(57)【要約】【課題】  ２成分現像剤の帯電量の変動に起因する印刷画質の低下を抑制する画像形成装置を得る。【解決手段】  現像装置３ａ〜３ｄは、２成分現像剤を攪拌する攪拌スクリュー１２と、攪拌スクリュー１２に設置され測定位置の２成分現像剤を圧縮するスクレーパー１６とを備える。トナー濃度センサー１５は、その測定位置のトナー濃度を測定する。補助センサー３１は、その測定位置以外の位置でトナー濃度を測定する。コントローラー３２は、トナー濃度センサー１５からのメインセンサー信号および補助センサー３１からの補助センサー信号に基づいて、２成分現像剤の帯電量、または帯電量に基づき補正されたトナー濃度測定値を特定する。【選択図】  図４
2019117252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２成分現像剤を攪拌する攪拌スクリューと、前記攪拌スクリューに設置され測定位置の前記２成分現像剤を圧縮するスクレーパーとを備えた現像装置と、
前記測定位置のトナー濃度を測定するトナー濃度センサーと、
前記測定位置以外の位置でトナー濃度を測定する補助センサーと、
前記トナー濃度センサーからのメインセンサー信号および前記補助センサーからの補助センサー信号に基づいて、前記２成分現像剤の帯電量、または前記帯電量に基づき補正されたトナー濃度測定値を特定するコントローラーと、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電量に基づき前記２成分現像剤の帯電特性を評価する現像剤評価部をさらに備え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】
前記コントローラーは、前記補助センサー信号に基づくトナー濃度および前記攪拌スクリューの攪拌時間に基づいて、前記メインセンサー信号に基づくトナー濃度を補正することで、前記トナー濃度測定値を特定し、その前記トナー濃度測定値および前記攪拌時間に対応する前記帯電量を特定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４】
前記コントローラーは、前記帯電量が所定値になるように、前記攪拌スクリューの回転を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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ある画像形成装置は、トナー濃度センサーを使用して、現像装置内の２成分現像剤のトナー濃度（つまり、磁性キャリアと非磁性トナーとの比率）を測定しており、その現像装置において、現像剤を攪拌する攪拌スクリューが設けられているとともに、トナー濃度センサーの設置位置に対応する現像装置内壁上の現像剤を掻き取るスクレーパーが設けられている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１２２８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２成分現像剤は、攪拌されることで帯電量が増加する。
【０００５】
現像剤の帯電量は現像プロセスに影響を与えるため、現像剤の帯電量が適切ではない場合には、印刷画質が低下する可能性がある。
【０００６】
また、現像剤の帯電量が変動すると、トナー濃度の測定値が変動する。具体的にはスクレーパーによってトナー濃度センサー近傍の現像剤を圧縮することで、現像剤の帯電量の影響が抑制されるものの、圧縮されていない現像剤による影響でトナー濃度の測定値が変動する可能性ある。このように、トナー濃度の測定値に誤差が生じると、適切なトナー供給ができずに印刷画質が低下する可能性がある。
【０００７】
また、現像剤（キャリアおよび／またはトナー）の経時変化によって帯電特性が変化する。劣化した現像剤を使用すると、帯電量が適切にならず、印刷画質が低下する可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、２成分現像剤の帯電量の変動に起因する印刷画質の低下を抑制する画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る画像形成装置は、２成分現像剤を攪拌する攪拌スクリューと、前記攪拌スクリューに設置され測定位置の前記２成分現像剤を圧縮するスクレーパーとを備えた現像装置と、前記測定位置のトナー濃度を測定するトナー濃度センサーと、前記測定位置以外の位置でトナー濃度を測定する補助センサーと、前記トナー濃度センサーからのメインセンサー信号および前記補助センサーからの補助センサー信号に基づいて、前記２成分現像剤の帯電量、または前記帯電量に基づき補正されたトナー濃度測定値を特定するコントローラーとを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、２成分現像剤の帯電量の変動に起因する印刷画質の低下を抑制する画像形成装置が得られる。
【００１１】
本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を示す側面図である。
【図２】図２は、図１における現像装置３ａの一例を示す断面図である。
【図３】図３は、図２におけるトナー濃度センサー１５の配置位置を説明する図である。
【図４】図４は、図１に示す画像形成装置の電気的な構成を示す図である。
【図５】図５は、実際のトナー濃度に対するトナー濃度測定値および帯電量の特性を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を示す側面図である。この画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。
【００１５】
この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２および現像装置３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体であり、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上には静電潜像が形成される。露光装置２は、感光体ドラム１ａ〜１ｄへレーザー光を照射して静電潜像を形成する装置である。露光装置２は、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有する。
【００１６】
現像装置３ａ〜３ｄは、トナーカートリッジ内のトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー像を形成する。感光体ドラム１ａおよび現像装置３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂおよび現像装置３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃおよび現像装置３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄおよび現像装置３ｄにより、ブラックの現像が行われる。
【００１７】
中間転写ベルト５は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー像を転写される環状の中間転写体である。中間転写ベルト５は、駆動ローラー６ａおよびテンションローラー６ｂに張架され、駆動ローラー６ａからの駆動力によって、感光体ドラム１ａとの接触位置から感光体ドラム１ｄとの接触位置への方向へ周回していく。
【００１８】
２次転写ローラー７は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト５に接触させ、中間転写ベルト５上のトナー像を用紙に２次転写する。なお、トナー像を２次転写された用紙は、図示せぬ定着器へ搬送され、トナー像が用紙へ定着される。
【００１９】
センサー８は、調整時において、中間転写ベルト５に光を照射し、その反射光（例えば正反射光と拡散反射光）を検出し、検出した反射光の光量に基づいて、中間転写ベルト５上のトナーマークの濃度を検出する反射型光学センサーである。特に、トナー濃度や階調の調整時において、センサー８は、中間転写ベルト５上に担持されるトナーマークの濃度を検出する。
【００２０】
１次転写ローラー９ａ〜９ｄは、それぞれ、中間転写ベルト５を挟んで、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向して配置され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー像を中間転写ベルト５へ一次転写する。
【００２１】
図２は、図１における現像装置３ａの一例を示す断面図である。なお、図２では、現像装置３ａについて図示しているが、現像装置３ｂ〜３ｄについても同様の構成となっており、現像装置３ｂ〜３ｄに対して、トナー濃度センサー１５と同様のトナー濃度センサーがそれぞれ設けられている。
【００２２】
図２に示すように、現像装置３ａは、筐体１１と、攪拌スクリュー１２と、磁気ローラー１３と、現像ローラー１４とを有する。
【００２３】
現像装置３ａには、図示せぬトナーコンテナーが接続され、トナーコンテナーから図示せぬ補給口を介して筐体１１内へトナーが補給される。筐体１１内では、攪拌スクリュー１２によって非磁性トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤が攪拌される。
【００２４】
磁気ローラー１３は、その表面に２成分現像剤をブラシ状に保持する。２成分現像剤のうちのトナーが、磁気ローラー１３と現像ローラー１４との間の電圧である搬送バイアスに応じて現像ローラー１４に移行する。
【００２５】
現像ローラー１４は、磁気ローラー１３から移行してきたトナーをその表面にトナー薄層として保持する。つまり、現像ローラー１４は、感光体ドラム１ａ上の静電潜像に付着すべきトナーを保持する現像ローラー１４の表面に形成されたトナー層は、現像ローラー１４と感光体ドラム１ａの間の電圧である現像バイアスによって感光体ドラム１ａに移行する。感光体ドラム１ａは、その表面に、露光装置２によって静電潜像を形成される像担持体である。感光体ドラム１ａ上の静電潜像には、現像ローラー１４から移行してきたトナーが付着する。
【００２６】
図２に示すように、トナー濃度センサー１５は、現像装置３ａの底面に設置され、現像装置３ａの筐体１１内の所定の測定位置における２成分現像剤のトナー濃度を測定するセンサーである。
【００２７】
また、現像装置３ａにおけるスクレーパー１６は、攪拌スクリュー１２に設置され測定位置の２成分現像剤を圧縮する。具体的には、スクレーパー１６は、攪拌スクリュー１２の回転軸に略垂直に延び、回転軸に略平行な平板状の部材であって、回転軸の回転とともに回動し、トナー濃度センサー１５の設置位置に対応する測定位置における（つまり、筐体１１の内壁上の）現像剤を掻き取るとともに、その現像剤を圧縮する。トナー濃度センサー１５は、スクレーパー１６の位置に対応して設置されている。
【００２８】
図３は、図２におけるトナー濃度センサー１５の配置位置を説明する図である。図４は、図１に示す画像形成装置の電気的な構成を示す図である。
【００２９】
具体的には、図３に示すように、トナー濃度センサー１５内のコイルＬが、スクレーパー１６の通過範囲の下方に配置される。これにより、トナー濃度センサー１５近傍の現像剤が圧縮され、帯電量の影響が抑制される。
【００３０】
攪拌によって現像剤の帯電量が多くなると、帯電電荷によるトナー粒子間の反発力によってトナー粒子が互いに離間しやすくなり、単位体積あたりのトナー粒子量が減る。しかし、スクレーパー１６によって現像剤が圧縮されると、帯電量に拘わらず、単位体積あたりのトナー粒子量は、現時点の実際のトナー濃度（トナーとキャリアとの比：Ｔ／Ｃ比）に略比例するため、帯電量の影響が抑制される。
【００３１】
図４に示すように、トナー濃度センサー１５は、インバーター発振回路１５ａとバッファーＢＵＦとを備える。
【００３２】
インバーター発振回路１５ａは、インバーター２１と、現像装置３ａ内の２成分現像剤のトナー濃度に応じてインダクタンスが変化するコイルＬとを備える。トナー濃度センサー１５は、インバーター発振回路１５ａで、そのインダクタンスに応じた周波数のメインセンサー信号を生成する。
【００３３】
具体的には、インバーター発振回路１５ａは、コルピッツ型の発振回路であって、コイルＬのインダクタンスとキャパシターＣ１，Ｃ２のキャパシタンスに応じた共振周波数でインバーター２１が矩形波を生成し、バッファーＢＵＦは、その矩形波を出力する。なお、バッファーＢＵＦは、インバーター２１と同様のインバーターでもよい。また、インバーター発振回路１５ａにおける抵抗Ｒ１は、調整用の抵抗であり、必要に応じて設けられ、抵抗Ｒ２は、帰還抵抗である。
【００３４】
コイルＬのインダクタンスは、２成分現像剤におけるトナー濃度（つまり、Ｔ／Ｃ比）に応じて変化する。つまり、２成分現像剤は、非磁性のトナーと磁性のキャリアとを含み、トナー濃度が低くなると相対的にキャリア濃度が高くなるため、コイルＬのインダクタンスが増加する。反対に、トナー濃度が高くなると相対的にキャリア濃度が低くなるため、コイルＬのインダクタンスが減少する。したがって、上述の共振周波数がトナー濃度に応じて変化する。
【００３５】
さらに、図４に示すように、この実施の形態に係る画像形成装置は、トナー濃度センサー１５の他に、補助センサー３１およびコントローラー３２を備える。
【００３６】
補助センサー３１は、トナー濃度センサー１５と同様の回路構成を備え、上述の測定位置以外の位置でトナー濃度を測定する。
【００３７】
つまり、トナー濃度センサー１５は、スクレーパー１６によって圧縮された２成分現像剤のトナー濃度に対応するメインセンサー信号を出力し、補助センサー３１は、スクレーパー１６によって圧縮されていない２成分現像剤のトナー濃度に対応する補助センサー信号を出力する。
【００３８】
コントローラー３２は、トナー濃度センサー１５からのメインセンサー信号および補助センサー３１からの補助センサー信号を取得し、トナー濃度特定部４１、帯電量特定部４２、および現像剤評価部４３として動作する。
【００３９】
トナー濃度特定部４１は、その帯電量に基づき補正されたトナー濃度測定値を特定する。具体的には、トナー濃度特定部４１は、その補助センサー信号に基づくトナー濃度および攪拌スクリュー１２の攪拌時間（現時点までの攪拌スクリュー１２の連続駆動時間）に基づいてそのメインセンサー信号に基づくトナー濃度を補正することで、トナー濃度測定値を特定する。
【００４０】
この実施の形態では、メインセンサー信号は、測定位置でのトナー濃度の測定値に対応する周波数を有し、補助センサー信号は、測定位置以外の位置でのトナー濃度の測定値に対応する周波数を有する。そのため、トナー濃度特定部４１は、メインセンサー信号および補助センサー信号の周波数を特定し、所定の関係式またはテーブルに基づいて、特定した周波数からトナー濃度の測定値を特定する。
【００４１】
図５は、実際のトナー濃度に対するトナー濃度測定値および帯電量の特性を説明する図である。
【００４２】
例えば図５に示すような、攪拌時の攪拌速度が固定の場合の攪拌時間（あるいは、攪拌スクリュー１２の攪拌回転数）および補助センサー信号に基づくトナー濃度と、その攪拌時間（あるいは攪拌回転数）および補助センサー信号に基づくトナー濃度に対応する実際のトナー濃度（トナー濃度測定値）との対応関係を予め実験などで特定しておき、トナー濃度特定部４１は、その対応関係を示す関係式またはテーブルに基づいて、その攪拌時間（あるいは攪拌回転数）および補助センサー信号に基づくトナー濃度に対応する実際のトナー濃度（トナー濃度測定値）を特定する。
【００４３】
帯電量特定部４２は、そのメインセンサー信号およびその補助センサー信号に基づいて、測定位置の現時点の２成分現像剤の帯電量を特定する。具体的には、帯電量特定部４２は、トナー濃度特定部４１により特定されたトナー濃度測定値およびその攪拌時間に対応する帯電量を特定する。
【００４４】
例えば図５に示すような、上述のトナー濃度測定値および攪拌時間（あるいは攪拌回転数）と、単位重量あたりの電荷量（つまり、帯電量）との対応関係を予め実験などで特定しておき、帯電量特定部４２は、その対応関係を示す関係式またはテーブルに基づいて、トナー濃度測定値および攪拌時間（あるいは攪拌回転数）に対応する帯電量を特定する。
【００４５】
なお、トナー濃度センサー１５の測定値が圧縮されていない現像剤の影響を受けない場合には、メインセンサー信号に基づくトナー濃度と補助センサー信号に基づくトナー濃度との比または差並びに攪拌時間（あるいは攪拌回転数）と、帯電量との対応関係を予め実験などで特定しておき、帯電量特定部４２は、その対応関係を示す関係式またはテーブルに基づいて、その攪拌時間（あるいは攪拌回転数）、メインセンサー信号に基づくトナー濃度、および補助センサー信号に基づくトナー濃度に対応する帯電量を特定するようにしてもよい。
【００４６】
現像剤評価部４３は、その帯電量に基づき現時点の２成分現像剤の帯電特性を評価する。例えば、攪拌時間（あるいは攪拌回転数）ごとに帯電量の適正範囲が設定され、現像剤評価部４３は、現時点の攪拌時間（あるいは攪拌回転数）に対応する適正範囲を特定し、特定された帯電量がその適正範囲外であれば、２成分現像剤が劣化したと判定し、そうではない場合、２成分現像剤が劣化していないと判定する。現像剤評価部４３は、その判定結果を図示せぬ表示装置に表示するようにしてもよいし、２成分現像剤が劣化していると判定した場合には、現像プロセス（つまり、印刷動作）を禁止するようにしてもよい。
【００４７】
なお、コントローラー３２は、当該画像形成装置の内部装置（感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２、現像装置３ａ〜３ｄなど）を制御して、現像、転写、定着などの各種プロセスを実行する。さらに、コントローラー３２は、このメインセンサー信号の周波数を検出し、検出した周波数から現時点のトナー濃度（キャリアとトナーとの比率）を特定し、そのトナー濃度に応じて、各種処理（トナー供給など）を制御したり、トナー切れを検出したりするようにしてもよい。
【００４８】
また、コントローラー３２は、測定される帯電量が所定値（現像プロセスのために適切な帯電量）になるように、攪拌スクリュー１２の回転を制御するようにしてもよい。
【００４９】
次に、上記画像形成装置の動作について説明する。
【００５０】
コントローラー３２は、現時点の動作条件（プロセス線速など）に応じて図示せぬモーターを駆動して現像装置３ａ〜３ｄの攪拌スクリュー１２を回転させる。攪拌スクリュー１２が回転すると、スクレーパー１６も回動し、測定位置の現像剤が圧縮される。他方、補助センサー３１がトナー濃度を測定する位置の現像剤は、スクレーパー１６が通過しないため圧縮されない。
【００５１】
トナー濃度センサー１５は、圧縮された現像剤のトナー濃度を示すメインセンサー信号をコントローラー３２に出力し、補助センサー３１は、圧縮されていない現像剤のトナー濃度を示す補助センサー信号をコントローラー３２に出力する。
【００５２】
そして、コントローラー３２は、各時点でメインセンサー信号および補助センサー信号を取得し、上述のようにして、各時点で取得したメインセンサー信号および補助センサー信号並びにその時点での攪拌時間などに基づいてトナー濃度測定値や帯電量を特定し、現像プロセスの制御、帯電量の制御、現像剤の評価などを行う。
【００５３】
以上のように、上記実施の形態によれば、現像装置３ａ〜３ｄは、２成分現像剤を攪拌する攪拌スクリュー１２と、攪拌スクリュー１２に設置され測定位置の２成分現像剤を圧縮するスクレーパー１６とを備える。トナー濃度センサー１５は、その測定位置のトナー濃度を測定する。補助センサー３１は、その測定位置以外の位置でトナー濃度を測定する。コントローラー３２は、トナー濃度センサー１５からのメインセンサー信号および補助センサー３１からの補助センサー信号に基づいて、２成分現像剤の帯電量、または帯電量に基づき補正されたトナー濃度測定値を特定する。
【００５４】
これにより、現時点での現像装置３ａ〜３ｄ内の２成分現像剤の帯電量に応じて現像プロセスを制御したり、劣化した現像剤を使用せずに済むため、２成分現像剤の帯電量の変動に起因する印刷画質の低下が抑制される。
【００５５】
なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。
【００５６】
例えば、上記実施の形態において、インバーター発振回路１５ａの回路構成は、図４のものに限定されず、他の回路構成でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、例えば、２成分現像剤を使用する画像形成装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
３ａ〜３ｄ  現像装置
１２  攪拌スクリュー
１５  トナー濃度センサー
１６  スクレーパー
３１  補助センサー
３２  コントローラー
４３  現像剤評価部
【図１】
2019117252.tif 000003
【図２】
2019117252.tif 000004
【図３】
2019117252.tif 000005
【図４】
2019117252.tif 000006
【図５】
2019117252.tif 000007