(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二成分電子写真方式の現像装置において、
トナー濃度を測定するための透磁率型センサを有し、現像装置の使用開始時に、現像装置内にセットされたトナー濃度が既知の２種類以上の現像剤であって、それぞれ独立に攪拌領域に移動できる異なる２種類以上のトナー濃度の現像剤を用いてセンサの調整を行う
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記トナー濃度が既知の２種類以上の現像剤を用いて、現像剤のトナー濃度を変化させながらセンサの調整を行う
ことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の現像装置において、
前記トナー濃度が既知の２種類以上の現像剤を混ぜ合わせながらセンサの調整を行う
ことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の現像装置と、感光体と、を一体に支持している
ことを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
【請求項５】
請求項４に記載のプロセスカートリッジにおいて、
帯電手段、クリ−ニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段をも、一体に支持している
ことを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の現像装置を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項４又は５に記載のプロセスカートリッジを有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二成分電子写真方式の複写機あるいはプリンタ等において、トナー濃度を測定するための透磁率型センサを有する現像装置に関するものである。さらに、前記現像装置を有するプロセスカートリッジ、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式における画像形成装置においては、感光体ドラムや感光体ベルトなどの潜像担持体（以下感光体とする）上に画像情報が対応した静電潜像が形成され、現像剤担持体（以下現像ローラとする）を有する現像装置が行う現像作業によって可視像が得られる。このような現像手段としては、転写性、ハーフトーンの再現性、温度・湿度に対する安定性などの観点から、トナーとキャリアからなる二成分現像方式が広く利用されている。
ここで二成分現像方式の重要な特性値として、現像機内のトナー濃度（以下ＴＣと表記する）が挙げられる。ＴＣは濃度や色あいを始めとして画像品質に大きな影響を与えるとともに、高ＴＣではトナー飛散や地汚れ、低ＴＣではキャリア付着といった不具合にもつながる。そのため現像装置内のＴＣは高い精度で検知できることが求められ、多くの画像形成装置では透磁率型センサを使用していた。また、現像装置の使用開始時に現像装置内にセットされている既知のＴＣの現像剤を用いて、センサの出力調整を行っていた。
【０００３】
そこで、特許文献１には、画像形成装置の現像装置中に、キャリアとトナーで構成された２成分現像剤を保持し、保持された現像剤の透磁性を透磁センサにより検知し、透磁センサの検出出力に応じて現像装置内のトナー濃度を制御する手段を機能させるトナー濃度制御方式が、開示されている。事前に現像剤のトナー濃度の変化と透磁率の変化の関係をチェックし、透磁センサでのトナー濃度検知によるトナー濃度制御の可否を判断するものであり、現像装置中へトナーを強制補給して現像剤を攪拌したときに、透磁率が下がる方向に透磁センサの出力が変化することを確認した場合に、透磁センサの検出値によるトナー濃度制御を行うことができる。これにより、現像剤の帯電特性が大きく変化して現像剤の嵩密度も変化し、トナー濃度の上昇／低下と透磁率の低下／上昇の関係が崩れた状態でトナー濃度制御が暴走しないようにすることが可能な制御方式を提供することができる。
【０００４】
また、特許文献２には、トナーと磁性キャリアとからなり、現像器中に充填された二成分系現像剤のトナー濃度を、透磁率センサの出力によって検知し、その出力が一定レベルを超えたときに、該現像器に取り付けられた補給トナー収容容器から該現像器中にトナーを補給するトナー濃度制御方法において、センサの出力値とセンサの出力上昇変化率（ΔＶ／ΔＴ）とにより、トナー補給を行い、トナー補給後には、出力上昇変化率に応じて、一定時間、画像形成サイクルを実行せずに現像剤の攪拌動作のみを実行することが、開示されている。これにより、画像比率の高い画像出力により、多量のトナーが消費されたときに生じるトナー濃度の低下や、画像濃度の低下、キャリア飛び、トナー濃度ムラによる画像ムラ、トナーエンプティの誤検知などの問題を有効に回避することが可能である。
【０００５】
さらに、特許文献３には、予め定められた検出電圧値とトナー補給量の関係と実際にトナーエンドを検知したときの検出電圧値とからトナー補給量を定め、所望の現像剤トナー濃度になるようにトナーを補給することによってトナーエンド検知解除を行う方法が、開示されている。これにより、トナーエンド解除前後におけるトナー過補給を抑制して安定した画像濃度を得ることができる。
【０００６】
また、特許文献４には、制御手段は、複数の異なる画像形成速度に応じた撹拌速度で撹拌手段により現像剤を撹拌させ、各撹拌速度において検出手段により検出される各検出レベルが同一レベルになるようにトナー補給手段のトナー補給量を調整することが、開示されている。これにより、攪拌速度が異なるプロセスにおいても、安定したトナー補給ができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３３３７６７号公報
【特許文献２】特開２００４−３１７９６０号公報
【特許文献３】特開２００２−２６９８９１号公報
【特許文献４】特開２００４−５３７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の手段を用いても、透磁率型センサは、個体ごとの感度のばらつきが大きく、調整を実施しても調整時のＴＣから離れるほどセンサ間でのＴＣ測定誤差が大きくなるという問題点があった。
また、特許文献２に記載の手段を用いても、使用によるトナーの劣化の影響は避けられず、経時的にＴＣ測定誤差が大きくなるという問題点があった。
さらに、特許文献３に記載の方法により、経時的なトナーの影響を低減することはできるものの、温度・湿度などの外的環境の影響や、トナーのロットブレなどの影響により、まだまだ高精度のＴＣ測定を行うことができず、問題となっていた。
また、特許文献４の方法では、プロセスによる影響は緩和できるものの、その他の温度・湿度などの外的環境の影響や、トナーのロットブレなどの影響により、まだまだ高精度のＴＣ測定を行うことができず、問題となっていた。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、センサ間及び装置間の測定誤差を抑え、経時的なトナーの劣化の影響を極めて少なくし、高精度のＴＣ測定を行うことを可能にする現像装置、及び前記現像装置を有するプロセスカートリッジと画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明は、二成分電子写真方式の現像装置において、トナー濃度を測定するための透磁率型センサを有し、現像装置の使用開始時に、現像装置内にセットされたトナー濃度が既知の２種類以上の現像剤であって、それぞれ独立に攪拌領域に移動できる異なる２種類以上のトナー濃度の現像剤を用いてセンサの調整を行うことを特徴とする現像装置である。
本発明は、さらに、前記現像装置が、前記トナー濃度が既知の２種類以上の現像剤を用いて、現像剤のトナー濃度を変化させながらセンサの調整を行うことを特徴とする現像装置である。
本発明は、さらに、前記現像装置が、前記トナー濃度が既知の２種類以上の現像剤を混ぜ合わせながらセンサの調整を行うことを特徴とする現像装置である。
本発明は、前記現像装置と、感光体と、を一体に支持していることを特徴とするプロセスカ−トリッジである。
また、本発明は、さらに、前記プロセスカートリッジが、帯電手段、クリ−ニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段をも、一体に支持していることを特徴とする。
本発明は、前記現像装置を有することを特徴とする画像形成装置である。
また、本発明は、前記プロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、上記解決するための手段によって、２点以上のＴＣ−Ｖｔを測定してＴＣ−Ｖｔ直線を決定することで精度の高いＴＣ測定を行うことが可能となった。また、高画質の画像とトナー飛散やキャリア付着等の問題に対して余裕度の高い画像形成装置を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１２】
図１及び図２は現像装置の概要を表したものであり、図１の矢印で示す方向にトナーを含む現像剤が移動する。また図２は現像装置の断面図を表し、使用前の状態を表している。シール部材７は現像装置から引き抜くことが可能であり、使用時に引き抜くことで現像剤６が搬送スクリュ４上に落下し、搬送スクリュ４によって現像ローラ５に搬送されると共に攪拌される。ここで現像装置下部に取り付けられた透磁率型濃度センサ３（以下センサ）によって現像装置内のＴＣを測定する。またセンサ３は電源用の入力に加えてコントロール電圧（以下Ｖｃｎｔ）の入力が存在し、ＴＣに応じて出力（以下Ｖｔ）を画像形成装置に送る。またこのＴＣとＶｔの関係は図３のように負の傾きを持つ一次式で近似される。またＶｃｎｔを変化させることによってＶｔをシフトさせることが可能になる。
そこでＴＣが既知である初期剤を用いてＶｃｎｔを変化させることでＶｔを狙い値に調整する。この結果とセンサ３の回路設計によって決定されるＴＣ−Ｖｔの傾き（感度）によってＴＣとＶｔの関係を決定し、以後Ｖｔの値からＴＣの値を測定する。
【００１３】
しかしセンサの感度は個体ごとにばらつきが大きく、生産性から±２０％程度の感度公差が必要となる。そのため図４のように初期剤のＴＣから離れるほどＶｔに対するＴＣのばらつきが大きくなる。図４は±２０％の感度公差を持つセンサ３に対して７％の現像剤での調整を実施した上で、Ｖｔが１Ｖ変化したときの状況を表している。
この対策として、既知のＴＣに対するＶｔを少なくとも２点以上測定することで、図５のようにセンサ３の感度を測定し、以後、測定点を通過する直線を用いてＶｔからＴＣを推定することとする。図５ではＴＣ−Ｖｔを測定した２点を四角でプロットし、それらを通過する直線を決定している。なお３点以上で測定する場合は、各点に対して線形近似を行うことでセンサ３の感度の決定を行う。
これによってセンサ３の感度は回路定数によって決まる大きい幅をもった値ではなく、実際の現像剤６に対する感度から決定できるため、高い精度でＴＣ測定を行うことが可能になる。
【００１４】
ここで本発明のＴＣ−Ｖｔでの２点を測定するための方法について説明する。現像装置内に異なるＴＣの現像剤をセットしておき、それぞれ独立に搬送スクリュ上に出せるようにすることで、２点以上の測定を可能とする。このときの現像剤６のセット例を図６に示す。図６では先に下側のシールＡを右側に引き抜き、現像剤１を落として、センサのＶｃｎｔ調整を行った後にシールＢを同様に引き抜いて現像剤２を落とし、再度Ｖｔを測定することで２点目の測定を行う。図６では現像剤は２種類にしたが、３種類以上に分けて、多数の点から感度を測定することも可能である。
【００１５】
次に、本発明のように２種類の現像剤がセットされていた場合について説明する。例として現像剤１が２５０ｇで６％、現像剤２が５０ｇで１８％とする。このときシールＡを外して６％の現像剤１を用いてＶｃｎｔ調整を実施し、１点目のＶｔを得る。次にシールＢを抜いた後、十分攪拌すると現像剤は３００ｇで８％となる。そこでＶｔの測定を行うことで６％と８％のＶｔ出力がわかるため、センサ３の感度を求めることが可能となる。
【００１６】
次に、前記の例とは反対に現像剤１の量を少なくし、現像剤２を多くすると、最初に落とした現像剤１は攪拌によってほとんどが現像ローラ上に吸着する。したがって、現像剤１を５０ｇで１２％、現像剤２を２５０ｇで６％とすると、シールＡを抜いた直後のセンサ３は１２％の出力を行うが、攪拌によってそのほとんどは現像ローラ上に移動し、センサ３上の現像剤はなくなる。ここでシールＢを抜くことで現像剤２を注入するとセンサ３は６％に対応する出力を行う。よって６％と１２％のＶｔ出力を得ることができるので、前記の例と同様に２点の値からセンサ３の感度を求めることが可能になる。
【００１７】
また現像機内のＴＣは一定（１種類）にしておき、Ｖｃｎｔを調整した後にＴＣをわかる範囲で変化させ、その時のＶｔ出力と併せてセンサ３の感度を求めることが可能となる。本発明の例として、現像装置内にセットしている現像剤のＴＣを３００ｇで６％とし、その後１０ｇのトナーを現像装置内に補給した場合、ＴＣは約９％となる。そこでＶｔ出力を測定することで６％と９％のＶｔ出力を得ることができるため、センサ３の感度を求めることが可能となる。
【００１８】
また、現像装置に補給を行わずに一定の作像を行うことでＴＣを下げ、センサ３の感度を求めることも可能である。具体的には３００ｇで９％の現像剤であれば、９．５ｇのトナー消費で約６％となる。よってあらかじめ９％の現像剤がどの程度の作像によって９．５ｇのトナー消費を行うかを測定しておくことで、上記の方法でセンサ３の感度を測定することが可能となる。
【００１９】
さらに上記の現像装置を感光体と帯電装置やクリーニング装置等のあわせてプロセスカートリッジにすることができる。具体的には、図１に示した現像装置と感光体を一体にしたプロセスカートリッジがある。さらに、帯電手段、クリ−ニング手段をも一体化することができる。
【００２０】
また上記の現像装置及びプロセスカートリッジを画像形成装置に用いることもできる。図７は、本発明の画像形成装置を示す図である。現像方式は乾式二成分現像方式を採用し、システムとしては４連タンデム型中間転写方式のフルカラー機である。しかしこれは画像形成装置の代表例として挙げたものであり、乾式二成分現像方式であればそれ以外の構成や方式等は限定されない。
まず、画像形成動作を説明する。プリント開始命令が入力されると、潜像担持体としての感光体１１周辺・中間転写ベルト１８周辺・給紙搬送経路等にある各ローラは回転し始め、下部の給紙トレイ２９からは記録紙の給紙が開始される。各感光体１１は、帯電手段としての帯電チャージャ１２によってその表面を一様な電位に帯電され、露光手段としての書込ユニット１３から照射される書込光によってその表面を画像データに従って露光される。
【００２１】
露光された後の電位パターンを静電潜像と呼ぶが、この静電潜像をその表面に担持した感光体１１は、乾式二成分方式の現像ユニットにおいてトナーを供給されることにより、担持している静電潜像を特定色に現像される。図７においては感光体１１が四色分あるので、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（色順はシステムによって異なる）のトナー像が各感光体１１上に現像されることになる。感光体１１上に現像されたトナー像は、中間転写ベルト２０との接点において、感光体１１に対向して設置された転写手段としての一次転写ローラ１５に印加される転写バイアス及び押圧力によって中間転写ベルト２０上に転写される。これをタイミングを合わせながら四色分繰り返すことにより、像担持体としての中間転写ベルト２０上にフルカラートナー像が形成される。
中間転写ベルト２０上に形成されたフルカラートナー像は、レジストローラ２４でタイミングを合わせて搬送されてくる記録紙に転写される。この時、二次転写ローラ２１によって印加される二次転写バイアス、及び押圧力によって転写が行われる。フルカラートナー像を転写された記録紙は、定着ユニット２２を通過することにより、表面に担持しているトナー像を加熱定着される。
【００２２】
片面プリントならばそのまま直線搬送されて排紙トレイ２３へ、両面プリントならば搬送方向を下向きに変えられ、用紙反転部へ搬送されていく。用紙反転部へ到達した記録紙は、スイッチバックローラ２５で搬送方向を逆転されて紙の後端から用紙反転部を出て行く。この動作によって記録紙の表裏を反転させることができる。表裏反転された記録紙は定着ユニット２２方向には戻らず、再給紙経路を通過して本来の給紙経路に合流する。この後は表面プリントの時と同じ様にトナー像を転写されて、定着ユニット２２を通過して排紙される。これが両面プリント動作である。また各部の動作を最後まで説明すると、一次転写部を通過した感光体１１はその表面に一次転写残トナーを担持しており、これを感光体クリーニングユニット１６によって除去される。その後、ＱＬ（クエンチングランプ）１７によってその表面を一様に除電されて、次の画像の為の帯電に備える。また、二次転写部を通過した中間転写ベルト１８に関しても、その表面に二次転写残トナーを担持しているが、こちらも中間転写ベルトクリーニングユニットによってこれを除去され、次のトナー像の転写に備える。この様な動作の繰り返しで、片面プリント若しくは両面プリントが行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】現像装置を示した図である。
【図２】現像装置の断面図を示した図である。
【図３】ＴＣとＶｔの関係を示した図である。
【図４】ＴＣとＶｔの関係を示した図である。
【図５】ＴＣとＶｔの関係を示した図である。
【図６】現像剤６のセット例を示した図である。
【図７】本発明の画像形成装置を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  現像剤１
２  現像剤２
３  濃度センサ
４  搬送スクリュ
５  現像ローラ
６  現像剤
７  シール部材
８  現像装置
Ａ  シールＡ
Ｂ  シールＢ
１１  感光体
１２  帯電チャージャ
１３  書込ユニット
１５  一次転写ローラ
１６  感光体クリーニングユニット
１７  ＱＬ（クエンチングランプ）
１８  中間転写ベルト
２０  中間転写ベルト
２１  二次転写ローラ
２２  定着ユニット
２３  排紙トレイ
２４  レジストローラ
２５  スイッチバックローラ
２９  給紙トレイ
【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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