(57)【要約】【課題】補給トナーのロット変更に伴うトナー特性変動によるトナー濃度検知手段の検知誤差を抑制する画像形成装置を提供する。【解決手段】２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備える現像手段と、トナー容器を収容するトナー容器収容体を備え、現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、トナー容器に設けられ、トナー容器内に含まれるトナーのトナー特性情報を記憶する記憶手段と、記憶手段に対してデータを記憶させるデータ処理手段と、トナー濃度検知手段の感度を変更する制御手段と、現像手段の通紙枚数を取得する通紙枚数取得手段と、入力画像面積率データを取得する画像面積率取得手段と、を有する。制御手段は、トナー容器の保有するデータが更新された際に、トナー特性情報と、通紙枚数情報と、画像面積率の情報とに基づいて、トナー濃度検知手段の感度を変更する。【選択図】図２０
2011053604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備える現像手段と、
トナー容器を収容するトナー容器収容体を備え、前記現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、
前記トナー容器に設けられ、前記トナー容器内に含まれるトナーのトナー特性情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に対してデータを記憶させるデータ処理手段と、
前記トナー濃度検知手段の感度を変更する制御手段と、
前記現像手段の通紙枚数を取得する通紙枚数取得手段と、
入力画像面積率データを取得する画像面積率取得手段と、を有し、
前記制御手段は、前記トナー容器の保有するデータが更新された際に、前記トナー特性情報と、前記通紙枚数情報と、前記画像面積率の情報とに基づいて、前記トナー濃度検知手段の感度を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー濃度検知手段は、透磁率検知方式により２成分現像剤のトナー濃度を検知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】
前記トナー特性情報は、トナーの体積平均粒径情報であ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】
前記トナー特性情報は、トナーの形状係数情報であ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５】
前記トナー特性情報は、トナーの円形度情報であ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６】
前記トナー特性情報は、トナーの凝集度情報であ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７】
前記記憶手段は、ＩＤチップであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか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、トナーと磁性キャリアとを含む２成分の現像剤を用いて現像する複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、トナーと磁性キャリアとを含む２成分の現像剤を用いた現像装置を備える画像形成装置が広く用いられている。上記のような画像形成装置として、現像に伴ってトナーを消費する現像装置内の現像剤に対して、必要に応じてトナー収容器からトナーを補給することで、現像剤のトナー濃度を所定範囲内に維持するものがある。
【０００３】
例えば、現像剤中におけるトナーと磁性キャリアとの重量比率等の比率を示すトナー濃度が高すぎると、形成した画像中に地肌汚れが発生したり、細部解像力の低下が生じたりする。一方、トナー濃度が低くなると、ベタ画像部の濃度が低下したり、潜像担持体へのキャリア付着が発生したりする。そのため、現像装置内における現像剤中のトナー濃度を検知してトナー補給動作を制御し、現像剤中のトナー濃度が常に適正範囲内となるようにトナー濃度制御を行うことが重要である。
【０００４】
トナー濃度を検知する方法としては、一般に、現像装置内の所定の検出領域内に存在する２成分現像剤中のトナーの量又は磁性キャリアの量を検知する方法が用いられる。上記方法の代表的な例としては、検出手段である透磁率センサを用いたものが挙げられる。透磁率センサは、その検出領域内に存在する現像剤中の磁性キャリアの磁気特性を周波数や電圧等といった電気信号としてとらえて出力するものである。
【０００５】
透磁率センサの出力値は、実用的トナー濃度範囲内では、検出領域内に存在する磁性キャリアの量の増加に応じて単調減少するので、この出力値に基づいて現像剤中のトナー濃度を検知することができる。しかし、現像剤の透磁率は、トナー濃度以外の要因によっても変化することが知られている。
【０００６】
例えば、現像剤の帯電量が変化すれば、トナー濃度が同じでも現像剤中のキャリア同士の静電気的反発力が変化するので、現像剤の嵩密度が変化する。帯電量が上昇すれば、電気的に同極性のキャリア同士の反発力が増すために、現像剤の嵩密度が低下する。嵩密度が低下すると、現像剤の透磁率は低くなり、透磁率検知方式によるトナー濃度検知センサの出力値は低くなる。すなわち、嵩密度が低下すると、透磁率検知方式ではトナー濃度が高いとする出力値となる。
【０００７】
一般に現像剤の嵩密度は、現像剤耐久や使用環境、攪拌停止時間等によってある傾向を持って変化してしまう。そのため、トナー濃度検知センサの出力値は、上記現像剤耐久や使用環境、攪拌停止時間等により変化してしまうという課題があった。
【０００８】
上記した課題を解決するために、透磁率検知方式によるトナー濃度検知センサのトナー濃度検知精度の向上、並びに安定化させるための技術が提案されている（例えば、特許文献１乃至４）。
【０００９】
例えば、特許文献１には、現像器の使用開始からの累積駆動時間を取得する駆動時間取得部と、絶対湿度を取得する絶対湿度取得部と、記憶部とを備える技術が開示されている。特許文献１に記載の画像形成装置の記憶部は、複数の絶対湿度について、累積駆動時間と、センサに与える入力制御電圧との関係をそれぞれ記憶し、初期設定では、センサが所定電圧を実際に示す初期入力制御電圧と、記憶部の関係において初期設定時の絶対湿度での入力制御電圧との差分値から、補正量ΔＶを求める。そして画像形成時には、記憶部で記憶された関係に補正量ΔＶを適用した上で、その時点での累積駆動時間と絶対湿度から求めた入力制御電圧をトナー濃度センサに付与する。
【００１０】
また、特許文献２には、透磁率検知方式のトナー濃度センサと、このトナー濃度センサに与える入力制御電圧を変更可能な制御部と、現像器の使用開始からの累積駆動時間を取得する駆動時間取得部と、絶対湿度を取得する絶対湿度取得部と、記憶部とを備える技術が開示されている。特許文献２に記載の画像形成装置の記憶部は、複数の絶対湿度（２．０、６．０，１６．０ｇ／ｍ3）について、累積駆動時間と、トナー濃度センサに与える入力制御電圧との関係をそれぞれ記憶する。そして温度センサ及び湿度センサにより得られた絶対湿度が５．０ｇ／ｍ3だった場合、２．０ｇ／ｍ3、６．０ｇ／ｍ3それぞれの関係での累積駆動時間に対する入力制御電圧を取得し、その２つの入力制御電圧の間を絶対湿度の差の比で内分する電圧（線形補間）を入力制御電圧とする。
【００１１】
また、特許文献３には、透磁率検知方式のトナー濃度センサに与える入力制御電圧を制御するともに、このセンサの出力電圧と所定の基準電圧Ｖｓｔｄとを比較し、この比較結果に基づいてトナー補給のための供給スクリュを制御する制御部を備え、この制御部は、現像剤のトナーの目標濃度を所定量以上に変更する時は、入力制御電圧を変更する技術が開示されている。他方、目標濃度の変更量が所定量を下回った時は、入力制御電圧を変更せずに基準電圧Ｖｓｔｄを変更するという制御方式によりトナー濃度検知誤差の低減を試みている。
【００１２】
さらに、特許文献４には、未使用の２成分現像剤でトナー濃度一定の条件下にてトナー濃度センサの外部入力電圧を変化させてトナー濃度センサで２成分現像剤のトナー濃度を検出し、トナー濃度センサから適正なトナー濃度検出信号が得られるように外部入力電圧を調整するモードを有し、外部入力電圧の変化量に対するトナー濃度センサの出力変化量を利用して、２成分現像剤が未使用の現像剤から大きくトナー濃度が変化した場合に外部入力電圧を変更し、トナー濃度センサの出力を補正するトナー濃度センサ出力補正手段を備える技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、上記特許文献１乃至４には、トナーの入れ換えの際等に生じるトナー製造ロットバラツキによるトナー特性値の変化や、それに伴うトナー濃度検知センサへの影響等は考慮されていない。また、上記特許文献１乃至４には、トナー濃度検知センサの検知誤差を抑制するために、センサ感度を補正することについては提案されていない。つまり、上記特許文献１乃至４に記載に技術では、トナーの入れ換えの際に生じるトナー製造ロットバラツキによるトナー特性値の変化及びそれに伴うトナー濃度検知センサへの影響によるトナー濃度検知センサの検知誤差を十分に抑制できないという課題があった。
【００１４】
本発明はこのような実情を鑑みてなされたものであり、補給トナーのロット変更に伴うトナー特性変動によるトナー濃度検知手段の検知誤差を抑制する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の画像形成装置は、２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備える現像手段と、トナー容器を収容するトナー容器収容体を備え、現像手段にトナーを補給するトナー補給手段と、トナー容器に設けられ、トナー容器内に含まれるトナーのトナー特性情報を記憶する記憶手段と、記憶手段に対してデータを記憶させるデータ処理手段と、トナー濃度検知手段の感度を変更する制御手段と、現像手段の通紙枚数を取得する通紙枚数取得手段と、入力画像面積率データを取得する画像面積率取得手段と、を有し、制御手段は、トナー容器の保有するデータが更新された際に、トナー特性情報と、通紙枚数情報と、画像面積率の情報とに基づいて、トナー濃度検知手段の感度を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、トナー入れ替え時のトナー特性の変化に伴うトナー濃度検知誤差を防止し、高精度のトナー濃度制御を実現することが可能となる。さらに、適正な画像濃度を安定して得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の全体概略構成例を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る画像形成装置のプロセスカートリッジの概略構成例を示す概略図である。
【図３】本実施形態に係る画像形成装置における現像剤搬送路内の現像剤の流れを説明するための図である。
【図４】本実施形態に係る画像形成装置が備える現像装置内の現像剤の流れを説明するための模式図である。
【図５】本実施形態に係る画像形成装置が備える現像装置の供給スクリュの回転中心における断面例を示す図である。
【図６】本実施形態に係る画像形成装置が備える現像装置内の現像剤の流れを説明するための模式図である。
【図７】本実施形態に係る画像形成装置の現像装置の例を示す外観斜視図である。
【図８】本実施形態に係る画像形成装置が備える現像装置の供給搬送路の搬送方向下流端近傍例を示す拡大模式図である。
【図９】本実施形態に係る画像形成装置が備える現像装置から攪拌スクリュ、回収スクリュ及びドクタブレードを取り外した状態の手前側端部近傍例を示す斜視図である。
【図１０】本実施形態に係る画像形成装置の現像装置から攪拌スクリュ、回収スクリュ、ドクタブレード及び供給スクリュを取り外した状態の手前側近傍例を示す斜視図である。
【図１１】本実施形態に係る画像形成装置の現像装置から攪拌スクリュ、回収スクリュ、ドクタブレード、供給スクリュ及び現像ローラを取り外した状態例を示す斜視図である。
【図１２】本実施形態に係る画像形成装置の現像装置から攪拌スクリュ、回収スクリュ、ドクタブレード、供給スクリュ及び現像ローラを取り外した状態例を示す斜視図である。
【図１３】本実施形態に係る画像形成装置における供給搬送路の搬送方向下流端近傍の現像装置例を示す断面図である。
【図１４】本実施形態に係る画像形成装置における供給搬送路の搬送方向下流端近傍の現像装置例を示す側方断面図である。
【図１５】本実施形態に係る画像形成装置における供給搬送路の搬送方向下流端近傍の現像装置例を示す断面図である。
【図１６】本実施形態に係る画像形成装置における供給搬送路の搬送方向下流端近傍の現像装置例を示す側方断面図である。
【図１７】本実施形態に係る画像形成装置における供給搬送路の搬送方向下流端近傍の現像装置例を示す断面図である。
【図１８】本実施形態体に係る画像形成装置の現像装置にトナーを補給するトナー補給機構例を示す斜視図である。
【図１９】本実施形態体に係る画像形成装置の現像装置にトナーを補給するトナー補給機構トのトナー容器例を示す斜視図である。
【図２０】本実施形態に係る画像形成装置の制御系の概略構成例を示すブロック図である。
【図２１】形状係数を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
【図２２】現像剤状態とセンサ感度との関係を示すグラフである。
【図２３】通紙枚数とトナー濃度検知誤差との推移を示すグラフである。
【図２４】トナー濃度検知誤差の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態の例について、図面を用いて詳細に説明する。尚、本実施系では、画像形成装置としてタンデム型のカラー画像形成装置を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。以下では、タンデム型のカラー画像形成装置として、特に複数の感光体が並行配設されたタンデム型のカラーレーザ複写機（以下、単に「複写機ＣＭ」という）に本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る複写機ＣＭの全体概略構成例を示す。本実施形態に係る複写機ＣＭは、プリンタ部１００、これを載置する給紙装置２００、プリンタ部１００の上に固定されたスキャナ３００、スキャナ３００の上に固定された原稿自動搬送装置４００等を備えている。
【００２０】
＜画像形成処理＞
プリンタ部１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋを有する画像形成ユニット２０を備えている。各符号の数字の後に付されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の部材であることを示している（以下同様）。画像形成ユニット２０は、上記プロセスカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの他に、光書き込みユニット２１、中間転写ユニット１７、２次転写装置２２、レジストローラ対４９、ベルト定着方式の定着装置２５等を有している。
【００２１】
光書き込みユニット２１は、図示してない光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体の表面にレーザ光を照射する。プロセスカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、ドラム状の感光体１、帯電器、現像装置４、ドラムクリーニング装置、除電器などを有している。
【００２２】
以下、本実施形態に係る複写機ＣＭが備えるイエロー用のプロセスカートリッジ１８Ｙについて説明する。
【００２３】
帯電手段である帯電器によって感光体１Ｙの表面が一様帯電される。帯電処理が施された感光体１Ｙの表面には、光書き込みユニット２１によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。これにより、感光体１Ｙの表面のうち、レーザ光に照射された照射部（露光部）の表面の電位が減衰する。この表面の電位の減衰により、感光体１Ｙ表面にイエロー用の静電潜像が形成される。形成されたＹ用の静電潜像は、現像手段である現像装置４Ｙによって現像されてトナー像となる。イエロー用の感光体１Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の中間転写ベルト１１０に１次転写される。１次転写後の感光体１Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされる。
【００２４】
イエロー用のプロセスカートリッジ１８Ｙにおいて、ドラムクリーニング装置によってクリーニングされた感光体１Ｙは除電器によって除電される。そして、帯電器によって一様帯電せしめられて初期状態に戻る。以上のような一連のプロセスは、他のプロセスカートリッジ１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋについても同様である。尚、プロセスカートリッジの詳細な構成については、後述する。
【００２５】
次に、本実施形態に係る複写機ＣＭが備える中間転写ユニット１７について説明する。中間転写ユニット１７は、中間転写ベルト１１０、ベルトクリーニング装置９０等を有している。また、張架ローラ１４、駆動ローラ１５、２次転写バックアップローラ１６、４つの１次転写バイアスローラ６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋ等も有している。
【００２６】
中間転写ベルト１１０は、張架ローラ１４を含む複数のローラによってテンション張架されている。そして、図示してないベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ１５の回転によって図中時計回りに無端移動させられる。４つの１次転写バイアスローラ６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋは、それぞれ中間転写ベルト１１０の内周面側に接触するように配設され、図示してない電源から１次転写バイアスの印加を受ける。また、中間転写ベルト１１０をその内周面側から感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに向けて押圧してそれぞれ１次転写ニップを形成する。各１次転写ニップには、１次転写バイアスの影響により、１次転写電界が形成される。例えば、感光体１Ｙとこれに対向する１次転写バイアスローラ６２Ｙとの間に、１次転写電界が形成される。
【００２７】
上述したように感光体１Ｙ上に形成されたトナー像は、この１次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト１１０上に１次転写される。このＹトナー像の上には、感光体１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成されたＭ、Ｃ、Ｋトナー像が順次重ね合わせて１次転写される。この重ね合わせの１次転写により、中間転写ベルト１１０上には多重トナー像である４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。
【００２８】
中間転写ベルト１１０上に重ね合わせて転写された４色トナー像は、後述の２次転写ニップで図示してない記録媒体である転写紙等に２次転写される。２次転写ニップ通過後の中間転写ベルト１１０の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ１５との間にベルトを挟みこむベルトクリーニング装置９０によってクリーニングされる。
【００２９】
次に、本実施形態に係る複写機ＣＭが備える２次転写装置２２について説明する。中間転写ユニット１７の図中下方には、２本の張架ローラ２３によって紙搬送ベルト２４を張架している２次転写装置２２が配設されている。紙搬送ベルト２４は、少なくともいずれか一方の張架ローラ２３の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動させられる。
【００３０】
２本の張架ローラ２３のうち、図１の右側に配設された第１の張架ローラ２３は、中間転写ユニット１７の２次転写バックアップローラ１６との間に、中間転写ベルト１１０及び紙搬送ベルト２４を挟み込む。この挟み込みにより、中間転写ユニット１７の中間転写ベルト１１０と、２次転写装置２２の紙搬送ベルト２４とが接触する２次転写ニップが形成されている。そして、第１の張架ローラ２３には、トナーと逆極性の２次転写バイアスが図示してない電源によって印加される。この２次転写バイアスにより、２次転写ニップには、中間転写ユニット１７が有する中間転写ベルト１１０上の４色のトナー像をベルト側から第１の張架ローラ２３側に向けて静電移動させる２次転写電界が形成される。
【００３１】
後述のレジストローラ対４９によって中間転写ベルト１１０上の４色のトナー像に同期するように２次転写ニップに送り込まれた転写紙には、この２次転写電界やニップ圧の影響を受けた４色のトナー像が２次転写される。尚、このように第１の張架ローラ２３に２次転写バイアスを印加する２次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。
【００３２】
本実施形態に係る複写機ＣＭの本体の下部に設けられた給紙装置２００には、内部に記録媒体である複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙カセット４４が、鉛直方向に複数重なるように配置されている。それぞれの給紙カセット４４は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ４２を押し当てている。そして、給紙ローラ４２を回転させることにより、一番上の転写紙が給紙路４６に向けて送り出される。
【００３３】
給紙カセット４４から送り出された転写紙を受け入れる給紙路４６は、複数の搬送ローラ対４７と、給紙路４６内の末端付近に設けられたレジストローラ対４９とを有している。そして、転写紙をレジストローラ対４９に向けて搬送する。レジストローラ対４９に向けて搬送された転写紙はレジストローラ対４９のローラ間に挟まれる。
【００３４】
他方、中間転写ユニット１７において、中間転写ベルト１１０上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って２次転写ニップに進入する。レジストローラ対４９はローラ間に挟み込んだ転写紙を２次転写ニップにて４色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、２次転写ニップでは、中間転写ベルト１１０上の４色トナー像が転写紙に密着する。つまり、４色トナー像が転写紙上に２次転写されて、例えば白色の転写紙上でフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト２４の無端移動に伴って２次転写ニップを出た後、紙搬送ベルト２４上から定着装置２５に送られる。
【００３５】
本実施形態に係る複写機ＣＭが備える定着装置２５は、定着ベルト２６を２本のローラによって張架しながら無端移動させるベルトユニットと、上記ベルトユニットの一方のローラに向けて押圧される加圧ローラ２７とを備えている。定着ベルト２６と加圧ローラ２７とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルト２４から受け取った転写紙をここに挟み込む。ここで、定着ベルト２６を張架する２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧するローラを第１のローラとする。
【００３６】
ベルトユニットにおける２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧される第１のローラは、内部に図示してない熱源を有しており、この熱源の発熱によって定着ベルト２６を加熱する。加熱された定着ベルト２６は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着する。
【００３７】
定着装置２５内で定着処理された転写紙は、複写機ＣＭ本体の図中左側板の外側に設けたスタック部５７上にスタックされるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために上述の２次転写ニップに戻される。
【００３８】
複写機ＣＭは、上述したように２色以上のトナーからなる多色画像を形成する場合には、中間転写ベルト１１０をその上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架して、上部張架面にすべての感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを接触させる。これに対し、Ｋトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示してない機構により、中間転写ベルト１１０を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面を感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃから離間させる。そして、４つの感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋのうち、感光体１Ｋだけを図中反時計回りに回転させて、Ｋトナー像だけを作像する。この際、Ｙ、Ｍ、Ｃについては、感光体１だけでなく、現像装置４も駆動を停止させることで、感光体１や現像装置４の各部材及び現像装置４内の現像剤の不要な消耗を防止することができる。
【００３９】
＜画像読取処理＞
図示してない原稿のコピーを行う際には、例えば、シート原稿の束が原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上にセットされる。ただし、その原稿が本状に綴じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス３２上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動搬送装置４００が開かれ、スキャナ３００のコンタクトガラス３２が露出される。原稿をコンタクトガラス３２上にセットした後、閉じられた原稿自動搬送装置４００によって片綴じ原稿が押さえられる。
【００４０】
このようにして原稿がセットされた後、図示してないコピースタートスイッチ等が押下されると、スキャナ３００による原稿読み取り動作がスタートする。ただし、原稿自動搬送装置４００にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読み取り動作に先立って、原稿自動搬送装置４００がシート原稿をコンタクトガラス３２まで自動移動させる。
【００４１】
原稿読み取り動作では、まず、第１走行体３３と第２走行体３４とがともに走行を開始し、第１走行体３３に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光が第２走行体３４内に設けられたミラーによって反射し、結像レンズ３５を通過した後、読み取りセンサ３６に入射する。読み取りセンサ３６は、入射光に基づいて画像情報を構築する。
【００４２】
このような原稿読み取り動作と並行して、各プロセスカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ内の各機器や、中間転写ユニット１７、２次転写装置２２、定着装置２５がそれぞれ駆動を開始する。そして、読み取りセンサ３６によって構築された画像情報に基づいて、光書き込みユニット２１が駆動制御されて、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像が形成される。これらのトナー像は、中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された４色トナー像となる。
【００４３】
また、原稿読み取り動作を開始すると、給紙装置２００内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ４２の１つが選択回転させられ、ペーパーバンク４３内に多段に収容される給紙カセット４４の１つから転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて反転給紙路４６に侵入した後、搬送ローラ対４７によって２次転写ニップに向けて搬送される。このような給紙カセット４４からの給紙に代えて、手差しトレイ５１から給紙が行われるようにしてもよい。
【００４４】
本実施形態に係る複写機ＣＭは、図示しないが、複写機ＣＭ内の各機器の制御を司るＣＰＵ等から構成される制御部と、液晶ディスプレイや各種キーボタン等から構成される操作表示部と、を備えている。操作者は、この操作表示部に対するキー入力操作等により、制御部に対して命令を送ることで、転写紙の片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードについて、例えば、３つのモードの中から１つを選択することができる。この３つの片面プリントモードとしては、ダイレクト排出モード、反転排出モード、及び反転でカール排出モードを例として挙げることができる。
【００４５】
＜プロセスカートリッジ＞
図２は、本実施形態に係る複写機が備える４つのプロセスカートリッジのうち、１つのプロセスカートリッジが備える現像装置及び感光体を示す拡大構成図である。４つのプロセスカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、それぞれ扱うトナーの色が異なる点以外はほぼ同様の構成である。そのため、図２では、現像装置４及び感光体１に付すＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋという添え字を省略している。
【００４６】
図２に示すように、感光体１は図中矢印Ｇ方向に回転しながら、その表面を図示してない帯電手段により帯電される。帯電された感光体１の表面は、図示してない露光装置から照射されたレーザ光により形成された静電潜像に現像装置４からトナーを供給され、トナー像を形成する。
【００４７】
現像装置４は、図中矢印Ｉ方向に表面移動しながら感光体１の表面の静電潜像にトナーを供給して現像を行う現像剤担持体である現像ローラ５を有している。この現像ローラ５は回転可能な現像スリーブを備え、その内部に複数の磁極からなる図示してない磁性体を配置している。この磁性体により、現像ローラ５の表面上で現像剤を保持することができる。
【００４８】
また、現像装置４は、現像ローラ５に現像剤を供給しながら、現像ローラ５の軸線方向に沿って図２の奥方向に現像剤を搬送する供給搬送部材である供給スクリュ８を有している。現像ローラ５の供給スクリュ８との対向部から表面移動方向下流側には、現像ローラ５に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制手段であるドクタブレード１２を備えている。
【００４９】
現像ローラ５の感光体１との対向部である現像領域よりも表面移動方向下流側では、現像領域を通過し、現像ローラ５の表面から離脱した現像済みの現像剤を回収する回収搬送路７が現像ローラ５と対向して設けられている。回収搬送路７は、回収した回収現像剤を現像ローラ５の軸線方向に沿って供給スクリュ８と同方向に搬送する回収搬送部材であるらせん状の回収スクリュ６を備えている。回収スクリュ６は、軸方向に平行に配置されている。供給スクリュ８を備えた供給搬送路９は現像ローラ５の横方向に、そして回収スクリュ６を備えた回収搬送路７は現像ローラ５の下方に並設されている。
【００５０】
尚、現像ローラ５からの現像剤の離脱は、上述した現像スリーブ内部にある磁性体を、離脱させたい個所のみ磁極がない状態に設定することにより、現像剤の分離・離脱を可能としている。また、離脱させたい個所に反発磁界が形成されるような磁極配置の磁性体を用いてもよい。
【００５１】
現像装置４は、供給搬送路９の下方で回収搬送路７に並列して攪拌搬送路１０を設けている。攪拌搬送路１０は、現像ローラ５の軸線方向に沿って現像剤を攪拌しながら供給スクリュ８とは逆方向である図中手前側に搬送する攪拌搬送部材であるらせん状の攪拌スクリュ１１を備えている。攪拌スクリュ１１は、軸線方向に平行に配置されている。
【００５２】
供給搬送路９と攪拌搬送路１０とは仕切り部材である第１仕切り壁１３３によって仕切られている。第１仕切り壁１３３の供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを仕切る個所は、図中手前側と奥側との両端が開口部となっており、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とが連通している。尚、供給搬送路９と回収搬送路７とも第１仕切り壁１３３によって仕切られているが、第１仕切り壁１３３の供給搬送路９と回収搬送路７とを仕切る個所には開口部を設けていない。
【００５３】
また、攪拌搬送路１０と回収搬送路７との２つの現像剤搬送路は、仕切り部材としての第２仕切り壁１３４によって仕切られている。この第２仕切り壁１３４は、図中手前側が開口部となっており、攪拌搬送路１０と回収搬送路７とが連通している。
【００５４】
ここで、現像剤搬送部材である供給スクリュ８、回収スクリュ６及び攪拌スクリュ１１としては、樹脂もしくは金属のスクリュを適用することができる。また、例えば、各スクリュの径をすべてφ２２ｍｍとし、スクリュピッチは供給スクリュ８が５０ｍｍの２条巻き、回収スクリュ６及び攪拌スクリュ１１が２５ｍｍの１条巻き、回転数はすべてを約６００ｒｐｍに設定することができる。
【００５５】
現像ローラ５上に、例えばステンレスからなるドクタブレード１２によって薄層化された現像剤を感光体１との対向部である現像領域まで搬送し現像を行う。現像ローラ５の表面は、例えばＶ溝あるいはサンドブラスト処理してもよい。また、現像ローラ５として、φ２５ｍｍのＡｌ（アルミニウム）もしくはＳＵＳ（ステンレス鋼）素管を適用することができ、また、ドクタブレード１２及び感光体１とのギャップは０．３ｍｍ程度であることが好ましい。尚、上述では、具体的な数値例を挙げて現像装置４を説明したが、これに限定されるものではない。
【００５６】
現像後の現像剤は回収搬送路７により回収され、図２中の断面手前側に搬送され、非画像領域部に設けられた第１仕切り壁１３３の開口部で、攪拌搬送路１０へ移送される。尚、攪拌搬送路１０における現像剤搬送方向上流側の第１仕切り壁１３３の開口部付近で攪拌搬送路１０の上側に設けられた、後述するトナー補給口９５から攪拌搬送路１０にトナーが搬送される。
【００５７】
図３は、本実施形態に係る画像形成装置における現像剤搬送路内の現像剤の流れを説明するための図であり、現像装置の斜視図である。図４は、本実施形態に係る画像形成装置が備える現像装置内の現像剤の流れを説明する模式図である。次に、３つの現像剤搬送路内での現像剤の循環について説明する。図３及び図４において、各矢印は現像剤の移動方向を示している。
【００５８】
攪拌搬送路１０から現像剤の供給を受けた供給搬送路９では、現像ローラ５に現像剤を供給しながら、供給スクリュ８の搬送方向下流側に現像剤を搬送する。そして、現像ローラ５に供給され、現像に用いられず供給搬送路９の搬送方向下流端まで搬送された余剰現像剤は、図４の矢印Ｅが示すように第１仕切り壁１３３の余剰開口部９２から攪拌搬送路１０に供給される。
【００５９】
他方、現像ローラ５に供給された現像剤は、現像領域で現像に用いられた後、現像ローラ５から分離・離脱して回収搬送路７に受け渡される。現像ローラ５から回収搬送路７に受け渡され、回収スクリュ６によって回収搬送路７の搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤は、図４の矢印Ｆが示すように第２仕切り壁１３４の回収開口部９３から攪拌搬送路１０に供給される。
【００６０】
そして、攪拌搬送路１０は、供給された余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌し、攪拌スクリュ１１の搬送方向下流側であり、供給スクリュ８の搬送方向上流側に搬送する。供給スクリュ８の搬送方向上流側に搬送された余剰現像剤と回収現像剤とは、図４の矢印Ｄが示すように第１仕切り壁１３３の供給開口部９１から供給搬送路９に供給される。
【００６１】
攪拌搬送路１０では、攪拌スクリュ１１によって、回収現像剤、余剰現像剤及び移送部で必要に応じて補給されるトナーを、回収搬送路７及び供給搬送路９の現像剤と逆方向に攪拌搬送する。そして、搬送方向下流側で供給開口部９１によって連通している供給搬送路９の搬送方向上流側に攪拌された現像剤を移送する。
【００６２】
尚、攪拌搬送路１０の下方には、後述する透磁率センサからなるトナー濃度検知センサが設けられ、このトナー濃度検知センサは被検知対象である現像剤の透磁率に基づく特性、すなわち、キャリアの密度を検知することで現像剤中のトナー濃度を測定している。センサ出力により後述するトナー補給制御装置を作動し、後述するトナー収容部からトナー補給を行っている。
【００６３】
図４に示す現像装置４では、供給搬送路９と回収搬送路７とを備え、現像剤の供給と回収とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が供給搬送路９に混入することがない。このため、供給搬送路９の搬送方向下流側ほど現像ローラ５に供給される現像剤のトナー濃度が低下することを防止することができる。また、回収搬送路７と攪拌搬送路１０とを備え、現像剤の回収と攪拌とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が攪拌の途中に落ちることがない。
【００６４】
これにより、十分に攪拌がなされた現像剤が供給搬送路９に供給されるため、供給搬送路９に供給される現像剤が攪拌不足となることを防止することができる。このように、供給搬送路９内の現像剤のトナー濃度が低下することを防止し、供給搬送路９内の現像剤が攪拌不足となることを防止することができるので、現像時の画像濃度を一定にすることができる。
【００６５】
尚、図４に示すように、現像装置４の下部から上部への現像剤の移動は矢印Ｄのみである。矢印Ｄで示す現像剤の移動は、攪拌スクリュ１１の回転で攪拌搬送路１０の下流側に現像剤を押し込むことによって、現像剤を盛り上がらせて供給搬送路９に現像剤を搬送するものである。このような現像剤の移動は、現像剤に対してストレスを与えることになり、現像剤の寿命低下の一因となる。現像剤を下方から上方に持ち上げる際に、現像剤にストレスがかかり現像剤中のキャリアの膜削れ又はトナーのスペント化がその個所で発生し、それに伴い画像品質の安定性が保たれなくなってしまう。つまり、矢印Ｄで示す現像剤の移動における現像剤のストレスを軽減することで現像剤の長寿命化を図ることができる。現像剤の長寿命化を図ることにより、現像剤の劣化を防止して常に画像濃度ムラの無い画像品質の安定した現像装置を提供することができる。
【００６６】
そこで、本実施形態に係る画像形成装置が備える現像装置４では、図２に示すように、供給搬送路９を攪拌搬送路１０の斜め上方になるように配置している。斜め上方に配置することにより、供給搬送路９を攪拌搬送路１０の垂直上方に設けて現像剤を持ち上げるものに比べて、矢印Ｄで示す現像剤の移動における現像剤のストレスを軽減することができる。さらに、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置４では、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを斜めに配置することで、図２に示すように、攪拌搬送路１０の上部壁面が供給搬送路９の下部壁面よりも高い位置となるように配置している。
【００６７】
供給搬送路９を攪拌搬送路１０に対して垂直上方に持ち上げることは、重力に逆らって現像剤を攪拌スクリュ１１の圧力によって持ち上げることなので、現像剤にストレスがかかる。これに対し、本実施形態では、攪拌搬送路１０の上部壁面が供給搬送路９の下部壁面よりも高い位置となるように配置するので、攪拌搬送路１０の最高点に存在する現像剤が供給搬送路９の最下点に重力に逆らわず流れ込むことができ、現像剤にかかるストレスを低減することができる。
【００６８】
尚、攪拌搬送路１０の現像剤搬送路下流側の、攪拌搬送路１０と供給搬送路９とが連通している部分の攪拌スクリュ１１の軸にフィン部材を設けてもよい。このフィン部材としては、攪拌スクリュ１１の軸方向に平行な辺と、攪拌スクリュ１１の軸方向に直交する辺とから構成される板状の部材を適用することができる。このフィン部材で現像剤を掻き上げることにより、攪拌搬送路１０から供給搬送路９へ、より効率的な現像剤の受け渡しを行うことができる。
【００６９】
また、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置４では、図２に示すように、現像ローラ５と供給スクリュ８との中心間距離Ａが、現像ローラ５と攪拌スクリュ１１との中心間距離Ｂよりも短くなるように、供給スクリュ８と攪拌スクリュ１１とを配置している。これにより、供給搬送路９から現像ローラ５に現像剤を無理なく供給することができ、装置の小型化を図ることもできる。
【００７０】
また、攪拌スクリュ１１は、図２中の手前側から見て反時計回り方向である図中矢印Ｃ方向に回転しており、現像剤を攪拌スクリュ１１の形状に沿って現像剤を持ち上げて供給搬送路９に移送させている。これにより、現像剤を効率良く持ち上げることが可能にとなり、現像剤にかかるストレスをより低減することができる。
【００７１】
図５は、本実施形態に係る画像形成装置が備える現像装置の供給スクリュの回転中心における断面例を図３中の矢印Ｊ方向から見た図である。現像領域Ｈは、現像剤担持体である現像ローラ５が潜像担持体である感光体１にトナーを供給する現像領域を示している。この現像領域Ｈの現像ローラ５の回転軸の軸線方向の幅が現像領域幅αである。
【００７２】
図６は、上記図４とは異なる構成の現像装置内の現像剤の流れを説明する模式図である。図４に示す現像装置４は、供給開口部９１と余剰開口部９２とを現像領域幅αの外側に設けている。供給開口部９１を現像領域幅αの外側に設けているため、供給搬送路９の搬送方向上流側は現像ローラ５よりも供給搬送路９の上流側領域β分長くなっている。また、余剰開口部９２を現像領域幅αの外側に設けているため、供給搬送路９の搬送方向下流側は現像ローラ５よりも供給搬送路９の下流側領域γ分長くなっている。
【００７３】
他方、図６に示す構成の現像装置４では、供給開口部９１を現像領域幅α内に設けている。つまり、図５に示すように、図６に示す現像装置４は、攪拌搬送路１０から供給搬送路９に現像剤を持ち上げる箇所である供給開口部９１と、供給搬送路９から攪拌搬送路１０に現像剤を落下させる余剰開口部９２と、をともに現像領域幅α内に設けている。このように、供給開口部９１を現像領域幅α内に設けているため、給搬送路９の搬送方向上流側は、図４の現像装置４よりも供給搬送路９の搬送方向上流側領域β分短くすることができる。また、余剰開口部９２を現像領域幅α内に設けているため、供給搬送路９の搬送方向下流側は図４の現像装置４よりも供給搬送路９の下流側領域γ分短くすることができる。したがって、図６に示す現像装置４は供給開口部９１と余剰開口部９２とを現像領域幅α内に設けているため、図４に示す現像装置４に比べて、現像装置４の上部の省スペース化をさらに図ることができる。
【００７４】
図７は、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置の例を示す外観斜視図である。次に、上述した現像装置４の供給搬送路９、攪拌搬送路１０及び回収搬送路７からなる現像剤搬送路にトナーを補給する位置について説明する。本実施形態に係る画像形成装置では、図７に示すように、トナーを補給するトナー補給口９５を、攪拌スクリュ１１を備える攪拌搬送路１０の搬送方向上流端部の上方に設けることができる。このトナー補給口９５は現像ローラ５の幅方向端部よりも外側に設けてあるので、現像領域幅αよりも外側となっている。
【００７５】
トナー補給口９５を設けた個所は供給搬送路９の搬送方向の延長線上であり、図４における供給搬送路９の下流側領域γの空いたスペースに該当する。余剰開口部９２を現像領域幅α内に設けることで空いたスペースにトナー補給口９５を設けることにより、現像装置４の小型化を図ることができる。また、トナー補給口９５は、攪拌搬送路１０の搬送方向上流部の上方に限らず、回収搬送路７の下流端部の上方に設けても良い。
【００７６】
さらに、回収搬送路７から攪拌搬送路１０へ現像剤の受け渡しを行う個所である回収開口部９３の真上にトナー補給口９５を設けるようにしても良い。回収開口部９３の真上のスペースも余剰開口部９２を現像領域幅α内に設けることで空いたスペースであるので、この位置にトナー補給口９５を設けることにより、現像装置４の小型化を図ることができる。さらに、受け渡し部である回収開口部９３では現像剤が混ざり易いため、この位置で補給を行うことによってより効率良く現像剤の攪拌を行うことができる。
【００７７】
図６を用いて説明した現像装置４のように、攪拌搬送路１０の搬送方向下流端から供給搬送路９の搬送方向上流端に現像剤を受け渡す供給開口部９１と、供給搬送路９の下流端から攪拌搬送路１０の搬送方向上流端に現像剤を受け渡す余剰開口部９２とが現像領域幅α内に設けているため、現像装置４の上部のさらなる省スペース化を図ることができ、現像装置４全体の省スペース化を図ることができる。
【００７８】
また、余剰開口部９２を現像領域幅α内に設けることで空いたスペースにトナー補給口９５を設けることにより、現像装置４の小型化を図ることができる。さらに、回収搬送路７から攪拌搬送路１０への現像剤受け渡し部である回収開口部９３の上方からトナー補給を行うことにより、効率良く現像剤の攪拌を行うことができる。また、画像形成装置としての複写機ＣＭが備えるプリンタ部１００の現像手段として現像装置４を備えることにより、装置全体の省スペース化を図ることができる。
【００７９】
トナー補給口９５へは、トナー補給手段であるトナー補給制御装置によって、トナー収容体内のトナーが補給される。尚、トナー収容体内にトナーとキャリアを混合した現像剤を収容し、トナー補給量に応じてキャリアを補給するための補給用現像剤を収容する現像剤収容体としての機能を兼ねるようにすることもできる。
【００８０】
現像剤収容体内のキャリアは、現像装置内の現像剤に用いられるキャリアと同じことが好ましい。これにより補給用現像剤が供給されても、現像装置中の現像剤が初期剤の特性を維持し易く、画質の変化を抑制することができる。
【００８１】
補給用現像剤中のキャリア濃度としては、１質量％〜３０質量％が好ましく、５質量％〜２０質量％が特に好ましい。１質量％より少ない場合には、現像剤劣化の抑制効果が現われにくく、３０質量％を超える場合には現像剤の排出量が多すぎるため、コストアップにつながってしまう。
【００８２】
トナー収容体が現像剤収容体を兼ねない場合には、図示してないキャリア補給制御装置によって、図示してないキャリア収容体内のキャリアがトナー補給口から現像装置内に補給するようにすることできる。
【００８３】
本実施形態の現像装置４では、供給搬送路９の搬送方向下流端に到達した余剰現像剤を供給搬送路９の搬送方向下流端に搬送する循環搬送路は、攪拌搬送路１０である。また、循環搬送路である攪拌搬送路１０内の現像剤に対して搬送力を付与する循環搬送部材は、攪拌スクリュ１１である。さらに、供給搬送路９の搬送方向下流端近傍に設けられ、通過した現像剤が循環搬送路である攪拌搬送路１０に受け渡される循環開口部は、余剰開口部９２である。
【００８４】
また、現像装置４は、通過した現像剤が現像装置４の装置外に排出するための現像剤排出口９４を供給搬送路９に備える。現像剤排出口９４を通過した現像剤は、排出搬送路２に受け渡され、図２に示すような排出搬送部材である排出スクリュ２ａが回転することによって現像装置４の装置外に搬送され、現像装置４からの排出がなされる。排出搬送路２は、供給搬送路９の搬送方向下流側で排出仕切り壁１３５を挟んで供給搬送路９と隣り合うように設けられる。また、現像剤排出口９４は、供給搬送路９と排出搬送路２とを連通するように排出仕切り壁１３５に設けられた開口である。
【００８５】
図８は、本実施形態に係る画像形成装置が備える現像装置の供給搬送路の搬送方向下流端近傍例を示す拡大模式図である。図８に示すように、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置４は、供給搬送路９の搬送方向下流端近傍に到達し、循環開口部である余剰開口部９２に入らなかった現像剤を、現像剤排出口９４の近傍である余剰開口部９２の近傍で滞留させる現像剤滞留手段としての供給下流端壁面８０を備えるようにしてもよい。さらに、現像剤排出口９４を、余剰開口部９２よりも上方で、かつ、供給下流端壁面８０によって滞留した滞留現像剤のうち、現像剤排出口９４の位置に達した現像剤を通過させるように設けるようにしてもよい。
【００８６】
供給搬送路９の搬送方向下流端近傍に到達した現像剤Ｐのうち、余剰開口部９２に入ることができず、余剰開口部９２から溢れ出た余剰現像剤は、供給下流端壁面８０によって塞ぎ止められ滞留現像剤Ｔとなる。本実施形態では、上記構成を適用することで、この滞留現像剤Ｔの嵩が増加した時に、余剰開口部９２よりも上方に設けられた現像剤排出口９４に到達した現像剤が、矢印Ｋで示すように現像剤排出口９４を通って現像装置４の装置外に排出するようにしている。
【００８７】
滞留現像剤Ｔの量は、図８中の矢印Ｌが示す供給搬送路９の搬送方向下流端近傍に到達する現像剤量と、図８中の矢印Ｅが示す余剰開口部９２を通過する現像剤量と、のバランスによって増減する。現像装置４を駆動している状態では循環に要する量の現像剤Ｐが常に余剰開口部９２を介して供給搬送路９から攪拌搬送路１０へ受け渡されている。そして、図８中の矢印Ｅが示す余剰開口部９２を介して供給搬送路９から攪拌搬送路１０へ受け渡される現像剤量よりも、図８中の矢印Ｌが示す供給搬送路９の搬送方向下流端近傍に到達する現像剤量の方が多い状態では滞留現像剤Ｔの量は増加し、逆の状態では滞留現像剤Ｔの量は減少する。
【００８８】
また、滞留現像剤Ｔが存在している状態では、循環に要する現像剤の必要量は余剰開口部９２を介して攪拌搬送路１０に常に受け渡される状態であるため、攪拌搬送路１０に向かう現像剤量が不足することはない。すなわち、滞留現像剤Ｔが存在している状態では、攪拌搬送路１０に必要量の現像剤が向かうことで攪拌搬送路１０から攪拌搬送路９へも必要量の現像剤が供給されるため、現像装置４内の現像剤量が必要量を維持している状態である。
【００８９】
また、現像装置４の外に排出される現像剤は、滞留現像剤Ｔのうち現像剤排出口９４の位置に達した現像剤であるので、滞留現像剤Ｔが現像剤排出口９４の位置に達しない程度の量になると、現像装置４の外に現像剤が排出されなくなる。この時、現像装置４の外に現像剤が排出されない状態で滞留現像剤Ｔが存在しているため、現像装置４内の現像剤量が必要量を維持した状態となる。
【００９０】
そして、上述したような現像装置４であれば、現像装置４内の現像剤量が増加していない状態で、供給搬送路９内を搬送される現像剤Ｐが波打ち、部分的に現像剤の嵩が高くなる現象が生じても、現像剤が排出され続けることを防止することができる。つまり、滞留現像剤Ｔが少量でも増加すると現像剤排出口９４の位置に達する状態で、現像剤の嵩が高くなった部分が供給搬送路９の搬送方向下流端近傍に到達すると、余剰開口部９２を通過する現像剤量を超越した分の現像剤は現像剤排出口９４から排出される。
【００９１】
しかし、現像剤の嵩が低くなった部分が供給搬送路９の搬送方向下流端近傍に到達した時には滞留現像剤Ｔの量が減少し、滞留現像剤Ｔが現像剤排出口９４の位置に達しない程度の嵩となる。その後、現像剤の嵩が高くなった部分や低くなった部分が供給搬送路９の搬送方向下流端近傍に到達しても、滞留現像剤Ｔの量（嵩）が増減するだけで、現像剤が排出されなくなる。
【００９２】
また、滞留現像剤Ｔが少量でも増加すると、現像剤排出口９４の位置に達する状態でなければ、現像剤の嵩が高くなった部分や低くなった部分が供給搬送路９の搬送方向下流端近傍に到達しても、滞留現像剤Ｔの量（嵩）が増減するだけで、現像剤が排出されない。
【００９３】
本実施形態により、現像剤が排出され続けるのを防止することができるので、現像装置４内の現像剤量が増加していない状態で、供給搬送路９内を搬送される現像剤Ｐが波打ち、部分的に現像剤の嵩が高くなる現象が生じても、現像装置４内の現像剤Ｐの必要量を維持することができる。また、現像装置４内の現像剤Ｐの必要量を確保することができるので、感光体１に安定した現像剤の供給を行うことができる。これにより、感光体１上の静電潜像を良好にトナー像化することができ、画像抜けなどの異常画像の発生を防止し、良好な画像形成を行うことができる。
【００９４】
尚、供給搬送路９の搬送方向下流端近傍とは、例えば、供給搬送路９から攪拌搬送路１０へと現像剤が受け渡される現像剤受け渡し部と供給搬送路９の搬送方向で同位置となる個所である。つまり、供給スクリュ８による搬送力が終了する個所であり、供給下流端壁面８０によって現像剤が塞ぎ止められる部分のことである。ここに現像剤排出口９４を設けることにより、供給スクリュ８によって搬送された後、供給下流端壁面８０によって受け止められ、最終的に滞留した現像剤のうち現像剤排出口９４の高さまで到達したもののみを排出することが可能になる。
【００９５】
図９は、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置から攪拌スクリュ、回収スクリュ及びドクタブレードを取り外した状態の手前側端部近傍例を示す斜視図である。図１０は、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置について、図９に示す状態からさらに供給スクリュを取り外した状態の手前側近傍例を図９とは異なる方向から見た斜視図である。図１１は、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置について、図１０に示す状態からさらに現像ローラを取り外した状態例を示す斜視図である。図１２は本実施形態に係る画像形成装置の現像装置について、図１１と同じ状態の現像装置を上記図３と略同じ方向から見た場合の例を示す斜視図である。
【００９６】
図９乃至図１２を参照して説明すると、供給スクリュ８の回転方向は、図２で言うところの右回りつまり矢印Ｍの方向であって、現像ローラ５に対して現像剤を下方から持ち上げて供給する方向に回転している。ここで、供給スクリュ８の回転方向を左回りにし、現像剤を上から振り掛けるようにして現像ローラ５に現像剤を供給すると、現像剤が飛び散りながら現像ローラ５に供給される。
【００９７】
他方、供給スクリュ８の回転方向を図２に示すように右回りにすると、現像剤が溜まっている供給搬送路９の下方から現像剤を持ち上げるようにして現像ローラ５に現像剤が供給されるようになる。現像剤が飛び散りながら供給するよりも、下方から持ち上げるようにして供給する方が現像剤の供給性が安定するため、本実施形態では、現像装置４の供給スクリュ８の回転方向を図２で言うところの右回りに設定している。
【００９８】
特に、本実施形態の現像装置４のように、現像ローラ５に供給した現像剤を供給搬送路９へ戻さず、回収搬送路７へ回収するものでは、現像剤量は供給搬送路９の下流に行くにしたがって減少していく。このため、現像剤が溜まっている下方から汲み上げて現像ローラ５に供給するものの方が現像剤の供給性の面では優れている。
【００９９】
ここで、供給搬送路９内では、搬送されることで供給搬送路９内を移動する勢いや、現像剤搬送スクリュである供給スクリュ８の回転する力によって供給搬送路９内の現像剤が飛び跳ねる。そして、現像剤搬送路のうち、供給搬送路９の所定の高さに現像剤排出口９４を設けただけの構成であると、飛び跳ねた現像剤が飛翔して現像剤排出口９４を通過して排出されることがある。
【０１００】
上記のように、現像剤が飛び跳ねて排出される場合、供給搬送路９内の現像剤排出口９４を設けた位置を搬送される現像剤が適正の量の状態や、適正な量を下回る状態であっても、飛び跳ねた現像剤が排出されるおそれがある。このように飛び跳ねた現像剤が排出される状態であると、現像装置４内の現像剤が適正な量以下の状態であるにも拘わらず現像剤排出口９４から現像剤が排出されることがあり、現像装置４内の現像剤量が必要量を下回り、感光体１への現像剤の供給が不安定になるおそれがある。そして、感光体１への現像剤の供給が不安定になると画像抜けなどの異常画像が発生する。
【０１０１】
これに対し、本実施形態のように現像剤排出口９４の近傍で現像剤を滞留させる構成にすることにより、現像剤排出口９４近傍で現像剤が飛び跳ねることを防止することができる。しかし、現像剤排出口９４近傍の現像剤が飛び跳ねることを防止しても、現像剤排出口９４から離れた個所の現像剤が飛び跳ねて、現像剤排出口９４から排出されるおそれがある。
【０１０２】
このような不具合を防止するために、本実施形態の現像装置４では、現像剤搬送スクリュである供給スクリュ８が現像剤を搬送するために回転することによって飛翔した現像剤が現像剤排出口９４に向かう経路を塞ぐ卑小現像剤排出防止部材として、ブロック部材３を備えている。ブロック部材３を備え、供給スクリュ８の搬送動作によって飛翔した現像剤が現像剤排出口９４へ向かう経路を塞ぐことにより、飛び跳ねた現像剤が排出されることを防止し、現像装置４内の現像剤量が増加しているにも拘わらず現像剤が排出されることを防止することができる。
【０１０３】
このため、現像装置４内の現像剤の必要量を確保することができ、感光体１に安定した現像剤の供給を行うことができる。これにより、感光体１上の静電潜像を良好にトナー像化することができ、画像抜けなどの異常画像の発生を防止し、良好な画像形成を行うことができる。
【０１０４】
ブロック部材３としては、その底面が供給搬送路９の上部に供給スクリュ８の形状に沿ったＲ形状の樹脂製の部材を適用することができる。供給スクリュ８の形状に沿ったＲ形状であることにより、供給スクリュ８全体を覆うようにブロック部材３の底面を全体的に供給スクリュ８に近接することが可能になる。このため、現像剤の跳ね上げを起こす供給スクリュ８の上方を覆い、供給スクリュ８によって跳ね上げられた現像剤が飛翔して現像剤排出口９４に到達することを防止することができる。
【０１０５】
また、図１２に示すように、本実施形態では、供給搬送路９の現像剤排出口９４周辺でブロック部材３が突出した形状となっているため、ブロック部材３に対して供給スクリュ８の搬送方向上流側の供給搬送路９よりも、ブロック部材３を設けた個所の供給搬送路９が狭くなっている。このため、ブロック部材３を設けた位置の方が供給搬送路９の容量に対する現像剤量が多くなる。そのため、現像剤に対して搬送力の付与が無くなる供給搬送路９の搬送方向下流端部近傍で、ブロック部材３の側壁と、排出仕切り壁１３５との間に現像剤がせり上がる状態となる。これにより、供給スクリュ８が現像剤に埋まるような状態となり、供給スクリュ８の回転による現像剤の跳ね上げが抑えられるとともに、供給スクリュ８の羽部の上部分が現像剤面から出ている時に発生する供給スクリュ８の跳ね上げによる現像剤面の変化が現像剤排出口９４付近では緩和される。すなわち、現像装置４内の現像剤の増減に対して感度の良い排出が可能となる。
【０１０６】
上記したようなブロック部材３を備えることで、現像剤の供給により現像装置４内の現像剤量が増加し、供給搬送路９内の現像剤の嵩が上昇した場合、増加した分に相当する現像剤が現像剤排出口９４から溢れ出す構成となっている。
【０１０７】
図１３は、上記図２と同方向から見た供給搬送路の搬送方向下流端近傍の現像装置例を示す断面図である。図１４は上記図５と同じ方向から見た供給搬送路の搬送方向下流端近傍の現像装置例を示す側方断面図である。図１３及び図１４には、現像装置４内の現像剤量が少ない状態、すなわち、滞留現像剤が現像剤排出口９４の位置に達しない程度の量の状態における現像装置４の現像剤Ｐの流れを示している。
【０１０８】
図１３及び図１４に示すように、現像装置４内の現像剤量が少ない場合は、供給搬送路９から循環搬送路である攪拌搬送路１０への現像剤の供給がスムーズに行われる。その結果、供給搬送路９と攪拌搬送路１０との境界である第１仕切り壁１３３に設けられた余剰開口部９２で現像剤Ｐが溢れて滞留現像剤の嵩が増加することがない。このため、現像装置４外へ現像剤Ｐを排出する現像剤排出口９４には現像剤がほとんど導かれず、現像剤量が少ない状態で現像剤が排出されることを防止することができる。
【０１０９】
図１５は、上記図２と同じ方向から見た供給搬送路の搬送方向下流端近傍の現像装置例を示す断面図である。図１６は、上記図５と同じ方向から見た供給搬送路の搬送方向下流端近傍の現像装置例を示す側方断面図である。図１５及び図１６は、現像装置４内の現像剤量が多い状態、すなわち、供給搬送路９の搬送方向下流端近傍の滞留現像剤の嵩が現像剤排出口９４の位置に到達した状態における現像装置４の現像剤Ｐの流れを示している。
【０１１０】
図１５及び図１６に示すように、現像装置４内の現像剤量が多い場合は、供給搬送路９から攪拌搬送路１０へ現像剤Ｐが移動する余剰開口部９２の近傍で現像剤Ｐが滞留する。その結果、供給搬送路９の搬送方向最下流部の現像剤Ｐは行き場がなくなり、滞留現像剤は上方向に嵩が上昇して行く。そして、現像剤排出口９４の高さまで嵩が上昇すると、現像剤Ｐが現像剤排出口９４を通過して排出搬送路２へと排出され、排出搬送路２内の排出スクリュ２ａによって現像装置４外部に排出されることになる。
【０１１１】
本実施形態における現像装置４は、供給搬送路９の搬送方向最下流部の滞留現像剤の嵩が現像剤排出口９４の高さを越えた場合に、現像剤排出口９４の高さまで到達した現像剤を排出するものであるので、現像剤排出口９４からの現像剤の排出によって供給搬送路９を搬送する現像剤が不足することを防止することができる。
【０１１２】
これにより、供給搬送路９から現像ローラ５への必要量の現像剤を供給することができ、現像ローラ５から感光体１に安定した現像剤の供給を行うことができる。このため、感光体１上の静電潜像を良好にトナー像化することができ、画像抜けなどの異常画像の発生を防止し、良好な画像形成を行うことができる。
【０１１３】
図１４では、現像装置４内の現像剤が少ない状態について説明したが、現像装置４内の現像剤が排出されず、現像剤量が安定した状態では、供給搬送路９の搬送方向最下流端近傍に現像剤が滞留した状態となっている。以下、この状態の詳細について説明する。
【０１１４】
本実施形態において、現像装置４は、供給搬送路９の搬送方向最下流端近傍で滞留する滞留現像剤の嵩が所定の高さ、例えば現像剤排出口９４の高さを越えた場合にその一部を排出する構成である。すなわち、現像剤排出口９４及び排出搬送路２は、供給搬送路９の搬送方向最下流端近傍の滞留現像剤の嵩が、現像剤排出口９４の高さまで到達した現像剤を排出するものである。
【０１１５】
よって、供給搬送路９の搬送方向最下流端近傍に、現像剤排出口９４の高さに到達しない程度の嵩で滞留現像剤が存在する状態で現像装置４内の現像剤量が安定した状態となる。これは、供給搬送路９を搬送されるその搬送方向最下流端に到達する現像剤量と、供給搬送路９、余剰開口部６２を通って攪拌搬送路１０に受け渡される現像剤量との均衡により、供給搬送路９の搬送方向最下流端近傍に現像剤排出口９４で排出される高さに到達しない程度の嵩で現像剤が滞留している状態である。
【０１１６】
この状態からトナー補給制御装置によってプレミックストナーが供給されて現像装置４内の現像剤量が増加すると、図６中の矢印Ｅが示す供給搬送路９から攪拌搬送路１０に受け渡される現像剤量よりも、図４中の矢印Ｌが示す供給搬送路９を搬送され、その搬送方向最下流端に到達する現像剤量の方が多くなる。この時、供給搬送路９の搬送方向最下流端近傍に滞留する現像剤の量が増加し、その嵩が上昇する。これにより、滞留する現像剤の嵩が現像剤排出口９４に到達した場合に、その嵩が現像剤排出口９４の位置よりも低くなるように滞留する現像剤の一部として、現像剤排出口９４に到達した現像剤を排出する。
【０１１７】
尚、滞留する現像剤は飛び跳ねにくく、現像装置４内の現像剤量の増減に合わせて現像剤の嵩が変化する。そして、滞留現像剤の嵩が所定の高さ（例えば、現像剤排出口９４）を越えた時に現像剤を排出することにより、現像装置４内の現像剤量が増加した時に増加量分の現像剤が排出されるため、現像装置４内の現像剤量を制度良く一定の範囲内に維持することができる。
【０１１８】
これにより、供給搬送路９を搬送される現像剤量が安定するため、供給搬送路９を搬送する現像剤が不足ことを防止することができ、供給搬送路９から現像ローラ５へ必要量の現像剤を供給することがでる。このため、現像ローラ５から感光体１に安定した現像剤の供給を行うことができ、感光体１上の静電潜像を良好にトナー像化することができるため、画像抜けなどの異常画像の発生を防止し、良好な画像形成を行うことができる。
【０１１９】
また、現像装置４内の現像剤量の変化によって現像剤の嵩が変化する個所である供給搬送路９の搬送方向下流端近傍で溢れた現像剤を、排出仕切り壁１３５に設けた現像剤排出口９４によって現像剤を排出する構成であるため、簡単な構成で精度良く現像装置４内の現像剤を入れ換えることができる。
【０１２０】
さらに、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とが供給循環仕切り壁である第１仕切り壁１３３を挟んで、上下で隣り合うように設けられ、供給搬送路９の搬送方向下流端に到達した現像剤は、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とを連通するように設けられた開口である余剰開口部９２を通って、攪拌搬送路１０へ移動する構成である。そして、供給搬送路９の搬送方向下流端近傍の滞留現像剤の嵩は、供給スクリュ８によってその下流端まで時間当たり搬送される現像剤量と、余剰開口部９２を時間当たりに通過する現像剤量との差によって変化する。供給スクリュ８によって搬送される現像剤量又は余剰開口部９２を時間当たりに通過する現像剤量は、現像装置４内の現像剤量の変化によって変わり、現像装置４内の現像剤量が増加すると供給搬送路９の搬送方向下流端近傍の現像剤の嵩が上昇するため、簡単な構成で精度良く現像装置４内の現像剤を入れ換えることができる。
【０１２１】
現像装置４の排出開口部である現像剤排出口９４と循環開口部である余剰開口部９２とは、供給搬送路９の現像剤搬送方向における位置の少なくとも一部が重複する。本実施形態の現像装置４では、図６、図１４及び図１６に示すように、現像剤排出口９４と余剰開口部９２とが、供給搬送路９の現像剤搬送方向について同じ位置にある。このような構成により、余剰開口部９２の近傍で現像剤を滞留させることで、供給搬送路９から攪拌搬送路１０に受け渡す現像剤量と、現像装置４の外に排出する現像剤量のバランスをとることが容易となる。
【０１２２】
また、現像剤排出口９４は余剰開口部９２よりも上方に設けられているため、現像装置４内の現像剤量が適性量である状態では、供給搬送路９の搬送方向下流端に到達した現像剤は、下方にある余剰開口部９２のみを通過し、攪拌搬送路１０に移動して現像装置４内を循環する。そして、現像装置４内の現像剤量が増加し、搬送方向下流端の滞留現像剤の嵩が上方にある現像剤排出口９４の高さまで到達すると、その高さを越える現像剤が現像剤排出口９４を通過して、現像装置４の外部に排出される。
【０１２３】
上記構成では、現像剤排出口９４を余剰開口部９２よりも上方に配置するという簡易な構成で、攪拌搬送路１０に供給すべき現像剤量が攪拌搬送路１０に供給されない状態で現像剤が現像装置４の外に排出されることを防止しつつ、現像装置４内の現像剤量が所定量を超えた場合は、装置の外に排出することができる。これにより、余剰開口部９２を介して現像剤を循環させつつ、現像剤排出口９４で増加した分の現像剤を精度良く排出して現像剤を入れ換える構成を実現することができる。
【０１２４】
また、供給搬送路９、攪拌搬送路１０及び回収搬送路７を備える一方向循環の現像装置４では、供給搬送路９の搬送方向下流端に到達する現像剤は現像に寄与しなかった余剰現像剤である。一方向循環の現像装置４では、この余剰現像剤が滞留する位置で、プレミックストナーの補給によって増加した現像剤を排出することが適している。これは、以下の理由による。
【０１２５】
回収搬送路７は、現像ローラ５に担持された現像領域を通過した現像剤を搬送するため、現像装置４内の現像剤量が変化しても回収搬送路７内に搬送される現像剤はほとんど変化せず、現像剤の嵩の上昇によって現像剤を排出することができない。攪拌搬送路１０は、現像装置４内の現像剤量が増加すると、搬送する現像剤量が増加してその嵩も上昇する。しかし、搬送される現像剤の飛び跳ねや搬送量のムラによって、現像剤量が増加しなくても現像剤が排出され、供給搬送路９に必要量の現像剤を受け渡すことができなくなるおそれがある。さらに、供給搬送路９の途中で排出する構成も、現像装置４内の現像剤量が増加していなくても、現像剤の嵩が増加することがあり、排出した位置よりも搬送方向下流側で現像剤が不足するおそれがあるので不適切である。
【０１２６】
このような理由により、一方向循環の現像装置４では、供給搬送路９の搬送方向下流端に到達する現像剤が滞留する位置で、プレミックストナーの補給によって増加した分の現像剤を排出することが適している。
【０１２７】
図１７は、上記図２と同じ方向から見た供給搬送路の搬送方向下流端近傍の現像装置例を示す断面図である。図２及び図１７を参照して説明すると、現像装置４内の現像剤量が少ない状態、すなわち、滞留現像剤が現像剤排出口９４の位置に達しない程度の量の状態における現像装置４の現像剤Ｐの流れを示している。
【０１２８】
図２及び図１７に示すように、現像装置４内の現像剤量が少ない場合は供給搬送路９から循環搬送路である攪拌搬送路１０への現像剤の供給がスムーズに行われる。その結果、供給搬送路９と攪拌搬送路１０との境界である第１仕切り壁１３３に設けられた余剰開口部９２で現像剤Ｐが溢れて滞留現像剤の嵩が増加することがない。このため、現像装置４外へ現像剤Ｐを排出する現像剤排出口９４に現像剤はほとんど導かれず、現像剤量が少ない状態で現像剤が排出されることを防止することができる。その他の構成については図２及び図１３で詳細に説明しているので同一部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【０１２９】
図１７には、本実施形態体に係る画像形成装置におけるトナー濃度検知センサを取り付けた現像装置例を断面図で示している。ここでは、透磁率検知方式によるトナー濃度検知センサ１４０を適用するが、これに限定されるものではない。透磁率検知方式のトナー濃度センサ１４０は、被検知対象である現像剤の透磁率に基づく特性、すなわち、キャリアの密度を検知することによって現像剤中のトナー濃度を測定している。例えば、トナー濃度が低い時には磁性体であるキャリアの密度が相対的に多いので透磁率は高くなり、トナー濃度センサ１４０の出力は高出力となる。他方、トナー濃度が高い時には磁性体であるキャリアの密度が相対的に低くなるので、透磁率は低くなりトナー濃度センサ１４０の出力は低出力となる。
【０１３０】
図１７では、現像剤を現像ローラ５へ供給する現像剤搬送経路の下部に取り付けている例を示しているが、トナー濃度センサ１４０の取り付け位置はこれに限られない。一般に現像ローラ５で一度現像された残存現像剤はトナー成分が減少しているため回収されることが多い。そこで、一般に現像ローラ５へ現像剤を供給する、現像前の現像剤搬送経路に存在する現像剤のトナー濃度を測定できるように設置することが好ましい。このトナー濃度検知センサ１４０の検知結果に基づき別途収納しているトナーを現像装置４に供給し、現像剤Ｐのトナー濃度を適正な範囲に管理することができる。
【０１３１】
図１８は、本実施形態体に係る画像形成装置の現像装置にトナーを補給するトナー補給機構例を示す斜視図である。図１９は、図１８に示すトナー補給機構のトナー容器例を示す斜視図である。図１８に示すトナー補給機構１５０において、上記図１で示したような各色の作像ユニットであるプロセスカートリッジ１８毎に設けられた各現像装置４へ補給するトナーを収納したトナー収納手段としてのトナー容器１４１は、本実施形態では図１８の左下から右上に向かって、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４つが複写機ＣＭの本体に設けられたセット部（図示せず）にセットされて配置されている。
【０１３２】
各色トナー容器１４１から各現像装置４へトナーを補給する機構は同一であるので、図１８で一番手前に位置するブラック用のトナー容器に符号１４１を付して代表して説明する。
【０１３３】
トナー容器１４１をセットするセット部には、容器１４１内に挿入されるノズル９０が図示していない機枠に設けられており、ノズル１４２と粉体ポンプ７０とがトナー補給チューブ１４３で接続されている。トナー容器１４１をセット部へセットすることにより、ノズル先端がトナー容器１４１の下部に装着されている取り付け部材１０１の弁室内に挿入され、トナー容器１４１内と粉体ポンプ７０が連通する。
【０１３４】
上記粉体ポンプ７０は、駆動モータ７１により回転駆動される駆動シャフト７２に装着された駆動シャフトギヤ７３から連絡ギヤ７４を介して駆動される。粉体ポンプ７０としては周知の構成のモーノポンプを採用することが可能である。粉体ポンプ７０により移送されたトナーは、いったんサブホッパ７５に収納され、サブホッパ７５下部のトナー補給口７６より現像装置４へトナーが供給される。
【０１３５】
図１９において斜視図で示すトナー容器１４１は、袋状のトナー収容体１４４と取り付け部材１０１（排出用部材）とで構成されている。トナー収納体１４４は、例えば軟包材と呼ばれる厚さ５０〜３００μｍ程度のフィルム状の樹脂を溶着して袋状に形成したもの又は成形樹脂等で形成することができるが、これに限定されるものではない。
【０１３６】
また、記憶手段１４５にはトナー容器固有のＩＤ情報が記録されている。この固有情報としては、例えば、トナーの製造年月日や製造ロットなど、トナー容器に入っているトナー固有の情報が記録されている。また記憶手段１４５は、ＩＤチップやバーコードなど、本体側の読み取り装置と連携し自動読み込みが可能でるものが好ましい。トナーの入れ換え時に、セットされたトナーの特性値情報を取得する記憶手段１４５をＩＤチップとすることによって画像形成装置本体側が非接触で情報を読み取ることが可能となり、手入力での煩雑さや入力エラーを防ぐことが可能となる。
【０１３７】
＜制御＞
図２０は、本実施形態に係る画像形成装置の制御系の概略構成例を示すブロック図である。図２０に示すように、本実施形態に係る画像形成装置は、２成分現像方式の現像装置４と、この現像装置４にトナーを補給するトナー補給機構１５０を備え、現像装置４は透磁率検知方式により２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ１４０を有している。
【０１３８】
トナー補給機構１５０は、トナー容器１４１を収容するトナー容器収容体１４４を有している。画像形成装置は、トナー濃度検知センサ１４０に与えるセンサ感度を変更可能なセンサ制御手段１５１と、現像装置４の通紙枚数を取得する通紙枚数取得手段１５２と、入力画像面積率データを取得する画像面積率取得手段１５３と、を備えている。本実施形態では、センサ感度とは、トナー濃度１％あたりのセンサ出力電圧変化量であるものとする。
【０１３９】
トナー容器１４１は、トナー容器１４１内に含まれるトナー特性情報の書き込み及び読み出しが可能な前述の記憶手段１４５を有する。本実施形態では、画像形成装置本体が記憶手段１４５に対してデータを書き込み及び読み出し（以下、単に記憶という）させるデータ処理装置（本体制御装置）１５４を備える。そして、トナー容器１４１の保有するデータが更新された際に、記憶手段１４５からのトナー特性情報と、通紙枚数取得手段１５２からの通紙枚数情報と、画像面積率取得手段１５３からの画像面積率の情報に基づいて、センサ制御手段１５１がトナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度を変更するように構成している。
【０１４０】
＜トナー特性情報＞
以下に、種々のトナー特性情報について説明する。尚、以下では具体的な数値例を挙げてトナー特性情報について説明するが、これに限定されるものではない。
【０１４１】
（形状係数）
図２１は、形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
【０１４２】
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・式（１）
【０１４３】
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入し、当該トナーの粒子１００個について解析して計算することができる。
【０１４４】
トナー入れ換え時のトナー形状係数情報に基づいて、トナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度をコントロールすることでトナー濃度検知誤差を防止し、高精度のトナー濃度制御が可能な画像形成装置を提供することができる。
【０１４５】
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり、従って流動性が高くなる。また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率が高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
【０１４６】
（円形度）
次に、本実施形態において好適に用いられるトナー円形度について説明する。本実施形態で用いるトナーは、平均円形度が０．９３〜１．００であることが好ましい。本実施形態では、下記式（２）より得られた値を円形度と定義する。この円形度は、トナー粒子の凹凸度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合１．００を示し、表面形状が複雑になるほど円形度は小さな値となる。尚、下記式（２）において、Ｌ０は粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長を示し、Ｌは、粒子の投影像の周囲長を示す。
【０１４７】
円形度Ａ＝Ｌ０／Ｌ・・・（２）
【０１４８】
平均円形度が０．９３〜１．００の範囲では、トナー粒子の表面は滑らかであり、トナー粒子同士、トナー粒子と感光体との接触面積が小さいために転写性に優れる。トナー粒子に角がないため、現像装置内での現像剤の攪拌トルクが小さく、攪拌の駆動が安定するために異常画像が発生しない。ドットを形成するトナーの中に、角張ったトナー粒子がいないと、転写で転写媒体に圧接する際に、その圧力がドットを形成するトナー全体に均一にかかり、転写中抜けが生じにくい。トナー粒子が角張っていないことから、トナー粒子そのものの研磨力が小さく、感光体、帯電部材等の表面を傷つけたり、磨耗させたりしない。
【０１４９】
トナー入れ替え時のトナー円形度情報に基づいて、トナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度をコントロールすることでトナー濃度検知誤差を防止し、高精度のトナー濃度制御が可能な画像形成装置を提供することができる。
【０１５０】
次に、円形度の測定方法について説明する。尚、以下に示す円形度の測定方法は一例であり、これに限定されるものではない。
【０１５１】
円形度は、例えば、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００を用いて測定することができる。具体的な測定方法としては、例えば、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１００００個／μｌとして前記装置によりトナーの形状、粒度を測定する。
【０１５２】
（凝集度）
凝集度の測定方法は以下の通りに行うことができる。測定装置は、例えば、ホソカワミクロン社（製）のパウダーテスターを使用し、振動台の上に、以下の手順で附属部品をセットする。
【０１５３】
（イ）バイブロシュート
（ロ）パッキン
（ハ）スペースリング
（ニ）フルイ（３種類）上＞中＞下
（ホ）オサエバー
【０１５４】
次に、ノブナットで固定し、振動台を作動させる。測定条件は以下のとおりである。
【０１５５】
フルイ目開き（上）７５μｍ
フルイ目開き（中）４５μｍ
フルイ目開き（下）２２μｍ
振巾目盛１ｍｍ
試料採取量２ｇ
振動時間１５秒
【０１５６】
測定後、以下に示す計算から凝集度を求める。
【０１５７】
上段のフルイに残った粉体の重量％×１…（ａ）
中段のフルイに残った粉体の重量％×０．６…（ｂ）
下段のフルイに残った粉体の重量％×０．２…（ｃ）
上記３つの計算値の合計をもって、劣化後凝集度（％）とする。
すなわち、凝集値（％）＝（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）
【０１５８】
上述したような方法で測定したトナー入れ替え時のトナー凝集度情報に基づいて、トナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度をコントロールすることでトナー濃度検知誤差を防止し、高精度のトナー濃度制御が可能な画像形成装置を提供することができる。
【０１５９】
図２２は、現像剤状態とセンサ感度の関係を示すグラフである。ここでは、初期剤でのセンサ感度と、それぞれ画像面積率５％、２０％、４０％、７０％でかつ、それぞれ５０００枚の通紙を実施した後の劣化剤でのセンサ感度を測定した結果をしめしている。
【０１６０】
図２２から、初期剤と通紙を行った後の劣化剤ではセンサ感度が異なることが分かる。例えば、画像面積率５％で５０００枚通紙した後の劣化剤では初期剤のセンサ感度０．３５に比べ、０．６と実に０．２５も高くなっており、初期剤でのセンサ感度のままではトナー濃度を正確に検知できないことがわかる。このことより所定の通紙条件においてトナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度を調整しなくてはならないことが認識できる。
【０１６１】
次に、図１に示す画像形成装置ＣＭ及び図１７に示す現像装置４を用いて、画像面積率５％、２０％、５０％、７０％のベタ画像を１万枚通紙し、所定の通紙間隔でトナー濃度検知誤差を測定し通紙時の検知誤差推移を評価した。ここでトナー濃度検知誤差は実測のトナー濃度からセンサ出力検出結果から変換した変換トナー濃度を引いた値である。
【０１６２】
図２３は、通紙枚数とトナー濃度検知誤差の推移をグラフで示す図である。図２３から、画像面積率によりトナー濃度検知誤差の推移が異なることが分かる。例えば、画像面積率５％の低画像面積で通紙を行った場合には、通紙初期で検知誤差が大きく拡大し５０００枚ほど通紙したところで誤差の拡大が停止しほぼ一定の値で推移することが分かる。他方、画像面積率４０％での通紙の場合、５％の場合と比較して急激な検知誤差の拡大はみられず、通紙枚数に対し緩やかに増加していることが分かる。また、画像面積率７０％の場合には、画像面積率５％の場合と同様に通紙初期で検知誤差が大きく拡大しその後一定の値で推移することが分かる。
【０１６３】
ここで、画像面積率５％と７０％で検知誤差の符号が異なっている。これは、画像面積率５％の場合、トナーの入力量が少ないため、通紙でトナー及びキャリアが劣化した状態となり、現像剤の嵩密度が減少したことにより濃度検知センサが、キャリア密度が低い状態と誤検知し実際のトナー濃度よりも高めに検知しているためである。他方、画像面積率７０％の場合、トナーの入力量が多いため嵩密度が高くなり、これにより濃度検知センサがキャリア密度の高い状態と誤検知し、実際のトナー濃度よりも低めに検知している。この結果より、画像面積率により現像剤の嵩密度が変動するため通紙時の画像面積率を考慮したセンサ感度の補正が必要となる。
【０１６４】
また、画像面積率ごとで検知誤差の収束する通紙枚数が異なることも分かる。これより通紙枚数と画像面積率を考慮し最適なタイミングでのセンサ感度の補正が必要となる。また、検知誤差をもたらす原因として現像剤の嵩密度の寄与が考えられるため、嵩密度変動に寄与するトナー特性値にも注意を要する。
【０１６５】
ここで、上記評価と同様に、図１に示す画像形成装置ＣＭ及び図１７に示す現像装置４を用いて５０００枚の通紙評価を行った。通紙時の画像面積率は４０％とした。ここでは現像剤の嵩密度変動に寄与するトナー特性値としてトナーの体積平均粒径に注目し、トナーの体積平均粒径が４μｍ、５μｍ、６μｍの３つのトナーを用いてそれぞれ通紙評価を行った。この通紙評価の結果を以下の表１に示す。
【０１６６】
【表１】
2011053604.tif 000003
【０１６７】
上記表１では、評価項目はトナー濃度検知誤差の推移を評価した。表１から、トナーの体積平均粒径が小さいほど検知誤差が大きいことが分かる。これは小粒径トナーほど初期剤からの嵩密度変動が大きいためと考えられる。すなわち、小粒径トナーほど単位体積中の接触表面積は大きくなるためトナー間又はキャリア間の非静電的付着力が増加し易くなるため初期的な嵩密度変動が激しいと考えられる。
【０１６８】
つまり、トナー入れ換え時のトナー体積平均粒径情報に基づきトナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度をコントロールすることでトナー濃度検知誤差を防止し、高精度のトナー濃度制御が可能な画像形成装置を提供することができる。これよりトナーの体積平均粒径が小さいものほどトナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度を高めに補正する必要があることが分かる。
【０１６９】
ここでさらに、上記評価と同様に、図１に示す画像形成装置ＣＭ及び図１７に示す現像装置４を用いて５０００枚の通紙評価を行った。通紙時の画像面積率は４０％とした。この評価結果を下記の表２に示す。現像剤の嵩密度変動に寄与するトナー特性値としてトナーの形状係数ＳＦ−１に注目し、トナーの形状係数ＳＦ−１が、１１０、１３０、１５０の３つのトナーを用いてそれぞれ通紙評価を行った。
【０１７０】
【表２】
2011053604.tif 000004
【０１７１】
表２は、トナー濃度検知誤差の推移の評価結果を示している。評価項目としては同様にトナー濃度検知誤差の推移を評価した。表２から、形状係数ＳＦ−１が大きいものほど、すなわち、形状が不定形なものほど検知誤差が少なく、逆に真球に近いトナーほど検知誤差が大きいことが分かる。これは、真球トナーほどその周りに存在するキャリアやトナーとの接触表面積が多いため、非静電的付着力の増加により嵩密度が変化し易いためである。かかる結果から、トナーの形状係数ＳＦ−１が小さいものほどトナー濃度検知センサのセンサ感度を高めに補正する必要があることが分かる。
【０１７２】
ここでさらに、上記実験と同様に、図１に示す画像形成装置ＣＭ及び図１７に示す現像装置４を用いて５０００枚の通紙評価を行った。通紙時の画像面積率は４０％とした。ここでは現像剤の嵩密度変動に寄与するトナー特性値としてトナーの円形度に注目し、トナーの円形度が０．９３、０．９５、０．９７の３つのトナーを用いてそれぞれ通紙評価を行った。この評価結果を下記表３に示す。
【０１７３】
【表３】
2011053604.tif 000005
【０１７４】
表３は、トナー濃度検知誤差の推移の評価結果を示す。評価項目としては、同様にトナー濃度検知誤差の推移を評価した。表３から、円形度が高いものほど検知誤差が大きいことがわかる。これは、形状係数ＳＦ−１の場合と同様に真球に近いほど非静電的付着力の増加に伴う初期的な嵩密度変動が多いためである。また、円形度の高いトナーほどトナー添加剤、特に外添剤の離脱・剥離が発生し易く、通紙初期で大きく嵩密度が変動するものと考えられる。
【０１７５】
ここでさらに、上記実験と同様に、図１に示す画像形成装置ＣＭ及び図１７に示す現像装置４を用いて５０００枚の通紙評価を行った。通紙時の画像面積率は４０％とした。ここでは現像剤の嵩密度変動に寄与するトナー特性値としてトナーの凝集度に注目し、トナーの凝集度が２０％、４０％、６０％の３つのトナーを用いてそれぞれ通紙評価を行った。この評価結果を下記表４に示す。
【０１７６】
【表４】
2011053604.tif 000006
【０１７７】
表４は、トナー濃度検知誤差の推移の評価結果を示す。評価項目としては同様にトナー濃度検知誤差の推移を評価した。表４からも明らかなように、凝集度２０％のトナーでは初期１０００枚の通紙で検知誤差が約３％程度まで拡大し、その後ほぼ同じ水準で推移している。これにより、凝集度の低いものほど検知誤差が拡大し易いものと考えられる。これは、現像剤の流動性変化に起因するものと考えられ、凝集度が低いものほど初期的な流動性の変化が激しい。
【実施例】
【０１７８】
上述したような結果をうけ、図１に示す画像形成装置ＣＭ及び図１７に示す現像装置４を用いて通紙評価を行った。
【０１７９】
（実施例１）
本実施例では、図１に示す画像形成装置ＣＭ及び図１７に示す現像装置４を用いて画像面積率５％、２０％、５０％、７０％のベタ画像をそれぞれ５０００枚ずつ合計２万枚の通紙評価を行った。つまり、最初の５０００枚は画像面積率５％で通紙し、その後画像面積率を２０％として５０００枚の通紙を行う、というように５０００枚おきに画像面積率を増やして通紙評価を行った。この通紙結果を下記の表５の（ａ）に示す。表５は、トナー体積平均粒径５μｍトナーに対応した制御テーブルである。図２４は、トナー濃度検知誤差の推移の評価結果をグラフで示す図である。図２４には後述する実施例、比較例の結果も重ねて表示している。
【０１８０】
【表５】
2011053604.tif 000007
【０１８１】
本実施例では、トナーの体積平均粒径５μｍのトナーを用い、表５に示す通紙枚数及び画像面積率情報の関係に従いトナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度を可変として通紙を行った。
【０１８２】
ここで、表５に示す制御方法について具体的に説明する。表５に示すように、画像形成装置ＣＭから取得した画像面積率累積平均情報と累積通紙枚数の情報に基づきトナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度の変更値を指定している。例えば、表５の（ａ）の１行目では、入力された画像データの画像面積率が０％以上１０％未満であり、かつ累積通紙枚数が２０００枚以上連続で通紙されたと検知された場合に、トナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度を０．５４と変更する。また、表５の（ａ）の５行目では入力された画像データの画像面積率が７０％以上であり、かつ累積通紙枚数が２０００枚以上連続通紙されたと検知された場合に、トナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度を０．１６に変更するという制御方法である。図２４にはこのトナー濃度検知誤差の推移を実施例１として示している。図２４から、大きなトナー濃度検知誤差が発生することなく、通紙条件によらず正確にトナー濃度を検知できていることが分かる。
【０１８３】
（比較例１）
比較例１は、上記実施例１と同様のトナー及び機械、現像器条件で通紙評価を行った。ただし、トナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度は可変とせず、初期設定時のままで通紙評価を行った。トナー濃度検知誤差の推移を図２４に比較例１として示す。図２４から通紙モードによりトナー濃度検知誤差が大きく変動していることが分かる。
【０１８４】
（実施例２）
実施例２は、実施例１と同様に、図１に示す画像形成装置ＣＭ及び図１７に示す現像装置４を用いて画像面積率５％、２０％、５０％、７０％のベタ画像をそれぞれ５０００枚ずつ合計２万枚の通紙評価を行った。ここではトナーの形状係数ＳＦ−１が１３０のトナーを用い、上記表５の（ｂ）に示す通紙枚数及び画像面積率情報の関係に従いトナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度を可変として通紙を行った。トナー濃度検知誤差の推移を図２４に実施例２として示す。図２４から大きなトナー濃度検知誤差が発生することなく、通紙条件によらず正確にトナー濃度を検知できていることが分かる。
【０１８５】
（実施例３）
実施例３は、上記実施例１と同様に図１に示す画像形成装置ＣＭ及び図１７に示す現像装置４を用いて画像面積率５％、２０％、５０％、７０％のベタ画像をそれぞれ５０００枚ずつ合計２万枚の通紙評価を行った。ここではトナーの円形度０．９５のトナーを用い、上記表５の（ｃ）に示す通紙枚数、及び画像面積率情報の関係に従いトナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度を可変として通紙を行った。トナー濃度検知誤差の推移を図２４に実施例３として示す。図２４から大きなトナー濃度検知誤差が発生することなく、通紙条件によらず正確にトナー濃度を検知できていることが分かる。
【０１８６】
（実施例４）
実施例４は、上記実施例１と同様に図１に示す画像形成装置ＣＭ及び図１７に示す現像装置４を用いて画像面積率５％、２０％、５０％、７０％のベタ画像をそれぞれ５０００枚ずつ合計２万枚の通紙評価を行った。ここではトナーの凝集度４０％のトナーを用い、上記表５の（ｄ）に示す通紙枚数及び画像面積率情報の関係に従いトナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度を可変として通紙を行った。トナー濃度検知誤差の推移を図２４に実施例４として示す。図２４から大きなトナー濃度検知誤差が発生することなく、通紙条件によらず正確にトナー濃度を検知できていることが分かる。
【０１８７】
（比較例２）
比較例２は、上記実施例４と同様のトナー及び機械、現像器条件で通紙評価を行った。ただし、トナー濃度検知センサ１４０のセンサ感度は可変とせず、初期設定時のままで通紙評価を行った。トナー濃度検知誤差の推移を図２４に比較例２として示す。図２４から、通紙モードによりトナー濃度検知誤差が大きく変動していることが分かる。
【０１８８】
以上の結果から、トナーの入れ換えが実施された際には、トナー特性値とその特性値に対応した画像面積率及び通紙枚数ごとのセンサ感度補正テーブルを参照することによりトナー濃度検知センサ１４０の誤検知を低減することが可能となり、通紙条件によらずトナー濃度を安定に制御することが可能となる。
【０１８９】
本実施形態により、トナー濃度検知手段を備えた現像手段へのトナーの入れ換え時に、セットされたトナーの特性値データに基づきトナー濃度検知手段のセンサ感度を可変として各トナーに適したセンサ感度とすることにより、補給トナーのロット変更に伴うトナー特性変動によるトナー濃度検知手段の検知誤差を抑制することが可能となる。
【０１９０】
以上好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述した画像形成装置に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるということは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１９１】
本発明は、トナーを用いた画像形成装置に限らず、インクカートリッジ等のサプライの交換が実行される画像形成装置においても適用することができる。
【符号の説明】
【０１９２】
４    現像装置
１４０    トナー濃度検知センサ
１４１    トナー容器
１４４    トナー容器収容体
１４５    記憶手段
１５０    トナー補給機構
１５１    センサ制御手段
１５２    通紙枚数取得手段
１５３    画像面積率取得手段
１５４    データ処理装置
ＣＭ    画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１９３】
【特許文献１】特開２００８−１２２４７１号公報
【特許文献２】特開２００８−１２２４６６号公報
【特許文献３】特開２００８−１２２５３９号公報
【特許文献４】特開２００７−２５６４６９号公報
【図１】
2011053604.tif 000008
【図２】
2011053604.tif 000009
【図３】
2011053604.tif 000010
【図４】
2011053604.tif 000011
【図５】
2011053604.tif 000012
【図６】
2011053604.tif 000013
【図７】
2011053604.tif 000014
【図８】
2011053604.tif 000015
【図９】
2011053604.tif 000016
【図１０】
2011053604.tif 000017
【図１１】
2011053604.tif 000018
【図１２】
2011053604.tif 000019
【図１３】
2011053604.tif 000020
【図１４】
2011053604.tif 000021
【図１５】
2011053604.tif 000022
【図１６】
2011053604.tif 000023
【図１７】
2011053604.tif 000024
【図１８】
2011053604.tif 000025
【図１９】
2011053604.tif 000026
【図２０】
2011053604.tif 000027
【図２１】
2011053604.tif 000028
【図２２】
2011053604.tif 000029
【図２３】
2011053604.tif 000030
【図２４】
2011053604.tif 000031