）。
【００８７】
例えば、現像駆動時間が１．０ｓｅｃの場合、インダクタンスセンサ１４の出力電圧に表１の補正係数０．９１を乗じて、その電圧がインダクタンスセンサ１４から出力されているとみなして現像剤のトナー濃度を求める。図５に示すように、時刻１．０秒の出力値２．７５Ｖに０．９１を乗じた２．５Ｖがインダクタンスセンサ１４から出力されているとみなして、トナー濃度を２．５秒以降の８％と等しく判断できる。これにより、インダクタンスセンサ１４のその時の出力電圧２．７５Ｖに相当する６．５％を現在のトナー濃度であると誤判断しないで済む。
【００８８】
制御部５１は、その後、画像形成終了信号を受け取ると（Ｓ６）、現像駆動を停止し（Ｓ７）、同時に現像駆動時間の測定とインダクタンスセンサ１４の出力の検知を終了する（Ｓ１０）。
【００８９】
制御部５１は、帯電、現像、転写の各高圧出力を停止して（Ｓ１１）、その後、感光ドラム１０と記録材搬送ベルト２４を停止し（Ｓ１２）、プリント動作を終了する（Ｓ１３）。
【００９０】
＜実施例１の効果＞
画像形成装置１００の停止状態からＡ４サイズの普通紙に最大濃度の全面画像を１枚プリントして画像形成装置１００を停止させる画像形成ジョブを繰り返して、現像剤補給装置２０から正常にトナー補給が行われるか否かを確認した。所定回数の繰り返しごとに現像装置１から現像剤を少量取り出して実際のトナー濃度を測定し、現像装置起動後の時間経過に伴ってトナー補給量を補正する実施例１と、補正しない比較例とで、実際のトナー濃度の変化を比較した。
【００９１】
【表２】
0005595368.tif 000003
【００９２】
表２に示すように、実施例１の制御によれば、毎回の画像形成ジョブで適正にトナー補給量が設定されるため、画像形成ジョブを繰り返しても、現像剤のトナー濃度は、ほとんど初期と同じ約８％のままである。
【００９３】
これに対して、補正を行わない比較例では、画像形成ジョブの回数をかさねる毎に実際のトナー濃度が上昇していく。上述したように１枚の画像形成だとトナー濃度８％を６．５％と１．５％分だけ誤検知しているため、トナーが過剰に供給されて、理論上は９．５％まで実際のトナー濃度が上昇するはずである。しかし、表２では、４０回の終了時点で１０．２％まで実際のトナー濃度が上昇している。これは、トナー濃度が上昇することで現像剤の流動性が低下して、現像装置起動から現像剤の剤面が安定するまでに長い時間を要するようになったためである。
【００９４】
以上のように、実施例１では、予め現像駆動時間とインダクタンスセンサ出力の関係を補正するテーブルを設けておくことで、短時間の画像形成ジョブで発生するトナー濃度誤検知を回避できる。
【００９５】
＜実施例２＞
図７は現像剤の流動性の低下による現像駆動時間とインダクタンスセンサ出力の関係の変化の説明図である。図８は実施例２の画像形成制御のフローチャートである。
【００９６】
実施例１では、現像駆動時間のみに応じてインダクタンスセンサ出力を補正したため、長期に亘って現像剤を使用し続けた後も、現像駆動時間に応じて同じようにインダクタンスセンサ出力が補正される。しかし、長期に亘って現像剤を使用し続けると、現像剤中のトナーの表面の荷電制御剤等の外添粒子が遊離したり、ワックス等の離型剤が表面に露出したりすると、現像剤の流動性が低下する。現像剤の流動性が低下すると、現像駆動時間とインダクタンスセンサ出力の関係が現像剤の流動性が低下する前とは違ってくるため、同じテーブルを使用したのではトナー濃度誤検知が発生する。
【００９７】
図７に示すように、ほとんど使用していない初期状態の現像剤では、実施例１で説明したように、現像装置起動後、２．５秒で現像剤の剤面が安定してトナー濃度誤検知が発生しなくなる。これに対して、５０万枚の画像形成を行って流動性が低下した現像剤では、剤面が安定してトナー濃度誤検知が発生しなくなるまでに４．０秒を必要としている。長期に亘って使用されて流動性が低下した現像剤は、現像容器内で搬送され難くなって、剤面が安定するまで時間を要する。
【００９８】
そのため、初期現像剤と５０万枚の画像形成後の現像剤では、現像駆動時間に応じたインダクタンスセンサ出力の補正を、別々のテーブルを用いて行う必要がある。
【００９９】
【表３】
0005595368.tif 000004
【０１００】
表３に示すように、実施例２では、初期現像剤と５０万枚の画像形成後の現像剤とで別々のテーブルを使用して、トナー濃度誤検知を防止する。実施例１で説明したように、表２は、図７に示す現像駆動時間とインダクタンスセンサ出力との関係から、各時刻におけるインダクタンスセンサ１４の出力の補正係数を算出した。補正係数は、トナー濃度８％の現像剤における０秒〜４．０秒の各時刻のインダクタンスセンサ１４の出力に対して積算したときに、２．５Ｖとなる数値である。
【０１０１】
表３に記載されていない初期現像剤と５０万枚の画像形成後の現像剤との間の各段階のテーブルは、初期現像剤のテーブルの補正係数と５０万枚の画像形成後の現像剤のテーブルの補正係数とを線形補間して作成される。
【０１０２】
実施例２では、検知部の一例である制御部５１は、現像室３及び攪拌室４の現像剤の累積使用時間に関する情報（時間又は画像形成枚数）を検知する。そして、制御部５１は、累積使用時間に関する検知情報に基づいて、累積使用時間が増えるほど、インダクタンスセンサ１４の等しい出力に対してトナー供給量が少なく設定される割合を大きくする。また、制御部５１は、累積使用時間に関する検知情報に基づいて、累積使用時間が増えるほど、剤面が安定するまでの所定時間を長く見積もる。
【０１０３】
図１、図２を参照して図８に示すように、制御部５１は、プリント信号が画像形成装置１００に入力されると（Ｓ１）、感光ドラム１０と記録材搬送ベルト２４を駆動する（Ｓ２）。
【０１０４】
制御部５１は、帯電、現像、転写の各高圧を印加し（Ｓ３）、現像装置１を駆動して（Ｓ４）、現像駆動時間の測定を開始する（Ｓ８）。
【０１０５】
制御部５１は、作像動作（Ｓ５）とインダクタンスセンサ１４によるトナー濃度の検知（Ｓ９）とを並行して行う。トナー濃度検知は、現像装置起動から０．５秒毎にインダクタンスセンサ１４の出力を取り込んでトナー補給量を演算する（Ｓ９）。
【０１０６】
制御部５１は、現在の現像剤の使用履歴を現像装置１のメモリから読み出して（Ｓ９）、表３の初期現像剤のテーブルの補正係数と５０万枚の画像形成後の現像剤のテーブルから使用履歴に応じたテーブルを作成する。そして、作成したテーブルの補正係数をインダクタンスセンサ１４の出力に乗じて補正されたトナー濃度を求める（Ｓ１０）。
【０１０７】
例えば、現像駆動時間が１．０秒の場合、初期現像剤であればインダクタンスセンサ１４の出力に０．９１を乗じ、５０万枚の画像形成後の現像剤であれば、インダクタンスセンサ１４の出力に０．８３を乗じる。
【０１０８】
制御部５１は、その後、画像形成終了信号を受け取ると（Ｓ６）、現像駆動を停止して（Ｓ７）、トナー濃度の測定も終了する（Ｓ１１）。制御部５１は、帯電、現像、転写の各高圧出力を停止して（Ｓ１２）、その後、感光ドラム１０と記録材搬送ベルト２４を停止し（Ｓ１３）、プリント動作を終了する（Ｓ１４）。
【０１０９】
＜実施例２の効果＞
実施例１と同様に、Ａ４サイズの普通紙に最大濃度の全面画像を１枚プリントする画像形成ジョブを繰り返して、現像剤補給装置２０から正常にトナー補給が行われるか否かを確認した。５０万枚の画像形成後の現像剤を用いて、『補正しない比較例』と初期現像剤の補正テーブルを用いる『実施例１』と５０万枚の画像形成後の現像剤の補正テーブルを用いる『実施例２』とで、実際のトナー濃度の変化を比較した。
【０１１０】
【表４】
0005595368.tif 000005
【０１１１】
表４に示すように、『補正しない比較例』の場合、実施回数をかさねる毎に実トナー濃度が１２．１％まで上昇していく。１枚の画像形成ジョブは、現像駆動時間が１．０秒のため、図７に示すようにトナー濃度８％を１１．０％に、３．０％分誤検知して、理論上は１１％までトナー濃度が上昇するはずである。しかし、実際は４０回時点で１２．１％までトナー濃度が上昇している。これはトナー濃度が上昇することで、さらに現像剤の流動性が悪化して、現像剤の剤面が安定するまでの時間が伸びてトナー濃度の測定誤差が拡大したためである。
【０１１２】
初期現像剤の補正テーブルを用いる『実施例１』の場合、何も補正しない比較例よりは誤検知度合いが小さく、１．７％程度トナー濃度が上昇している。図７に示すように、現像駆動時間が１．０秒の時、初期現像剤と５０万枚の画像形成後の現像剤とではトナー濃度換算で約１．５％のズレが生じている。このズレが、実際に検証を行うと実際のトナー濃度に出てきている。
【０１１３】
これらに対して、５０万枚の画像形成後の現像剤の補正テーブルを用いる『実施例２』の場合、実施回数４０回に至っても実際のトナー濃度はほとんど初期と同じ約８％のままである。
【０１１４】
以上のように、実施例２では、現像駆動時間とインダクタンスセンサ１４出力の関係を一定値に補正するテーブルを現像剤の使用履歴に応じて修正して用いる。このため、初期現像剤だけでなく、長期に亘って使用されて流動性が著しく低下した現像剤でも、短時間の画像形成ジョブで発生するトナー濃度誤検知を回避できる。
【０１１５】
＜実施例３＞
実施例２では、現像剤の累積使用時間の増加に伴う現像剤の流動性低下を考慮してインダクタンスセンサ１４出力の補正係数を変更した。しかし、温度の増加、湿度の増加によっても現像剤の流動性は低下し、また、現像剤の実際のトナー濃度が高まった場合にも現像剤の流動性は低下する。
【０１１６】
したがって、実施例３では、現像剤の累積使用時間以外の流動性パラメータを考慮する。現像装置内の温度、湿度ごと、現像剤のトナー濃度ごとに「現像駆動時間に応じてインダクタンスセンサ１４の出力を補正するテーブル」を設けて、トナー濃度を補正する。さらに、現像剤の累積使用時間、温度、湿度、トナー濃度以外の流動性パラメータによる同様なテーブルを用いてトナー濃度を補正してもよい。
【０１１７】
すなわち、流動性検知部の一例である不図示の温度湿度センサ又はトナー濃度センサは、現像剤の流動性に関する情報を検知する。制御部５１は、温度湿度センサ又はトナー濃度センサの検知情報に基づいて、現像剤の流動性が低下するほど、インダクタンスセンサ１４の等しい出力に対してトナー供給量が少なく設定される割合を大きくする。
【０１１８】
＜実施例４＞
図９は実施例４における圧力センサの配置の説明図である。図１０はインダクタンスセンサ近傍の現像剤の圧力とインダクタンスセンサ出力との関係の説明図である。図１１は実施例４の画像形成制御のフローチャートである。
【０１１９】
実施例２では、現像剤の流動性の変化によるインダクタンスセンサ１４の出力の変化を予め予測して補正係数を求めたテーブルを用いてインダクタンスセンサ１４の出力を補正した。実施例４ではインダクタンスセンサ１４が検出する現像剤の圧力を測定して、圧力に応じてインダクタンスセンサ１４の出力を補正した。
【０１２０】
実施例３で説明したように、現像剤の流動性は、温度、湿度、トナー濃度、現像装置の使用状態、累積運転時間等、様々な要因によって変化する。このため、これらすべての流動性パラメータを考慮してテーブルを設けることは、設計上非常に手間がかかる上に、少しでも想定していない現象が発生すると、トナー濃度が正確に補正できなくなる可能性がある。
【０１２１】
インダクタンスセンサ１４は、現像剤に含まれる非磁性体のトナーには応答せず、現像剤に含まれる磁性体のキャリアに応答する。インダクタンスセンサ１４は、インダクタンスセンサ１４に接する単位体積の現像剤に占めるキャリア密度に応じた出力を発生している。このため、現像剤の流動性が低下して開口部１１近傍の現像剤が滞留気味になって、キャリアの隙間が減ると、トナーが減ったことと同一視して、トナー濃度の低下と誤検知する。
【０１２２】
図９に示すように、インダクタンスセンサ１４近傍に圧力センサ１５を設けて、実際にインダクタンスセンサ１４が検知している現像剤の現像剤圧力を測定した。圧力センサ１５として、ＦＩＳＯ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ社の圧力センサＦＯＰ−Ｍを使用した。そして、流動性が低下していない「トナー濃度８％の初期現像剤」と、流動性が低下している「トナー濃度８％の５０万枚の画像形成後の現像剤」とで、インダクタンスセンサ１４近傍の圧力とインダクタンスセンサ１４の出力の関係を調べた。
【０１２３】
その結果、図１０に示すように、初期現像剤も、５０万枚の画像形成後の現像剤も、同一の現像剤圧力の時に測定されたインダクタンスセンサ１４の出力は等しいことが判明した。現像剤が剤面Ｔ’で安定している状態では、初期現像剤も５０万枚の画像形成後の現像剤も現像剤圧力は４ｋＰａであり、インダクタンスセンサ１４の出力に基づくトナー濃度も実際のトナー濃度と同じ８％であることが判明した。そして、現像剤圧力が４ｋＰａを超えて増すことは、現像剤密度が増すことと同義であるため、インダクタンスセンサ１４の出力は高くなり、結果としてトナー濃度が低いと誤検知している。この時点でも、初期現像剤も、５０万枚の画像形成後の現像剤も、同じ現像剤圧力では同じようにトナー濃度を誤検知している。
【０１２４】
これらの結果は、インダクタンスセンサ１４近傍の現像剤圧力が同じであれば、インダクタンスセンサ１４は現像剤の流動性に関わらず同じようにトナー濃度を誤検知していることを示している。インダクタンスセンサ１４がトナー濃度を誤検知する原因は、インダクタンスセンサ１４付近の現像剤密度が変化するためであって、インダクタンスセンサ１４付近の現像剤密度は、インダクタンスセンサ１４付近の現像剤圧力に比例している。このため、インダクタンスセンサ１４付近の現像剤圧力を実測すれば、上述した流動性パラメータを考慮することなく、直接的に現像剤密度を把握してトナー濃度を補正できる。
【０１２５】
実施例４では、制御部５１は、圧力センサ１５の出力に基づいて、インダクタンスセンサ１４がトナー濃度を検知する現像剤の現像剤密度をリアルタイムに検知している。制御部５１は、圧力センサ１５でインダクタンスセンサ１４近傍の現像剤圧力をモニタリングしながら、インダクタンスセンサ１４の出力補正を行う。このため、予期しない原因で現像剤の流動性が変化しても、常に正確に現像剤のトナー濃度を検知することができる。
【０１２６】
表５は、図１０における現像剤圧力とインダクタンスセンサ出力の関係から、現像剤圧力の各段階におけるインダクタンスセンサ出力の補正係数を算出したものである。
【０１２７】
【表５】
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【０１２８】
表５における補正係数の各値は、所定圧力におけるインダクタンスセンサ１４の出力に乗じたときに２．５Ｖとなるように設定されている。
【０１２９】
実施例４では、圧検知部の一例である圧力センサ１５は、インダクタンスセンサ１４が検出する領域の現像剤圧力に関する情報を検知する。制御部５１は、圧力センサ１５の検知情報に基づいて、インダクタンスセンサ１４が検出する領域の現像剤圧力が高いほど、インダクタンスセンサ１４の等しい出力に対してトナー供給量を少なく設定する。
【０１３０】
図１、図２を参照して図１１に示すように、制御部５１は、プリント信号が画像形成装置１００に入力されると（Ｓ１）、感光ドラム１０と記録材搬送ベルト２４を駆動する（Ｓ２）。
【０１３１】
制御部５１は、帯電、現像、転写の各高圧を印加し（Ｓ３）、現像装置１の駆動を開始するとともに（Ｓ４）、インダクタンスセンサ１４の出力と圧力センサ１５の出力の取り込みを開始する（Ｓ８）。
【０１３２】
制御部５１は、表５に示すインダクタンスセンサ１４近傍の現像剤圧に応じた補正係数をインダクタンスセンサ１４の出力に乗じて補正し、補正したインダクタンスセンサ１４の出力に基づいてトナー濃度を演算する（Ｓ９）。制御部５１は、インダクタンスセンサ１４と圧力センサ１５の両検知情報をメモリ内に保存された表５のテーブルに基づいて計算してトナー濃度値を検出し、トナー濃度値に応じたトナー供給量を演算して、現像剤補給装置２０から補給させる（Ｓ９）。トナー濃度値の検出は、露光などの作像動作（Ｓ５）と並行して随時行う。
【０１３３】
制御部５１は、その後、画像形成終了信号を受け取ると（Ｓ６）、現像駆動を停止して（Ｓ７）、トナー濃度の測定も終了する（Ｓ１０）。制御部５１は、帯電、現像、転写の各高圧出力を停止して（Ｓ１１）、その後、感光ドラム１０と記録材搬送ベルト２４を停止し（Ｓ１２）、プリント動作を終了する（Ｓ１３）。
【０１３４】
＜実施例４の効果＞
実施例２と同様に、Ａ４サイズの普通紙に最大濃度の全面画像を１枚プリントする画像形成ジョブを繰り返して、現像剤補給装置２０から正常にトナー補給が行われるか否かを確認した。５０万枚の画像形成後の現像剤を用いて、温度湿度が４５℃８０％という想定範囲外の環境下で、１枚プリントする画像形成ジョブを４０回実行した。その中で、５０万枚の画像形成後の現像剤の補正テーブルを用いる『実施例２』と圧力センサ１５の出力に基づき補正する『実施例４』とで、実際のトナー濃度の変化を比較した。
【０１３５】
【表６】
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【０１３６】
実施例２の制御では、現像剤の流動性が想定外に悪化している状態なので、５０万枚の画像形成後の現像剤の補正テーブルでは補正しきれず、トナー濃度の誤検知を生じて実際のトナー濃度が８％から徐々にずれていく。
【０１３７】
実施例４の制御では、現像剤圧をモニタリングしながらトナー濃度補正をおこなっているため、トナー濃度の誤検知が生じず、実際のトナー濃度が８％からほとんど外れない。
【０１３８】
以上のように、実施例４では、現像剤の流動性低下に伴うインダクタンスセンサ１４近傍の現像剤密度変化を常に検知して、インダクタンスセンサ１４の出力補正にフィードバックする。このため、実施例２、３で予期せぬ原因等で現像剤の流動性が変化したとしても、トナー濃度を正確に検知できる。
【０１３９】
なお、実施例４では現像剤の圧力を検知したが、現像剤の剤面検知や現像駆動の負荷を検知することでも現像剤の流動性変化を検知することができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１  現像装置、２  現像容器、３  現像室、４  攪拌室
５  現像スクリュー、６  攪拌スクリュー、７  隔壁
８  現像スリーブ、９  層厚規制ブレード、１０  感光ドラム
１４  インダクタンスセンサ、１５  圧力センサ、１６  マグネットローラ
２０  現像剤補給装置、２１  コロナ帯電器、２２  露光装置
２３  転写ブレード、２４  記録材搬送ベルト、２５  定着装置
２６  ドラムクリーニング装置、５０  本体制御部、５１  制御部
５２  現像駆動モータ、１００  画像形成装置、１０１  記録材カセット
１０３  分離ローラ、１０４  レジストローラ
Ｐ  記録材、ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ  画像形成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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