(57)【要約】【課題】  二成分現像剤を用い、現像剤担持体の線速が切り換え可能である現像装置において、簡単にしかも精度よくトナー濃度を制御できるようにする。【解決手段】  トナー濃度センサ３１によって現像容器１１中のトナー濃度を検出して検出トナー濃度を得て、検出トナー濃度とトナー濃度閾値とに応じて現像容器へのトナー補給制御が行われる。この際、予め定められた基準線速と異なる線速に現像ローラ１５の線速が変更された際、基準線速に対応する検出トナー濃度と変更後の線速に対応する検出トナー濃度とに基づいてトナー濃度閾値を変更して変更トナー濃度閾値を得、この変更トナー濃度閾値をトナー濃度閾値として用いる。【選択図】  図２
2005266694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともキャリア及びトナーを有する二成分現像剤が収納される現像容器と、該現像容器中に配置され前記二成分現像剤を攪拌する攪拌手段と、前記現像容器内に配置され前記二成分現像剤を担持する現像剤担持体とを有し、静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像とする現像装置において、
前記現像容器中のトナー濃度を検出して検出トナー濃度を得るトナー濃度検出手段と、
前記検出トナー濃度と予め設定されたトナー濃度閾値とに応じて前記現像容器へのトナー補給制御を行う制御手段とを有し、
前記制御手段は、予め定められた基準線速と異なる線速に前記現像剤担持体の線速が変更された際、前記基準線速に対応する前記検出トナー濃度と変更後の線速に対応する検出トナー濃度とに基づいて、前記トナー濃度閾値を変更して変更トナー濃度閾値を得て、該変更トナー濃度閾値を前記トナー濃度閾値として用いるようにしたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記基準線速に対応する前記検出トナー濃度と前記変更後の線速に対応する検出トナー濃度との差を、前記トナー濃度閾値に加算して前記変更トナー濃度閾値とするようにしたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記トナー濃度検出手段の検出面は予め規定された周期でクリーニングされており、
前記検出トナー濃度として、前記予め定められた周期毎の前記トナー濃度検出手段の出力の最大値を複数回サンプリングした平均値を用いるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体及び前記攪拌手段は、同一の駆動源で駆動されるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、又はファクシミリ装置等の画像形成装置で用いられる現像装置に関し、特に、少なくともキャリア及びトナーを有する二成分現像剤を用いる現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、二成分現像剤を用いる現像装置においては、現像容器中に二成分現像剤（以下単に現像剤と呼ぶこともある）が収納（貯留）されており、トナー消費に応じてトナー補給口からトナーを補給しつつ現像容器中で補給トナーと現像剤を攪拌混合しつつ、現像ローラ（現像剤担持体）に現像剤を供給して、現像ローラによって感光体ドラム上の静電潜像を現像してトナー像とするようにしたものがある。
【０００３】
ところで、この種の現像装置において、現像ローラの線速（回転速度）を切り換えるようにしたものがあり、例えば、記録用紙の種類に応じて現像ローラの線速を切り換えるようにしたもの又は画質モードに応じて現像ローラの線速を切り換えるようにしたものがある。
【０００４】
また、現像装置においては、複数の解像度毎に異なるプロセス速度（現像ローラ及び感光体ドラムの線速度）を備えて、このプロセス速度の切り換えに応じて、トナーの補給速度を異ならせて、例えば、プロセス速度が遅いと、プロセス速度が速い場合に比べてトナー濃度を低くすることで、各々のプロセス速度での最適なトナー濃度が得られるようにして、画質を安定させることも行われている。
【０００５】
また、この種の現像装置においては、現像容器中でトナー濃度を検出するトナー濃度センサが備えられており、このトナー濃度センサから出力された検出トナー濃度（検出電圧値）に応じてトナー補給の有無を判定している。この際には、予め規定された閾値電圧と検出電圧値とを比較して、トナー補給の有無を判定しているものの、現像ローラの線速が切り換え可能な現像装置においては、線速毎に同一のトナー濃度を得るため、現像ローラの線速毎に異なる閾値電圧を設定する必要がある。
【０００６】
例えば、閾値電圧を現像ローラの線速毎に設定して、現像ローラが基準線速で駆動されている際のトナー濃度センサからの出力電圧値に対する閾値電圧をベースとして、現像ローラが変更線速で駆動されると、トナー濃度センサからの出力電圧値に対する閾値電圧を、基準線速から変更線速度への線速度変更直後のトナー無補給時間に検出されるトナー濃度センサからの出力電圧値によりその都度決定するようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００７】
さらに、現像ローラの各回転速度に対応するトナー濃度センサの制御電圧（閾値電圧値）を記憶して、現像ローラの回転制御毎にトナー濃度センサの制御電圧を、記憶された制御電圧に調整して、トナー濃度センサの検出結果のずれを防止するようにしたものがある（特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２１５９０４公報（第６頁〜第１０頁、第１図〜第１０図）
【特許文献２】特開２０００−１８７３８１公報（第３頁〜第６頁、第１図〜第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、従来のように、現像ローラの線速を切り換えた際、閾値電圧をトナー濃度センサからの出力電圧値に応じて決定すると、閾値電圧値決定前において、トナー濃度センサの出力電圧値が閾値電圧値よりも低い状態であると、トナー濃度が適正な濃度よりも高い状態に制御されてしまい、一方、トナー濃度センサの出力電圧値が閾値電圧値よりも高い状態であると、トナー濃度が適正な濃度よりも低い状態に制御されてしまうという課題がある。
【００１０】
つまり、従来の現像装置においては、閾値電圧値決定前のトナー濃度センサの出力電圧値と閾値電圧値との関係によっては、トナー濃度を適正な濃度に制御することが難しいという課題がある。
【００１１】
さらに、従来のように、現像ローラの回転制御毎に、閾値電圧値を記憶された閾値電圧値に調整しても、個々のトナー濃度センサには不可避的に個体差があり、現像ローラの回転制御に対応するトナー濃度センサの閾値電圧値を予め記憶しようとすると、トナー濃度センサが取り付けられる現像装置毎に現像ローラの回転制御に対応する閾値電圧値を設定しなければならず、閾値電圧値の設定が極めて煩わしいという課題がある。
【００１２】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、現像剤担持体（現像ローラ）の線速が切り換え可能である際、簡単にしかも精度よくトナー濃度を制御することのできる現像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、少なくともキャリア及びトナーを有する二成分現像剤が収納される現像容器と、該現像容器中に配置され前記二成分現像剤を攪拌する攪拌手段と、前記現像容器内に配置され前記二成分現像剤を担持する現像剤担持体とを有し、静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像とする現像装置において、前記現像容器中のトナー濃度を検出して検出トナー濃度を得るトナー濃度検出手段と、前記検出トナー濃度と予め設定されたトナー濃度閾値とに応じて前記現像容器へのトナー補給制御を行う制御手段とを有し、前記制御手段は、予め定められた基準線速と異なる線速に前記現像剤担持体の線速が変更された際、前記基準線速に対応する前記検出トナー濃度と変更後の線速に対応する検出トナー濃度とに基づいて前記トナー濃度閾値を変更して変更トナー濃度閾値を得て、該変更トナー濃度閾値を前記トナー濃度閾値として用いるようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
前記制御手段は、例えば、前記基準線速に対応する前記検出トナー濃度と前記変更後の線速に対応する検出トナー濃度との差を前記トナー濃度閾値に加算して前記変更トナー濃度閾値とする。
【００１５】
また、本発明では、前記トナー濃度検出手段の検出面は予め規定された周期でクリーニングして、前記検出トナー濃度として、前記予め定められた周期毎の前記トナー濃度検出手段の出力の最大値を複数回サンプリングした平均値を用いる。なお、前記現像剤担持体及び前記攪拌手段は同一の駆動源で駆動される。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明の現像装置は、予め定められた基準線速と異なる線速に現像剤担持体の線速が変更された際、基準線速に対応する検出トナー濃度と変更後の線速に対応する検出トナー濃度とに基づいてトナー濃度閾値を変更して変更トナー濃度閾値を得、この変更トナー濃度閾値をトナー濃度閾値として用いるようにしたので、現像剤担持体の線速切り替えを行っても、トナー濃度制御を良好に行うことができ、長期間に亘って安定してトナー濃度制御を行うことができる。つまり、現像剤担持体の線速が切り換え可能である際、簡単にしかも精度よくトナー濃度を制御することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明による現像装置の一実施例を示す図であり、図示の現像装置１０は、複写機等の画像形成装置２０で用いられ、磁性キャリアとトナーとを有する二成分現像剤を用いて像担持体である感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する。画像形成装置２０は、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系材料を用いた感光体ドラム２１を備えており、感光体ドラム２１の周囲には、帯電器２２、現像装置１０、転写器（転写ローラ）２３、及びクリーニングブレード２４、及び除電器２５が配置されている。
【００１９】
画像形成を行う際には、感光体ドラム２１の表面を帯電器２２で均一に帯電した後、露光器２６によって画像データに応じて感光体ドラム２１の表面が露光されて、感光体ドラム２１上に静電潜像が形成され、感光体ドラム２１上の静電潜像は現像装置１０によって現像されてトナー像となる。
【００２０】
給紙装置２７にセットされた記録用紙Ｓが紙送りローラ２８によって搬送され、転写ローラ２３と感光体ドラム２１とのニップ部に搬送された記録用紙Ｓ上にトナー像が転写される。そして、記録用紙Ｓは定着装置（図示せず）に搬送されて、ここでトナー像が記録用紙Ｓ上に定着された後、例えば、排紙トレイ（図示せず）に排紙される。なお、トナー像転写の後、感光体ドラム２１上に残留したトナーはクリーニングブレード２４によってクリーニングされ、感光体ドラム２１は除電器２５によって除電される。
【００２１】
図１及び図２を参照して、現像装置１０は、現像容器１１を備えており、現像容器１１上にはトナー容器（トナーコンテナ）１２が装着されている。現像容器１１中には二成分現像剤が収納され、トナー容器１２からは後述するようにして、現像容器１１にトナーが補給される。トナー容器１２中にはトナーを攪拌搬送するためのアジデータ１２ａが配置され、トナー補給口に対応してトナー補給ローラ１２ｂが設けられている。
【００２２】
現像容器１１は第１及び第２の攪拌室１３及び１４を有し、第１及び第２の攪拌室１３及び１４は仕切壁１１ａによって区画されている。そして、第１及び第２の攪拌室１３及び１４にはそれぞれ第１及び第２の攪拌ミキサー（攪拌手段）１３ａ及び１４ａが配設されている。現像容器１１内において、第２の攪拌ミキサー１４ａの左側には、現像剤担持体である現像ローラ１５が配置され、現像ローラ１５は現像容器１１のドラム開口側に面している。
【００２３】
また、現像容器１１には、現像剤規制ブレード（層厚規制部材）１６が現像ローラ１５の長手方向（図２において紙面の表側から裏側に延びる方向）に沿って取り付けられており、現像剤規制ブレード１６の先端部と現像ローラ１５との表面には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００２４】
図２に示す現像装置１０においては、第１及び第２の攪拌ミキサー１３ａ及び１４ａの回転（図２に実線矢印で示す方向）によって現像剤が攪拌されつつ、現像容器１１内を循環してトナーを帯電して、現像剤は現像ローラ１５に供給される。そして、現像ローラ１５上には現像剤層が形成され、現像ローラ１５上の現像剤層は現像剤規制ブレード１６によって層規制されて、現像ローラ１５と感光体ドラム２１との間の電位差によって現像剤層（磁気ブラシ）から感光体ドラム２１にトナーが供給されて、感光体ドラム２１上の静電潜像が現像される。
【００２５】
ところで、図示のように、現像容器１１の側壁にはトナー濃度センサ３１が配置されており、このトナー濃度センサ３１によって現像容器中のトナー濃度が検出される。このトナー濃度センサは、例えば、トナーとキャリアとの混合比を磁気的に検出して、トナー濃度に応じた電圧値を検出電圧値として出力する。攪拌ミキサー１３ａにはセンサクリーナ部材３２が取り付けられており、センサクリーナ部材３２の先端部はトナー濃度センサ３１のセンサ面に当接している。そして、第１の攪拌ミキサー１３ａの回転に応じてセンサクリーナ部材３２も回転する。
【００２６】
トナー濃度センサ３１のセンサ面に現像剤が付着すると、トナー濃度検出に誤差が生じる関係上、定期的にセンサ面をクリーニングする必要があり、このため、前述のように、センサクリーナ部材３２によってセンサ面をクリーニングする。図示の例では、第１の攪拌ミキサー１３ａの一周期毎にセンサ面をクリーニングしている。
【００２７】
図示の現像装置１０は現像ローラ１５の線速を切り換え可能であり、記録紙の種類又は画質モード（高画質か否か）に応じて現像ローラ１５の線速が切り換えられる。例えば、カラー画像形成装置において定着の際の光沢確保、ＯＨＰシートの透過性の向上、又は副走査方向の解像度向上のため、現像ローラ１５の線速切り替えが行われる。図示の現像装置においては、現像ローラ１５及び第１及び第２の攪拌ミキサー１３ａ及び１４ａは同一の駆動源（図示せず）で回転駆動されており、この駆動源は制御装置によって駆動制御される。
【００２８】
さらに、制御装置には、トナー濃度センサ３１から検出トナー濃度（出力電圧値）が与えられ、制御装置では閾値電圧値と出力電圧値とを比較して、その比較結果に応じてトナー補給ローラ１２ｂを回転制御して、トナー容器１２から現像容器１１にトナーを補給して、現像容器１１におけるトナー濃度（トナーとキャリアとの混合比）を所定の濃度とする。そして、後述するように、制御装置は現像ローラ１５の線速に応じて閾値電圧値を変更する。
【００２９】
図３を参照すると、いま、予め定められた基準線速で現像ローラ１５が回転制御されているものとする。この際、制御装置では、トナー濃度センサ３１からの出力電圧値（以下、基準線速で現像ローラ１５が回転制御されている際の出力電圧値を基準線速出力電圧値と呼ぶ）をメモリ（図示せず）に記録する（ステップＳ１）。その後、現像ローラ１５の線速が切り換えられて、変更線速となると（ステップＳ２）、制御装置では、トナー濃度センサ３１からの出力電圧値（以下、変更線速で現像ローラ１５が回転制御されている際の出力電圧値を変更線速出力電圧と呼ぶ）をメモリに記録する（ステップＳ３）。
【００３０】
制御装置には、予め基準線速に対応する閾値電圧値（以下基準線速閾値電圧値と呼ぶ）が設定されており、変更線速出力電圧値を受けると、まず、変更線速出力電圧値と基準線速出力電圧値との差を求めて（ステップＳ４）、この差を基準線速閾値電圧値に加算して、変更線速の閾値電圧値（変更線速閾値電圧値）とする（ステップＳ５）。つまり、制御装置では、変更線速閾値電圧＝変更線速出力電圧値−基準線速出力電圧値＋基準線速閾値電圧値とする。そして、制御装置では、変更線速出力電圧値と変更線速閾値電圧値との比較結果に応じてトナー補給ローラ１２ｂの駆動制御を行う。つまり、トナー補給制御を行う（ステップＳ６）。なお、ステップＳ２〜ステップＳ５中においては制御装置はトナー補給制御を一旦停止する。
【００３１】
ここで、図４を参照すると、図４において、波形Ｌ１は、トナー濃度センサ３１からの基準線速出力電圧値の波形を示し、波形Ｌ２は、トナー濃度センサ３１からの変更線速出力電圧値の波形を示す図である。前述のように、トナー濃度センサ３１のセンサ面はセンサクリーナ部材３２によって定期的にクリーニングされる結果、波形Ｌ１及びＬ２ともに所定の周期（第１の攪拌ミキサー１３ａの回転周期）で変動する。
【００３２】
つまり、波形Ｌ１及びＬ２ともに、センサクリーナ部材３２でトナー濃度センサ３１のセンサ面をクリーニングした際、最小値となり、その後、トナー濃度センサ３１付近に現像剤が流入すると、最大値となる。また、波形Ｌ１及びＬ２ともに、第１及び第２の攪拌ミキサー１３ａ及び１４ａの形状及び現像剤の状態等によって変動する。従って、図示の例においては、トナー補給制御の際には、波形Ｌ１及びＬ２ともにその最大値を複数回サンプリングして、その平均値を基準線速出力電圧値及び変更線速出力電圧値としている。
【００３３】
ここで、図４及び図５を参照して、図５は図４に示すＡの部分を拡大して示す図であり、前述のように、基準線速出力電圧値及び変更線速出力電圧値ともに、波形Ｌ１及びＬ２を複数回サンプリングしてその平均値を用いているため、例えば、基準線速出力電圧値は、図５に直線Ｐ１で示すようになり、同様に、変更線速出力電圧値は、図５に直線Ｐ２で示すようになる（ここでは、変更線速は基準線速よりも遅いため、つまり、現像ローラの回転速度が遅く、同一の駆動源で駆動される攪拌ミキサー１３ａ及び１４ａの回転速度も遅くなるため、変更線速出力は基準線速出力電圧値よりも高くなる）。
【００３４】
いま、基準線速閾値電圧が直線Ｐ３であるとすると、図３で説明したようにして、変更線速出力電圧値が設定されることになり、変更線速出力電圧は、図５に直線Ｐ４で示す電圧値となる。
【００３５】
ここで、Ａ４サイズの用紙を縦通して毎分１６枚印刷可能な実験機を用いて確認を行った。この実験機は、現像ローラの基準線速が１００ｍｍ／ｓｅｃで、変更線速として基準線速の３／４倍速及び１／２倍速の２種類を有しているが、出力電圧の変化が大きい１／２倍速を用いた。また、ここでは、基準線速における現像装置”Ａ”及び”Ｂ”各々のトナー濃度センサの出力電圧が同一となるように調整を行った。トナー濃度（トナー（Ｃ）／キャリア（Ｔ）の重量％）が６重量％〜９重量％（ｗｔ％）の際、現像ローラ１５の線速が基準線速である時には、図６（ａ）に示すように、基準線速出力電圧は変化する。一方、現像ローラ１５の線速を基準濃度の際の半分とすると、個々の現像装置毎にセンサクリーナ部材の取り付け位置精度が微妙に異なる結果、現像装置”Ａ”と現像装置”Ｂ”とでは、図６（ａ）に示すように、変更線速出力電圧値が異なってしまうことになる。
【００３６】
一方、基準線速出力電圧及び現像装置”Ａ”と現像装置”Ｂ”とにおける変更線速出力電圧値は、図６（ｂ）に示すように、互いにシフトした状態であり、トナー濃度に対するトナー濃度センサの感度は変わらないことになる（図６（ｂ）において、符号Ｍ１は基準線速出力電圧値、符号Ｍ２は現像装置”Ａ”における変更線速出力電圧値（線速は基準線速の半分）、符号Ｍ３は現像装置”Ｂ”における変更線速出力電圧値（線速は基準線速の半分）の変化を示す）。従って、前述のように、現像装置毎に基準出力電圧値と変更出力電圧値との差を基準線速閾値電圧値に加算して、変更線速閾値電圧値とすれば、現像装置の線速を切り換えた際においても、精度よくトナー濃度制御を行うことができることになる。
【００３７】
上述のようにして、現像ローラ１５の線速を切り換えて、画像形成を行ったところ、現像ローラの線速切り替えを行っても、トナー濃度制御を良好に行うことができ、長期間に亘って安定してトナー濃度制御を行うことができた。さらに、常にトナーとキャリアとの混合比を適正な値に維持できる結果、安定的に現像剤を帯電させることができ、画像濃度を適正に維持できるばかりでなく、画像カブリなどの画像欠陥が生じることがなかった。
【００３８】
比較のため、図５に直線Ｐ２で示す電圧値を変更線速閾値電圧とすると、目標とするトナー濃度よりも低くなってしまい、画像濃度低下等の不具合が生じた。さらに、閾値電圧値を固定して、現像ローラ１５の線速を切り換えても同一の閾値電圧値を用いてトナー濃度制御を行ったところ、センサクリーナ部材の取り付け位置が微妙に変化しただけで、つまり、トナー濃度センサのセンサ面へのセンサクリーナ部材の当接状態が僅かに変化しただけでトナー濃度推移が異なってしまい、このことを考慮すると、個々の現像装置毎にトナー濃度推移が異なる結果となってしまう。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
予め定められた基準線速と異なる線速に現像剤担持体の線速が変更された際、基準線速に対応する検出トナー濃度と変更後の線速に対応する検出トナー濃度とに基づいてトナー濃度閾値を変更して変更トナー濃度閾値を得て、変更トナー濃度閾値をトナー濃度閾値として用いるようにしたので、現像剤担持体の線速が切り換え可能である際、簡単にしかも精度よくトナー濃度を制御することができる結果、ハイブリッド現像装置等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による現像装置の実施例１の一例を画像形成装置の一部とともに概略的に示す断面図である。
【図２】本発明による現像装置の実施例１を示す図である。
【図３】図２に示す画像形成装置におけるトナー濃度制御を説明するためのフローチャートである。
【図４】図２に示すトナー濃度センサの出力波形と閾値電圧とを現像ローラの線速変更前後で示す図である。
【図５】図４に示すＡ部分を拡大して示す図である。
【図６】個々の現像装置毎に現像ローラの線速を変更した際のトナー濃度センサの出力電圧値の変化を説明するための図であり、（ａ）は基準線速におけるトナー濃度センサの出力電圧値及び線速を半分にした際のトナー濃度センサの出力電圧値を示す図、（ｂ）はその変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  現像装置
１１  現像容器
１２  トナー容器（トナーコンテナ）
１３ａ  第１の攪拌ミキサー
１４ａ  第２の攪拌ミキサー
１５  現像ローラ
１６  現像剤規制ブレード
２０  画像形成装置
２１  感光体ドラム
２２  帯電器
２３  転写器（転写ローラ）
２４  クリーニングブレード
２５  除電器
２６  露光器
２７  給紙装置
２８  紙送りローラ
３１  トナー濃度センサ
３２  センサクリーナ部材
【図１】
2005266694.tif 000003
【図２】
2005266694.tif 000004
【図３】
2005266694.tif 000005
【図４】
2005266694.tif 000006
【図５】
2005266694.tif 000007
【図６】
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