(57)【要約】【課題】像担持体上の静電潜像を重合トナーを含む２成分現像剤を用いて現像する現像手段を有する画像形成装置において、良好なトナー濃度検出が行われる。【解決手段】該現像手段は、軸方向に２成分現像剤を撹拌・搬送する搬送部材と、該搬送部材に対向して非接触で０．８ｍｍ以内の間隙をもって設置される２成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサＴＳとを有していて、前記搬送部材の径は２３ｍｍ以上とすることを特徴とする。【選択図】　　　　図２
2004093765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上の静電潜像を重合トナーを含む２成分現像剤を用いて現像する現像手段を有する画像形成装置において、
該現像手段は、
軸方向に２成分現像剤を撹拌・搬送する搬送部材と、
該搬送部材に対向して２成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサとを有していて、
前記搬送部材の径は２３ｍｍ以上とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体上の静電潜像を重合トナーを含む２成分現像剤を用いて現像する現像手段を有する画像形成装置において、
該現像手段は、
軸方向に２成分現像剤を撹拌・搬送する搬送部材と、
該搬送部材に対向して２成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサとを有していて、
２成分現像剤のキャリアの平均粒径Ｒｃ（μｍ）と前記搬送部材の径Ｒｈ（ｍｍ）の関係を下記条件とすることを特徴とする画像形成装置。
Ｒｈ≧−０．０８９１×Ｒｃ＋２６．００８
【請求項３】
像担持体上の静電潜像を重合トナーを含む２成分現像剤を用いて現像する現像手段を有する画像形成装置において、
該現像手段は、
軸方向に２成分現像剤を撹拌・搬送する搬送部材と、
該搬送部材に対向して２成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサとを有していて、
２成分現像剤のキャリアの平均粒径Ｒｃ（μｍ）と、前記搬送部材に対向するトナー濃度センサのヘッド径Ｒｓ（ｍｍ）の関係を下記条件とすることを特徴とする画像形成装置。
Ｒｓ≦０．１３３３３×Ｒｃ＋１．３３３３
【請求項４】
前記搬送部材は回転数３〜１０ｒｐｓ、スクリュピッチ１６〜３５ｍｍの関係にあることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記トナー濃度センサは透磁率の変化を検出するセンサであること特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記トナー濃度センサのヘッド面の垂直２等分線は前記搬送部材の中心軸を通過することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記搬送部材と前記トナー濃度センサのヘッド面との間隔を、非接触で０．８ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式を用いる複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に係わり、特に２成分現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
像担持体上に形成された静電潜像を現像するための現像剤としては非磁性のトナー粒子と磁性を有したキャリア粒子とを混合した２成分現像剤が用いられる。
【０００３】
近年高画質化、高耐久化を目的としてトナー粒子を小粒径化することがなされ、重合トナーのような球形度の高いトナーが用いられるようになってきた。かかるトナーを用いるときは高解像度の忠実性の高い画像が得られるが、反面トナー飛散やカブリが生じ易いという問題がある。この問題の解決策としてキャリア粒子も小粒径化する手段がとられるようになって来ているが、キャリア粒径が小さくなることで、補給されたトナーが現像剤に混ざりにくく、十分に帯電されないトナーが飛散したりカブリを起こし易くなっている。
【０００４】
そこでトナー飛散やカブリを発生させないようにする手段としては、トナーとキャリアとの間での十分な撹拌と、現像剤のトナー濃度（トナー粒子とキャリア粒子との混合比）を一定に保つことが重要であって、現像器内で撹拌された現像剤の透磁率を検出してトナー濃度を検出し、検出した出力を予め設定した閾値と比較し、トナー補給を行うことがなされている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１−１６６０７３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
トナーとキャリアとの十分な撹拌を行い、トナーとキャリアとの間で相互摩擦によって帯電状態とする方法としては、現像剤を搬送スクリュを用いて撹拌しながら搬送する搬送部材を用いることによって行われる。トナー濃度センサは、現像剤が撹拌・搬送される搬送部材に対向して配設し、トナー濃度検出を行うことがなされている。トナー飛散やカブリを防止するには高精度のトナー濃度制御が要求されるが、キャリア粒径の小径化により現像剤の流動性が低下し、トナー濃度センサの実質のトナー濃度制御性が大幅に低下してしまい、結果的にトナー飛散やカブリといった問題を助長していた。
【０００７】
本発明は、搬送部材に対向して配置したトナー濃度センサによって、高精度にトナー濃度検出できるようにした画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は次の画像形成装置によって達成される。
【０００９】
（１）　像担持体上の静電潜像を重合トナーを含む２成分現像剤を用いて現像する現像手段を有する画像形成装置において、
該現像手段は、
軸方向に２成分現像剤を撹拌・搬送する搬送部材と、
該搬送部材に対向して２成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサとを有していて、
前記搬送部材の径は２３ｍｍ以上とすることを特徴とする画像形成装置。
【００１０】
（２）　像担持体上の静電潜像を重合トナーを含む２成分現像剤を用いて現像する現像手段を有する画像形成装置において、
該現像手段は、
軸方向に２成分現像剤を撹拌・搬送する搬送部材と、
該搬送部材に対向して２成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサとを有していて、
２成分現像剤のキャリアの平均粒径Ｒｃ（μｍ）と前記搬送部材の径Ｒｈ（ｍｍ）の関係を下記条件とすることを特徴とする画像形成装置。
【００１１】
Ｒｈ≧−０．０８９１×Ｒｃ＋２６．００８
（３）　像担持体上の静電潜像を重合トナーを含む２成分現像剤を用いて現像する現像手段を有する画像形成装置において、
該現像手段は、
軸方向に２成分現像剤を撹拌・搬送する搬送部材と、
該搬送部材に対向して２成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサとを有していて、
２成分現像剤のキャリアの平均粒径Ｒｃ（μｍ）と、前記搬送部材に対向するトナー濃度センサのヘッド径Ｒｓ（ｍｍ）の関係を下記条件とすることを特徴とする画像形成装置。
【００１２】
Ｒｓ≦０．１３３３３×Ｒｃ＋１．３３３３
（４）　前記搬送部材は回転数３〜１０ｒｐｓ、スクリュピッチ１６〜３５ｍｍの関係にあることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１３】
（５）　前記トナー濃度センサは透磁率の変化を検出するセンサであること特徴とする（１）〜（４）の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１４】
（６）　前記トナー濃度センサのヘッド面の垂直２等分線は前記搬送部材の中心軸を通過することを特徴とする（１）〜（５）の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１５】
（７）　前記搬送部材と前記トナー濃度センサのヘッド面との間隔を、非接触で０．８ｍｍ以下とすることを特徴とする（１）〜（６）の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（１）本発明が適用される画像形成装置について説明する。
【００１７】
本発明の一実施形態として示すカラー画像形成装置は、複数の像担持体上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）トナーから成るトナー像をそれぞれ形成し、複数の像担持体上に形成されたトナー像を、中間転写体を介して、或いは直接に転写材上に重ね合わせて形成されるタンデム型のカラー画像形成装置である。
【００１８】
図１の断面図に示すカラー画像形成装置は、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に重ね合わせて転写し、重ね合わせたトナー像を一括して転写するタンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、中間転写ユニット７と、給紙搬送手段及び定着手段２４とから成る。画像形成装置本体Ａの上部には、原稿画像読み取り装置ＳＣが配置されている。
【００１９】
イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体（感光体）１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、一次転写手段５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像担持体（感光体）１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、一次転写手段５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、像担持体（感光体）１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、一次転写手段５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、像担持体（感光体）１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、一次転写手段５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。各画像形成部１０では帯電、露光、現像が行われて、像担持体１上に各色の画像が形成される。
【００２０】
中間転写ユニット７は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の中間転写体７０を有する。
【００２１】
画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにより、回動する中間転写体７０上に同期がとられて逐次重ね合わせて転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録媒体（以下、用紙と称す）Ｐは、給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段５Ａに搬送され、用紙Ｐ上に重ね合わされたカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された用紙Ｐは、定着手段２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００２２】
一方、二次転写手段５Ａにより用紙Ｐにカラー画像を転写した後、用紙Ｐを曲率分離した中間転写体７０は、クリーニング手段６Ａにより残留トナーが除去される。
【００２３】
画像形成処理中、一次転写手段５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の一次転写手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに圧接する。
【００２４】
二次転写手段５Ａは、ここを用紙Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、中間転写体７０に圧接する。
【００２５】
（２）図２には１組の画像形成部１０を取り出して示している。矢示方向に回転する像担持体としてのドラム状の感光体１はＯＰＣ感光体等が用いられ、スコロトロン帯電器等を用いた帯電手段２によって一様帯電が行われる。露光手段３には、レーザ、発光ダイオード等のドット露光を行う露光手段が用いられ、露光手段３の像露光によって静電潜像が形成される。かかる潜像形成工程に続いて次ぎに詳しく説明する現像手段４によって現像が行われて、静電潜像はトナー像となる。感光体１と現像手段４とは本実施例においては同一の駆動手段であるモータによって駆動されている。但し、これに限定するものではなく、感光体１と現像手段４とは別個の駆動手段によって駆動されていても差し支えない。
【００２６】
（３）現像手段４は、現像装置枠体４０、現像ローラからなる現像剤担持体４１、磁界発生手段（マグネットロール）４２、穂切り板からなる規制手段４３、水車型の供給手段４４、スクリュからなる供給・搬送部材４５（以後第１搬送スクリュともいう）、スクリュからなる撹拌・搬送部材４６、剥ぎ取り搬送ローラ４７、剥ぎ取り板４８、スクリュからなる回収・搬送手段４９（以後第２搬送スクリュともいう）等から構成され、感光体１と同一の駆動手段であるモータによって駆動されている。図３は現像剤の流れを示す説明図である。
【００２７】
現像剤担持体４１は、感光体１に対向して配置され、回転可能に支持されており、矢印で示すように回転して現像剤を現像ニップ部ＤＲに搬送し、現像ニップ部ＤＲにおいて現像剤を担持して現像に必要な現像剤の層を形成する。
【００２８】
供給手段４４は、現像剤担持体４１に現像剤を供給する回転可能な水車型の搬送手段であり、供給・搬送部材４５から搬送された現像剤を現像剤担持体４１の現像剤受け入れ用磁極Ｓ３付近に均一に供給する。なお、供給手段４４は回転軸方向に搬送機能を有するスクリュであってもよい。
【００２９】
供給・搬送部材４５は、供給手段４４に平行配置され、撹拌・搬送部材４６から搬送された現像剤をその回転軸方向に搬送しながら供給手段４４に搬送する。
【００３０】
撹拌・搬送部材４６は補給される新規トナーと供給・搬送部材４５から還流された現像剤とを混合、攪拌して供給・搬送部材４５の上流部に搬送する。
【００３１】
現像剤担持体４１の現像剤剥ぎ取り用磁極Ｓ２の近傍には、剥ぎ取り搬送ローラ４７が配置されている。剥ぎ取り搬送ローラ４７は、回転可能な回転部材（スリーブ）４７Ａと、回転部材４７Ａの内方に収容され現像装置枠体４０に固定された円柱状の磁石体４７Ｂとから成る。
【００３２】
回収部４０３内に回転可能に配置された回収・搬送手段４９は、剥ぎ取り搬送ローラ４７と剥ぎ取り板４８とにより剥ぎ取られて落下する現像剤を受け回収して、供給・搬送部材４５の搬送方向下流側であって、現像剤担持体４１の画像形成領域外に搬送する。なお、現像剤担持体４１に現像剤が戻らない位置であれば、回収現像剤を供給・搬送部材４５の搬送方向下流側であって、現像剤担持体４１の現像領域相当内に投入してもよい。或いは、回収・搬送手段４９により回収された現像剤を、撹拌・搬送部４０２の上流部に還流させてもよい。
【００３３】
供給・搬送部材４５、撹拌・搬送部材４６及び回収・搬送手段４９は、何れもスパイラルスクリュからなり、現像剤を攪拌しつつ回転軸方向に搬送するとともに、回転軸のほぼ直角方向に現像剤を放出する。
【００３４】
現像装置枠体４０は、現像剤担持体４１、剥ぎ取り搬送ローラ４７、供給手段４４、供給・搬送部材４５及び撹拌・搬送部材４６を支持する下枠体４０Ａと、剥ぎ取り板４８及び回収・搬送手段４９を支持する中枠体４０Ｂと、中枠体４０Ｂの上方開口部を閉蓋する上蓋４０Ｃとから構成されている。
【００３５】
下枠体４０Ａは、供給手段４４と供給・搬送部材４５とを収容する供給部４０１と、撹拌・搬送部材４６を収容する撹拌・搬送部４０２を形成する。供給部４０１と撹拌・搬送部４０２とは、下枠体４０Ａの底部から直立した第１隔壁４０４を挟んで両側に形成されている。
【００３６】
回収・搬送手段４９を回転可能に支持する中枠体４０Ｂの底部に形成された第２隔壁４０５は、供給部４０１と回収部４０３とを仕切る。また、中枠体４０Ｂの一部は、撹拌・搬送部４０２の上方開口部を閉蓋する。
【００３７】
回収部４０３の現像剤搬送下流側と、供給部４０１の現像剤搬送下流側とは、第２隔壁４０５の端部近傍に穿設された第１開口部４０６により連通している。
【００３８】
供給部４０１の現像剤搬送下流側と撹拌・搬送部４０２の現像剤搬送上流側とは、第１隔壁４０４の一方の端部近傍に穿設された開口部（図示せず）により連通している。また、搬送部４０２の下流と供給部４０１の上流とは直通した構成となっている。
【００３９】
剥ぎ取り搬送ローラ４７と剥ぎ取り板４８により剥ぎ取られた現像剤は、回収部４０３内に回収され、回収・搬送手段４９により回収現像剤が現像剤搬送下流側に搬送され、更に、供給部４０１に還流する。
【００４０】
供給部４０１内の現像剤は、供給・搬送部材４５により第１隔壁４０４の一方の端部に穿設された開口部（図示せず）から撹拌・搬送部４０２内に矢印Ｗ１で示すように搬送される。撹拌・搬送部４０２内に搬送された現像剤は、撹拌・搬送部材４６により、トナー補給器４０Ｔから排出されトナー補給用開口部４０９より補給されたトナーと、現像剤とを混合攪拌され、搬送されて、第１隔壁４０４の他方の端部に穿設された開口部（図示せず）から排出され、供給部４０１内に矢印Ｗ２で示すように還流される。供給部４０１内では、供給・搬送部材４５により現像剤を軸方向に搬送しつつ放出して供給手段４４に供給する。供給手段４４は現像剤を軸方向に搬送しつつ放射して現像剤担持体４１に供給する。
【００４１】
Ｂ（ＤＣ）は現像剤担持体４１にＤＣバイアスを印加するＤＣバイアス電源、Ｂ（ＡＣ）は現像剤担持体４１にＡＣバイアスを印加するＡＣバイアス電源で後に説明する制御部によって制御が行われ、ＤＣバイアスにＡＣバイアスが重畳されて印加され、現像が行われる。
【００４２】
本実施の形態に係る画像形成装置の現像手段４はトナーとキャリアを含有する２成分現像剤を用いて現像を行う。
【００４３】
トナーとしては、質量平均粒径が１〜７μｍの重合トナーが用いられる。重合トナーを用いることにより、高解像力であり、濃度が安定しカブリの発生が極めて少ない画像形成が可能となる。
【００４４】
重合トナーは次のような製造方法により製造される。
トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られ、重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一なトナーが得られる。
【００４５】
本実施の形態においては質量平均粒径が１〜７μｍの重合トナーが用いられる。
【００４６】
質量平均粒径は、質量基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えた「コールターカウンターＴＡ−ＩＩ」又は「コールターマルチサイザー」（いずれもコールター社製）により測定した値である。
【００４７】
質量平均粒径が１μｍを下回ると、カブリの発生やトナー飛散が起こりやすくなる。上限７μｍは本実施の形態が目標とする高画質を形成することを可能する粒径の上限である。
【００４８】
トナーの小粒径化に伴ってキャリアとしては、質量平均粒径が２０〜７０μｍで磁化量が２０〜７０ｅｍｕ／ｇの磁性粒子からなるキャリアが好ましく用いられる。２０μｍよりも粒径の小さなキャリアではキャリア付着が生じやすくなる。また、７０μｍよりも粒径の大きなキャリアでは、均一な濃度の画像が形成されない場合が生じうる。
【００４９】
（４）図４はトナー濃度センサＴＳの設置位置を示す斜視図である。
供給・搬送部材４５及び撹拌・搬送部材４６の両軸は平行に位置して第１搬送手段を構成し、現像剤を両者の間で矢示方向に回送している。矢示の軸方向に現像剤を搬送する供給・搬送部材４５（第１搬送スクリュ）の上方位置には軸方向が平行で、かつ現像剤の搬送方向も同方向の回収・搬送手段４９（第２搬送スクリュ）が位置している。
【００５０】
現像領域で現像が行われ、トナーの消費がなされた現像処理した現像剤を搬送する第２搬送スクリュ４９の下手方向の端面からは、現像処理後の現像剤が第１搬送スクリュ４５の下手方向の端面より僅かに下流側に落下し、第１搬送スクリュ４５によって搬送される現像剤と合流する。合流位置より僅かに下流側には、第１搬送スクリュ４５に対向した位置に、現像剤の透磁率を検出してトナー濃度を検出するトナー濃度センサＴＳが設置されていて、トナー濃度の検出が行われている。
（５）高画質化を目的として、小粒径の重合トナー、小粒径のキャリアから成る２成分現像剤が用いられると、現像剤の流動性が低下してトナー濃度検出精度も低下する傾向にある。トナー濃度センサの感度（トナー濃度１質量％当たりの出力変化率：Ｖ／質量％）が良好の場合にはトナー濃度制御性も安定する。例えばトナー濃度センサの感度が０．３Ｖ／質量％に較べ感度が０．６Ｖ／質量％と向上した場合にはこの検出されたトナー濃度値を用いることによって現像器内のトナー濃度の制御範囲が１／２以下とすることができる。即ち、例えば０．６質量％以上のバラツキでトナー濃度制御がなされていたのが０．３質量％以下で制御できるようになる。
【００５１】
本発明は、供給・搬送部材４５に対向して設置されるトナー濃度センサＴＳによるトナー濃度の検出精度が高精度に得られるための条件を種々検討した結果得られたものである。
【００５２】
本実施形態のトナー濃度センサＴＳは、磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率変化による見掛け透磁率の変化を、アナログ又はデジタル出力として電気信号に変換する透磁率センサである。透磁率センサによる出力状態の一例を示したのが図５である。現像剤のキャリア平均粒径が相違すると、透磁率センサによる検出精度が異なって来ることを示している。
【００５３】
また、図６には搬送部材である供給・搬送部材４５と、これに対向して位置するトナー濃度センサＴＳとの関係位置を示している。トナー濃度センサＴＳは直径Ｒｓのヘッド面を有していて、ヘッド面の垂直２等分線は供給・搬送部材４５の中心軸ＲｈＣを通過する位置関係となっていて、スクリュ径Ｒｈの供給・搬送部材４５に対してトナー濃度センサＴＳは非接触で間隙Ｇｓをもって対向している。
【００５４】
（実施の形態１）
本発明者らは、供給・搬送部材４５について、スクリュ径やスクリュピッチを異にした複数本の搬送部材を用意しトナー濃度センサＴＳとの間隙Ｇｓを一定（本実施例では０．５ｍｍ）に固定し、回転数を変更し、重合トナーを含む２成分現像剤を用いたときの、センサ感度の検討を行った。検討結果として搬送部材の回転数やスクリュピッチによる影響度は小さく、スクリュ径Ｒｈによる影響度は大であることを確認した。よって従来用いられている搬送部材のスクリュ径Ｒｈは１６ｍｍ〜２０ｍｍ程度が主流であるが、更に大径の搬送部材を用意し、テストを行っている。スクリュ径Ｒｈとトナー濃度センサ感度についてテスト結果を示すグラフが図７である。
【００５５】
パラメータとして重合トナーを含む２成分現像剤のキャリア質量平均粒径として、３５μｍ、５０μｍ、６５μｍ、８０μｍの４種について行うこととし、各キャリア平均粒径に対するトナー濃度の設定は、キャリア表面積に対する被覆率がほぼ等しくなるように設定して実験を行っている。
【００５６】
トナー濃度センサ感度が０．５Ｖ質量％以上の感度が得られれば、トナー濃度の制御のバラツキは、バラツキ幅として０．５％以内に抑えられることから、トナー濃度センサＴＳの感度が最も低い感度を示すキャリア質量平均粒径３５μｍの現像剤を用いた場合についてセンサ感度が０．５Ｖ質量％となるスクリュ径Ｒｈを求め、２３ｍｍが得られた。
【００５７】
本発明は、トナー濃度センサＴＳが対向する供給・搬送部材４５のスクリュ径Ｒｈを２３ｍｍ以上とするもので、かかる条件を満たすことによって、トナー濃度センサＴＳからは必要感度０．５Ｖ／質量％以上のセンサ感度をもって、トナー濃度検出がなされることとなる。
【００５８】
図８に示す制御ブロック図において、本発明は図１、図２を用いて説明した画像形成装置のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の現像手段４について、供給・搬送部材４５としてスクリュ径Ｒｈを２３ｍｍ以上とし、スクリュピッチ１６〜３５ｍｍの供給・搬送部材４５を採用し、回転数３〜１０ｒｐｓで現像剤搬送がなされる構成とし、トナー濃度センサＴＳによるトナー濃度検出と、制御部Ｃ１によるトナー補給との制御関係を示している。
【００５９】
トナー濃度センサＴＳの検出出力値を予めメモリとして記録された閾値と比較し、比較結果に基づいて制御部Ｃ１はトナー補給器４０Ｔからのトナー補給を行う。かかるトナー補給制御によってバラツキのない精度の高いトナー補給が行われ、安定したトナー濃度制御が確保される。
【００６０】
なお、図８に示すように感光体１と現像手段４とが同一駆動部Ｍによって駆動される場合には、感光体１の線速度を変更するのに伴って現像手段４の各部の回転速度も変り、トナー濃度の読み込み周期も変えることとなる。また、感光体１と現像手段４とが別の駆動部によって回転がなされる場合にも、感光体１の線速度を変更するときには、現像剤担持体４１の回転速度を変更するよう制御部が現像剤担持体４１の速度変更を指示するので、これに伴い第１搬送スクリュ４５、第２搬送スクリュ４９の回転速度も変化し、トナー濃度の読み込み周期も変わることとなる。
【００６１】
以上説明したトナー濃度検出を行うことによって、検出精度は大幅に向上し、検出値のバラツキも認められない程度となる。具体的にはトナー濃度センサＴＳの検出バラツキはセンサ感度０．５Ｖ／質量％以上が保持されて本発明によるトナー濃度の検出を行うときは、トナー濃度のバラツキは０．５％以内に抑えることが可能となる。
【００６２】
（実施の形態２）
図７に示すテスト結果から、キャリア平均粒径が小さいほどトナー濃度センサＴＳの感度が低下することと、搬送部材のスクリュ径Ｒｈを大きくすることでトナー濃度センサＴＳの感度が上昇することが明らかとなった。搬送部材のスクリュ径Ｒｈを大きくすることはセンサ感度を高めることとなるが、スクリュ径Ｒｈの大きな搬送部材を用いると現像手段４も大型となり、画像形成装置も大型とすることから、必要なセンサ感度が得られる以上にスクリュ径Ｒｈを大きくすることは望ましくない。
【００６３】
一方、センサ感度が０．５Ｖ／質量％以上であれば、トナー濃度制御を行うには充分な感度と認められることから、使用する現像剤のキャリア平均粒径を３５μｍ、５０μｍ、６５μｍ、８０μｍにそれぞれ変更した場合について、センサ感度が０．５Ｖ／質量％となるスクリュ径Ｒｈを求めてグラフとしたのが図９である。
【００６４】
本発明はかかるテスト結果に基づいて導かれたもので、２成分現像剤のキャリア平均粒径Ｒｃ（μｍ）と搬送部材の径Ｒｈ（ｍｍ）の関係を下記条件を満足するよう設定する。
【００６５】
Ｒｈ≧−０．０８９１×Ｒｃ＋２６．００８　　　（式１）
例えばキャリア平均粒径Ｒｃが３５μｍの現像剤を使用している場合にはスクリュ径Ｒｈは２３ｍｍ以上に設定することを必要とし、キャリア平均粒径８０μｍの場合にはスクリュ径Ｒｈは１９ｍｍ以上であればよいことを示している。
【００６６】
図８に示す制御ブロック図において、本発明は図１、図２を用いて説明した画像形成装置のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の現像手段４について、供給・搬送部材４５として、スクリュ径Ｒｈを使用する現像剤に対応して（式１）を満足するスクリュ径とし、スクリュピッチ１６〜３５ｍｍの搬送部材を供給・搬送部材４５として採用し、回転数３〜１０ｒｐｍで現像剤搬送がなされる構成とし、トナー濃度センサＴＳによるトナー濃度検出と、制御部Ｃ１によるトナー補給との制御関係を示している。
【００６７】
トナー濃度センサＴＳの検出出力値を予めメモリとして記録された閾値と比較し、比較結果に基づいて制御部Ｃ１はトナー補給器４０Ｔからのトナー補給を行う。かかるトナー補給制御によってバラツキのない精度の高いトナー補給が行われ、安定したトナー濃度制御が確保される。
【００６８】
なお、図８に示すように感光体１と現像手段４とが同一駆動部Ｍによって駆動される場合には、感光体１の線速度を変更するのに伴って現像手段４の各部の回転速度も変り、トナー濃度の読み込み周期も変えることとなる。また、感光体１と現像手段４とが別の駆動部によって回転がなされる場合にも、感光体１の線速度を変更するときには、現像剤担持体４１の回転速度を変更するよう制御部が現像剤担持体４１の速度変更を指示するので、これに伴い第１搬送スクリュ４５、第２搬送スクリュ４９の回転速度も変化し、トナー濃度の読み込み周期も変わることとなる。
【００６９】
以上説明したトナー濃度検出を行うことによって、検出精度は大幅に向上し、検出値のバラツキも認められない程度となる。具体的にはトナー濃度センサＴＳの検出バラツキはセンサ感度０．５Ｖ／質量％以上が保持されて本発明によるトナー濃度の検出を行うときは、トナー濃度のバラツキは０．５％以内に抑えることが可能となる。
【００７０】
（実施の形態３）
本発明者らは、トナー濃度センサＴＳのセンサ濃度に影響する要因について種々検討を行った。その結果、トナー濃度センサＴＳのヘッド径Ｒｓはキャリア平均粒径との間で強い有意性が認められた。
【００７１】
図１０は、トナー濃度センサのヘッド径Ｒｓとトナー濃度センサ感度との関係を示すグラフで、（ａ）はスクリュ径Ｒｈが２０ｍｍの場合、（ｂ）は２４ｍｍの場合、（ｃ）は２７ｍｍの場合における関係を示している。図１０においては、キャリア平均粒径３５μｍ、５０μｍ、６５μｍ、８０μｍの現像剤を用いた場合の各々についてのセンサのヘッド径Ｒｓとセンサ感度とのグラフが示されているので、図１０に示されたところに基づいて、センサ感度が０．５Ｖ／質量％以上得られるトナー濃度センサのヘッド径Ｒｓとキャリア平均粒径Ｒｃとの関係を求めると図１１に示すようになる。
【００７２】
本発明はかかるテスト結果に基づいて導かれたもので、２成分現像剤のキャリアの平均粒径Ｒｃ（μｍ）と搬送部材に対向するトナー濃度センサＴＳのヘッド径Ｒｓ（ｍｍ）の関係を下記条件を満足するよう設定する。
【００７３】
Ｒｓ≦０．１３３３×Ｒｃ＋１．３３３３　　　（式２）
例えばキャリア平均粒径Ｒｃが３５μｍの現像剤を使用している場合には、ヘッド径Ｒｓは６ｍｍ以下のトナー濃度センサＴＳを設定することを必要とし、キャリア平均粒径Ｒｃが５０μｍの場合にはヘッド径Ｒｓは８ｍｍ以下であることを必要としている。
【００７４】
図８に示す制御ブロック図において、本発明は図１、図２を用いて説明した画像形成装置のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の現像手段４について、供給・搬送部材４５に対向して設置するトナー濃度センサＴＳは非接触で０．８ｍｍ以下の間隔をもって対向し、トナー濃度センサＴＳのヘッド径Ｒｓは使用する現像剤のキャリア平均粒径Ｒｃに対応して（式２）を満足するヘッド径としていて、かかるトナー濃度センサＴＳによるトナー濃度検出と、制御部Ｃ１によるトナー補給との制御関係を示している。
【００７５】
トナー濃度センサＴＳの検出出力値を予めメモリとして記録された閾値と比較し、比較結果に基づいて制御部Ｃ１はトナー補給器４０Ｔからのトナー補給を行う。かかるトナー補給制御によってバラツキのない精度の高いトナー補給が行われ、安定したトナー濃度制御が確保される。
【００７６】
なお、図８に示すように感光体１と現像手段４とが同一駆動部Ｍによって駆動される場合には、感光体１の線速度を変更するのに伴って現像手段４の各部の回転速度も変り、トナー濃度の読み込み周期も変えることとなる。また、感光体１と現像手段４とが別の駆動部によって回転がなされる場合にも、感光体１の線速度を変更するときには、現像剤担持体４１の回転速度を変更するよう制御部が現像剤担持体４１の速度変更を指示するので、これに伴い第１搬送スクリュ４５、第２搬送スクリュ４９の回転速度も変化し、トナー濃度の読み込み周期も変わることとなる。
【００７７】
以上説明したトナー濃度検出を行うことによって、検出精度は大幅に向上し、検出値のバラツキも認められない程度となる。具体的にはトナー濃度センサＴＳの検出バラツキはセンサ感度０．５Ｖ／質量％以上が保持されて本発明によるトナー濃度の検出を行うときは、トナー濃度のバラツキは０．５％以内に抑えることが可能となる。
【００７８】
本発明は、図２及び図３を用いて説明した現像構成に限定されるのではなく、２成分現像剤を用いて現像を行う一般的な構成の現像器を用いた画像形成装置にも広く適用される。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によるときは、小粒径の重合トナーの現像剤を用いた画像形成装置について高精度のトナー濃度検出が行われることとなり、トナー濃度が所定のトナー濃度レンジ内に管理されて、トナー飛散やカブリといった問題を生じることなく高画質の画像が得られることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】カラー画像形成装置の断面図。
【図２】画像形成部の断面図。
【図３】現像剤の流れを示す説明図。
【図４】トナー濃度センサの設置位置を示す斜視図。
【図５】透磁率センサによる出力電圧を示すグラフ。
【図６】搬送部材とトナー濃度センサの関係位置図。
【図７】スクリュ径とトナー濃度センサ感度の関係を示すグラフ。
【図８】トナー濃度検出とトナー補給の制御ブロック図。
【図９】キャリア平均粒径とスクリュ径の関係を示すグラフ。
【図１０】トナー濃度センサ径とトナー濃度センサ感度の関係を示すグラフ。
【図１１】キャリア平均粒径とセンサ径の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）　感光体
２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）　帯電手段
３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）　露光手段
４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）　現像手段
１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）　画像形成部
４１　現像剤担持体
４５　供給・搬送部材（第１搬送スクリュ）
４９　回収・搬送手段（第２搬送スクリュ）
ＴＳ　トナー濃度センサ
【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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