(57)【要約】【課題】現像器内のトナー濃度を適正範囲に制御することを可能とすることで、常に画像品質の安定した画像形成装置を実現すること。【解決手段】非磁性トナーと磁性キャリアを混合した二成分現像剤を担持しつつ、静電潜像を担持する像担持体と対向した現像領域に搬送する回転可能な現像剤担持体と、前記二成分現像剤を攪拌／搬送するための現像剤攪拌部材と、前記二成分現像剤の見かけの透磁率を検知するためのトナー濃度検知手段と、を有する現像装置を用いた画像形成装置において、前記現像剤担持体と前記現像剤攪拌部材の駆動源はそれぞれ別個の独立した駆動源とすることによって、両者の周速度を独立に変えることができる構成であるとともに、前記トナー濃度検知手段の検出値に基づいて、前記現像剤攪拌部材の周速度を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性トナーと磁性キャリアを混合した二成分現像剤を担持しつつ、静電潜像を担持する像担持体と対向した現像領域に搬送する回転可能な現像剤担持体と、前記二成分現像剤を攪拌／搬送するための現像剤攪拌部材と、前記二成分現像剤の見かけの透磁率を検知するためのトナー濃度検知手段と、を有する現像装置を用いた画像形成装置において、
前記現像剤担持体と前記現像剤攪拌部材の駆動源はそれぞれ別個の独立した駆動源とすることによって、両者の周速度を独立に変えることができる構成であるとともに、前記トナー濃度検知手段の検出値に基づいて、前記現像剤攪拌部材の周速度を制御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の検出値と不揮発性のメモリ手段に記憶されている初期基準信号値との差分を算出した結果、該差分値が所定値よりも大きい場合に、該差分値が所定値以内になるように前記現像剤攪拌部材の周速度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。
【請求項３】
前記現像剤攪拌部材の駆動開始時における周速度は、常に、予め定められた一定の周速度であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
画像形成時において、前記現像剤攪拌部材は前記現像剤担持体よりも早く駆動を開始するとともに、前記現像剤担持体の駆動が開始するよりも前に周速度の調整を終了していることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体は第１の回転速度と、該第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度を含む２種類以上の回転速度を有するとともに、前記像担持体の回転速度が何れの回転速度である場合においても、前記像担持体と前記現像剤担持体の周速度比を一定に保つことを特徴とする請求項１〜４の何れか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、電子写真プロセスを利用した複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が具備する現像装置には、トナー粒子とキャリア粒子を主成分とした二成分現像剤が用いられている。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置には、画像の色味等の観点から、殆どの現像装置が二成分現像装置を使用している。
【０００３】
周知のようにこの二成分現像剤のトナー濃度、即ちキャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子重量の割合は、画像品質を安定化させる上で極めて重要な要素になっている。具体的には、現像剤中のトナー粒子は現像時に消費されることによってトナー濃度が変化するため、トナー濃度検知手段によって適時現像剤のトナー濃度を検出した上で、その検出値に基づいてトナー補給を行うことでトナー濃度を常に一定に制御する必要がある。
【０００４】
このようなトナー濃度制御に用いられるトナー濃度検知手段として、従来様々な方式のものが実用化されている。
【０００５】
例えば、現像剤担持体（以下、「現像スリーブ」と記載）、或は現像容器の現像剤搬送路に近接し、現像スリーブ上に搬送された現像剤或は現像容器内の現像剤に光を当てたときの反射率がトナー濃度により異なることを利用して、トナー濃度を検知し制御するトナー濃度制御装置、或は現像剤の磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見掛けの透磁率を検知して電気信号に変換するインダクタンスヘッドからの検出信号によって現像器内のトナーの実際の濃度を検知し、基準値との比較によりトナーを補給するようにしたインダクタンス検知方式のトナー濃度制御装置等が使用されている。
【０００６】
又、基準画像の濃度を、像担持体や中間転写体の表面に対向した位置に設けた光源及びその反射光を受けるセンサーにより読み取り、初期設定値より濃度が低い場合、初期設定値に戻るまで強制的にトナーが補給され、その結果トナー濃度が間接的に所望の値に維持される方式等がある。
【０００７】
又、ＣＣＤ等で読み取った画像情報信号の画像濃度のビデオカウント数から、トナー消費量を予想し、それに対応する量のトナー補給を行うビデオカウント方式と呼ばれる現像剤濃度制御装置もある。
【０００８】
しかし、現像スリーブ上に搬送された現像剤或は現像容器内の現像剤に光を当てたときの反射率からトナー濃度を検知する方式は、トナー飛散等により検知手段が汚れてしまった場合、正確にトナー濃度を検知できない等の問題がある。
【０００９】
又、基準画像濃度から間接的にトナー濃度を制御する方式は複写機、或は画像形成装置の小型化に伴い、基準画像を形成するスペースや検知手段を設置するスペースが確保できない等の問題がある。
【００１０】
又、ビデオカウント方式によるトナー補給は、画像形成動作１回ごとにトナー補給量を算出し補給するので、高濃度の画像によりトナーが多く消費がされた場合、前二者に比べて迅速に適正な現像剤濃度になるように制御される。
【００１１】
ところが、トナー補給を行うトナーホッパー等の精度により、少しでもビデオカウントから算出されたトナー消費量とトナーホッパーによる補給にずれがあった場合、画像形成枚数が大量になっていくと、初期の適正な現像剤濃度から徐々にずれていってしまうことになり、ビデオカウント方式のみによるトナー濃度制御は困難である。
【００１２】
一方、インダクタンス検知によるトナー濃度制御方式は、上記のような問題がないため、広く実施されている。この方式では、例えば現像剤の見掛けの透磁率が大きいと検知された場合、一定体積内で現像剤中のキャリア粒子が占める割合が多くなりトナー濃度が低くなったことを意味するのでトナー補給を開始する、逆に見掛けの透磁率が小さくなった場合、一定体積内で現像剤中のキャリアが占める割合が少なくなりトナー濃度が高くなったことを意味するのでトナー補給を停止する、というような制御に基づきトナー濃度を制御することになる。
【００１３】
しかしながら、上記のようなインダクタンス検知によるトナー濃度制御方式は、トナー濃度が変化していないにも拘らず、センサー出力が変化してしまうという問題がある。例えば、画像形成装置を長期間動作せずに放置すると、放置期間中のトナー帯電量の低下により現像剤のかさ密度が高くなる傾向がある。そのため、画像形成動作再開直後において、トナー濃度は放置前と変わっていないにも拘らず、トナー濃度が低くなっていると誤検知してしまうため、トナーを過剰に補給してしまうことなる。すると、現像装置内のトナー濃度が過度に上昇してしまうため、画像濃度が濃くなり過ぎたり、かぶり、飛散等が発生するという問題を引き起こす。この問題は装置を停止してから再び動作させるまでの停止時間（放置時間）が長い場合や、その間に本体の使用環境が大きく変動した場合等、現像剤のかさ密度変化が大きい程、特に顕著であった。
【００１４】
又、上記以外でトナー濃度を誤検知してしまう場合として、プロセススピードの変化が挙げられる。
【００１５】
従来の画像形成装置においては、記録材の種類に応じてプロセススピード（感光ドラム周速度）を変更して画像形成を行うものが実施されている。このような画像形成装置においては、記録材が普通紙である場合は通常のプロセススピードで画像形成を行い、記録材が厚紙やＯＨＰシートである場合は通常よりも遅いプロセススピードで画像形成を行うことができるようにしている。
【００１６】
このような画像形成装置において、プロセススピードを変更する場合、それに伴って現像スリーブ及び現像剤攪拌部材（以下、「攪拌スクリュー」と記述）の周速度も変更しているため、インダクタンス検知センサーの検知面と対向する領域を流れる現像剤の流速も変化する。このような現像剤流速の変化があると、インダクタンス検知センサーの検知出力が大きく変動してしまう。即ち、攪拌スクリューの周速度を変更するとトナー濃度を誤検知してしまうことにより、トナーの過補給や補給不足が生じてしまう恐れがあった。
【００１７】
このようなトナー濃度の誤検知によるトナーの過補給や補給不足が生じるのを防止する方法として、インダクタンス検知センサーの制御電圧を補正したり、濃度基準値を補正する等してトナーの過補給や補給不足を防止する方法が従来提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−０６１３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記のようなインダクタンス検知センサーの制御電圧や濃度基準値を補正する方法を行う場合に用いられる補正値は、開発者が実験データに基づいて決定した予測値であり、画像形成装置の使用状況が開発者が実験を行った状況と著しくことなる場合には補正値が不適切となってしまう場合があった。
【００１９】
例えば、画像形成モードを通常モードから厚紙モードに変更する場合、一般的には現像剤流速が遅くなる厚紙モードの方がインダクタンス検知センサーの出力が高くなる傾向があるため、このモード切替時において濃度基準値を一律１０レベル（１レベル＝１９．６ｍＶ）上げるように制御を行ったとしても、その時々によって現像剤の劣化度、環境、トナー濃度、等が全て異なるため、実際にはこの通りに出力が変化してくれない場合が多い。その際、特に補正値と実際の変動値が大きく異なるような場合には補正値のミスマッチが生じ、かえってトナー濃度の変動が大きくなってしまう不具合が生じてしまっていた。
【００２０】
このようなミスマッチを生じさせないためには、厚紙モード等のプロセススピードを通常のモードよりも遅くするような場合でも、現像剤流速は通常モードと変えないという方法もあるが、一般的に攪拌スクリューと現像スリーブは同一駆動の構成となっているため、攪拌スクリューの周速度を速い速度に保とうとすると、現像スリーブの回転速度も一緒に速くしなければならない。プロセススピードが遅い画像形成モードにおいては、作像に要する時間が長くなることにより、現像スリーブの回転速度を速く保ったままだと、画像一枚当りの現像スリーブの回転時間が長くなるため、現像剤の劣化が促進されてしまうことになる。
【００２１】
なぜなら、現像剤が最もシェアを受けるのは現像剤層厚を規制する規制部であるため、現像スリーブの回転時間が長くなれば規制部を通過する現像剤の総量も多くなるため、より劣化が促進され易くなるからである。
【００２２】
そこで、本発明の目的は、長期放置や環境変動による現像剤物性の変化及びプロセススピード切り替えに伴う現像剤流速の変化に起因するインダクタンス検知センサーの誤検知を防止することにより、現像器内のトナー濃度を適正範囲に制御することを可能とすることで、常に画像品質の安定した画像形成装置を実現し提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、非磁性トナーと磁性キャリアを混合した二成分現像剤を担持しつつ、静電潜像を担持する像担持体と対向した現像領域に搬送する回転可能な現像剤担持体と、前記二成分現像剤を攪拌／搬送するための現像剤攪拌部材と、前記二成分現像剤の見かけの透磁率を検知するためのトナー濃度検知手段と、を有する現像装置を用いた画像形成装置において、前記現像剤担持体と前記現像剤攪拌部材の駆動源はそれぞれ別個の独立した駆動源とすることによって、両者の周速度を独立に変えることができる構成であるとともに、前記トナー濃度検知手段の検出値に基づいて、前記現像剤攪拌部材の周速度を制御することを特徴とする。
【００２４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記トナー濃度検知手段の検出値と不揮発性のメモリ手段に記憶されている初期基準信号値との差分を算出した結果、該差分値が所定値よりも大きい場合に、該差分値が所定値以内になるように前記現像剤攪拌部材の周速度を制御することを特徴とする。
【００２５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記現像剤攪拌部材の駆動開始時における周速度は、常に、予め定められた一定の周速度であることを特徴とする。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、画像形成時において、前記現像剤攪拌部材は前記現像剤担持体よりも早く駆動を開始するとともに、前記現像剤担持体の駆動が開始するよりも前に周速度の調整を終了していることを特徴とする。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記像担持体は第１の回転速度と、該第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度を含む２種類以上の回転速度を有するとともに、前記像担持体の回転速度が何れの回転速度である場合においても、前記像担持体と前記現像剤担持体の周速度比を一定に保つことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１記載の発明によれば、インダクタンス検知方式のトナー濃度制御を行う画像形成装置において、現像スリーブと攪拌スクリューの駆動源をそれぞれ別々の駆動源した上で、インダクタンス検知センサーの検出値に基づいて攪拌スクリューの周速度を制御することで、現像剤の物性値や流速が変化してもトナー濃度を誤検知することを防止できるようになった。
【００２９】
請求項２記載の発明によれば、今回のインダクタンス検知センサーの検出値が前回と大きく異なる場合に攪拌スクリューの周速度を制御することで、トナーの過補給や補給不足を防止することが可能となった。
【００３０】
請求項３記載の発明によれば、攪拌スクリューの駆動開始時における周速度を常に一定の所定値とすることによって、トナー濃度の誤検知をより確実に防止できるようになった。
【００３１】
請求項４記載の発明によれば、攪拌スクリューの駆動を現像スリーブよりも早くスタートし、且つ、現像スリーブの駆動開始前に周速度調整を終了することにより、トナーの補給可能時間を常に一定に確保することが可能となった。
【００３２】
請求項５記載の発明によれば、プロセススピードの異なる複数の画像形成モードを持つ画像形成装置において、プロセススピードを変化させても感光体と現像スリーブの周速度比を一定に保つことによって、現像剤の劣化を促進することなく、トナー濃度を適切に制御できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３４】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の概略構成図である。
【００３５】
本画像形成装置は４つの画像形成部を有する電子写真方式のフルカラープリンタである。この画像形成装置は各画像形成部がそれぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色に対応して設けられ、各画像形成部にて形成された感光ドラム上のトナー像を、感光ドラムに対向して移動する転写ベルトにより搬送される転写媒体上に転写される構成となっている。
【００３６】
即ち、図１に示すように、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各画像形成部１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋには、それぞれ感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが配設されており、矢印方向に回転される。
【００３７】
各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周囲には一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、転写帯電器５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、クリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されている。又、感光ドラムの上方には露光装置であるレーザースキャナ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄがそれぞれ配置されている。
【００３８】
次に、上記した画像形成装置による画像形成動作について説明する。
【００３９】
画像形成動作が開始すると、先ず、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄによって一様に帯電され、次いで露光装置７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄから発せられる画像信号に対応したレーザー光により露光して静電潜像が形成される。静電潜像は現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ内に収容されたトナーによって顕像化され、可視像となる。本実施の形態では、レーザー光により露光した明部電位にトナーを付着させる反転現像方式を用いている。
【００４０】
そして、トナー像の形成タイミングに合わせて給紙カセットに収容された紙等の転写媒体Ｐが給紙ローラ１４により給紙され、駆動ローラ９の駆動により回転される転写ベルト８の表面に静電吸着されて、先ず、マゼンタの画像形成部１Ｍの感光ドラム２ａと転写帯電器５ａとの間の転写部に搬送され、転写電源から転写バイアスが印加された転写帯電器５ａにより、マゼンタのトナー像が転写媒体Ｐ上に転写される。同様にして転写ベルト８により搬送された転写媒体Ｐは各画像形成部へと移動し、各色のトナー像が順次重ね合わされていくことでフルカラーの画像が形成される。
【００４１】
更に、転写媒体Ｐは、転写ベルト８から分離され、定着装置１３に搬送され、この定着装置によって加熱、加圧されることでフルカラーの永久画像が得られる。又、転写部で転写し切れないで感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に残留したトナーは、クリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄによって回収されることで一連の動作が終了する。
【００４２】
次に、上記した現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄについて、図２を用いて更に詳細に説明する。尚、複数の現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの構成は全て同様であるので、ここではマゼンタの現像装置４ａのみについて説明する。
【００４３】
本実施の形態で使用している現像装置は二成分現像方式を用いており、図２に示すように、現像装置４ａの現像容器２０内は、隔壁２４によって現像室２５と攪拌室２６によって区画され、内部には磁性体であるキャリア粒子と非磁性体であるトナー粒子が混合された二成分現像剤ｔが収容されている。攪拌室２６には二成分現像剤のトナー濃度を検知するためのインダクタンス検知センサー３２が設置されていて、このインダクタンス検知センサー３２の検知出力に応じて攪拌室２６の上方に配置されたトナー補給手段（不図示）により、攪拌室２６内にトナーが補給される。インダクタンス検知センサーによる具体的なトナー補給制御方法については後述する。
【００４４】
現像容器の感光ドラム２ａに対向する部位に形成した開口部には、固定されたマグネット２２を内包した回転自在な現像スリーブ２１が配置されている。又、現像スリーブ２１近傍には、現像剤ｔを所定の層厚に規制するための規制ブレード２３が配置されている。
【００４５】
現像室２５には攪拌スクリュー２７が、又、攪拌室２６には攪拌スクリュー２８がそれぞれ設置されており、共に回転駆動することでお互い長手方向の逆方向に現像剤を攪拌しつつ搬送することで、現像剤ｔを現像容器２０内を循環させている。攪拌室２６の上方から補給されたトナーは、攪拌スクリュー２８の回転動作により攪拌され、攪拌室２６内のキャリア粒子と摩擦帯電することで所定の帯電量が与えられる。帯電量が付与されたトナーは、キャリア粒子と共に攪拌スクリュー２７へと受け渡され、更に現像スリーブ２１上へと受け渡される。
【００４６】
現像スリーブ２１の回転動作により、感光ドラム２ａとの対向部（現像ニップ）へと搬送されたトナーは、現像スリーブ２１に印加された現像バイアスによって感光ドラム２ａ上へと飛翔する。本実施の形態では、現像バイアスとしてＤＣ成分にＡＣ成分を重畳したものを使用している。ここでは、現像コントラストを２５０Ｖ、白地部コントラスト（Ｖｂａｃｋ）を１６０Ｖに設定している。又、現像バイアスのＡＣ成分として、９ｋＨｚの矩形パルスと休止期間を組み合わせたブランク・パルス・バイアスを用いている。
【００４７】
次に、本実施の形態で用いられているインダクタンス検知センサーによるトナー補給制御方法について、以下で詳しく説明する。
【００４８】
二成分現像剤は、磁性キャリアと非磁性トナーを主成分としていることから、現像剤ｔのトナー濃度（キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対するトナー粒子重量の割合）が変化すると磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見掛けの透磁率が変化する。この見掛けの透磁率をインダクタンス検知センサー３２によって検知すると、図３に示すように、この検知出力（Ｖｓｉｇ）はトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）に応じてほぼ直線的に変化する。即ち、インダクタンス検知センサー３２の検知出力は現像装置４ａ内に存在する二成分現像剤のトナー濃度に対応する。
【００４９】
即ち、トナー濃度が高くなると現像剤中に占める非磁性トナーの割合が高くなるため、現像剤の見掛けの透磁率が低くなり、検知出力は小さくなる。これとは逆にトナー濃度が低くなると、現像剤の見掛けの透磁率が高くなるため、検知出力は大きくなる。このようにしてインダクタンス検知センサーを用いて現像剤のトナー濃度を検知することが可能となる。
【００５０】
検知したＶｓｉｇは不揮発性のメモリ手段（不図示）に予め記録されている初期基準信号Ｖｒｅｆと比較され、両者の差分（Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ）の計算結果に基づいてトナー補給時間が制御される。初期基準信号Ｖｒｅｆは、現像剤の初期状態、即ち初期のトナー濃度に対応した出力値であるため、Ｖｓｉｇはこの初期基準信号に近づくように制御がなされる。
【００５１】
例えば、Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ＞０の場合は現像剤のトナー濃度が目標とするトナー濃度よりも低い状態であるため、その差分の大きさに応じて必要なトナー補給量を決定する。そのため、ＶｓｉｇとＶｒｅｆの差が大きいほど多くのトナーが補給されることになる。又、Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ≦０の場合はトナー濃度が目標よりも高いため、トナー補給を停止し、画像形成動作によるトナー消費によってトナー濃度を下げるようにする。以上のようにしてトナー補給制御が行われる。
【００５２】
尚、本実施の形態に用いている現像剤の初期トナー濃度は７％であり、又、インダクタンス検知センサーの初期基準信号Ｖｒｅｆは、トナー濃度７％のときの出力が２．５Ｖになるように調整されているが、初期トナー濃度及び初期基準信号Ｖｒｅｆの調整値はこれ以外の数値のものを用いても良い。
【００５３】
次に、本実施の形態の画像形成装置における画像形成モードについて説明する。
【００５４】
本実施の形態に係る画像形成装置は、使用する転写媒体の種類によって、普通紙に画像形成を行う普通紙モードに加え、ＯＨＴに画像形成を行うＯＨＴモード及び２００ｇ／ｍ2 以上の厚さの厚紙に画像形成を行う厚紙モードを有している。  
本実施の形態の画像形成装置では、図２に示すように、制御装置（ＣＰＵ）３１からの制御信号に基づいて、感光ドラム２ａを駆動する感光ドラムモータ２９と、現像装置４ａの現像スリーブ２１を駆動する現像モータ３０と、攪拌スクリュー２７，２８を駆動する攪拌スクリューモータ３３をそれぞれ独立して回転駆動を制御できることを特徴としている。
【００５５】
普通紙モードでは感光ドラム２ａの周速度を１６０ｍｍ／ｓｅｃ．、現像スリーブ２１の回転速度を２４０ｍｍ／ｓｅｃ．で制御しており、感光ドラムと現像スリーブの周速度比を２４０／１６０＝１．５に設定している。
【００５６】
これに対し、ＯＨＴモード、厚紙モードでは共に感光ドラム２ａの周速度を８０ｍｍ／ｓｅｃ．、又、現像スリーブ２１の周速度を１２０ｍｍ／ｓｅｃ．にそれぞれ半減することで定着処理速度を遅くしている。そのため、感光ドラムと現像スリーブの周速度比は普通紙モードと同じく１．５（＝１２０／８０）を維持している。
【００５７】
その一方で、攪拌スクリュー２７，２８の周速度は従来のように固定値とせず、インダクタンス検知センサー３２の検知結果に基づいて制御することを特徴としている。その理由について以下で説明する。
【００５８】
従来の現像装置では、同一の駆動源からギア列を介して現像スリーブと攪拌スクリューを一緒に駆動していたため、プロセススピードを遅くした画像形成モードにおいて現像スリーブの周速度を遅くすると、攪拌スクリューの速度も同じ減速率で遅くなる構成となっていた。攪拌スクリューの速度が遅くなると、インダクタンス検知センサーの検知面近傍を流れる現像剤の流速が遅くなるため、キャリア粒子間の距離が縮まることにより現像剤の見掛けの透磁率が周速度が速いときよりも高く検知される傾向にある。
【００５９】
すると、今まで普通紙モードの速い速度で現像剤を搬送していたところから、ＯＨＴモードや厚紙モードに切り替えると、急に搬送速度が遅くなるため、その切り替え後において、インダクタンス検知センサーの出力値がそれまでよりも高く検知されてしまう。その結果、現像剤のトナー濃度はそれほど変化していないにも拘らず、検知出力値が高く検知されるため、初期基準信号との差分に応じてトナーが補給されることになり、トナー濃度が過度に上昇してしまう。この現象により、トナーの帯電不良が生じ易くなるため、かぶりやトナー飛散等の不具合が生じてしまっていた。図５に従来の制御におけるインダクタンス検知センサーの出力値とトナー濃度の変化の様子を示す。
【００６０】
そこで、本実施の形態では、現像スリーブと攪拌スクリューの駆動源を独立させることで、攪拌スクリューの周速度を任意に選択することができるようにしている。更に、インダクタンス検知センサーの出力値に基づいて攪拌スクリューの周速度を制御することによって、上記したような不具合を克服している。
【００６１】
以下でその制御方法について図４のフローチャートに従って更に詳しく説明する。
【００６２】
画像形成動作の開始時では、攪拌スクリューの周速度は現像スリーブと同じく普通紙モード時の半分の速度（１６８ｍｍ／ｓ）とし、続いてインダクタンス検知センサー３２が検知出力Ｖｓｉｇを検知する。
【００６３】
検知したＶｓｉｇは、不揮発性のメモリ手段（不図示）に記録されている初期基準信号Ｖｒｅｆと比較され、両者の差分の絶対値（｜Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ｜）が計算される。
【００６４】
この値が１５レベル（１レベル＝１９．６ｍＶ）を下回っている場合は攪拌スクリュー周速度の調整は行わずにそのままの周速度（１６８ｍｍ／ｓ）で回転を続ける一方、１５レベル以上であった場合は攪拌スクリューの周速度を普通紙モード時と同じ速度（３３６ｍｍ／ｓ）に増速するように制御が行われる（図７参照）。
【００６５】
その後、速度を上げた後に検知したＶｓｉｇを再度Ｖｒｅｆと比較し、その差分からトナー補給量が決定される。こうすることでＶｓｉｇの値を小さく（普通紙モード時の値とほぼ同等）することができるため、ＶｓｉｇとＶｒｅｆの差分が大きくなることでトナーが過補給されることを防止できる。実際にこのような制御を行った場合のトナー濃度の推移を図６に示す。図５に見られたようなトナー濃度の過度な上昇はなかったため、耐久を通してかぶり、飛散のレベルを良好なレベルに維持することができた。
【００６６】
以上のような制御を行うことで、プロセススピードを遅くした画像形成モードにおいて、現像剤流速の変化によりインダクタンス検知センサーの出力が初期基準信号値から大きく乖離することによるトナーの過補給を防止し、トナー濃度を適正な範囲内に制御することが可能となった。それによって、かぶりや飛散を常に良好なレベルに維持することが可能となり、どんな作像モードでも高品位な画像を安定して得ることのできる画像形成装置を提供することができた。
【００６７】
＜実施の形態２＞
本実施の形態に係る画像形成装置及び現像装置の全体構成は実施の形態１と同様であるが、本実施の形態では実施の形態１で示したような画像形成モードの切り替え時のみならず、長期放置や環境変動した場合等、全ての状況において適応できる制御を実施していることを特徴とする。
【００６８】
画像形成装置を長期間動作せずに放置すると、放置期間中のトナー帯電量の低下により現像剤のかさ密度が高くなる傾向がある。そのため、放置後の画像形成動作再開直後において、インダクタンス検知センサーの出力値Ｖｓｉｇが放置前よりも大幅に上昇することで初期基準信号Ｖｒｅｆとの差分が大きくなり、トナーの過補給を招く場合がある。
【００６９】
又、画像形成装置が設置されている場所の環境が急激に変化した場合も同様のことが起こり得る。例えば、画像形成装置が高温・高湿の環境（例えば、３３℃、８５％等）で長時間使用され続けた後で急に常温・常湿（例えば、２４℃、５０％等）の環境に変化した場合等は、現像剤の環境への馴染みが追い付かず、画像形成装置に設けられた環境検知センサーが検知する環境状態と、現像剤の状態との間にミスマッチを生じる。このようなミスマッチが生じると、ＶｓｉｇとＶｒｅｆとの乖離が大きくなり易く、トナーの過補給やその逆にトナーの供給不足を生じる場合がある。
【００７０】
そこで、本実施の形態では、ＶｓｉｇとＶｒｅｆの差分を常に監視し、その差分量が所定値以上のときに攪拌スクリューの周速度を調整することで、上記の問題を解決している。
【００７１】
本実施の形態における制御の流れは実施の形態１と同様に図４のフローチャートに示す通りであるが、本実施の形態ではＶｓｉｇとＶｒｅｆの差分が所定値以上であった場合の攪拌スクリュー周速度の調整を更に細かく行うようにしている。具体的な方法を以下に説明する。
【００７２】
画像形成動作がスタートすると攪拌スクリューの駆動が開始されるが、駆動開始時における周速度は常に固定された一定の速度（リファレンス速度）としている。本実施の形態ではこのリファレンス速度を１８０ｍｍ／ｓｅｃ．としている。尚、インダクタンス検知センサーの初期基準信号Ｖｒｅｆは、初期剤のトナー濃度（本実施の形態では７％）のときに攪拌スクリュー速度をリファレンス速度にしたときの出力値が２．５Ｖになるように調整されたものである。
【００７３】
リファレンス速度で駆動中にインダクタンス検知センサーの出力Ｖｓｉｇを検知し、これを不揮発性のメモリ手段（不図示）に記録されている初期基準信号Ｖｒｅｆと比較することで両者の差分の絶対値（｜Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ｜）を算出する。この差分値が１５レベル（１レベル＝１９．６ｍＶ）を下回っている場合は攪拌スクリュー周速度の調整は行わずにそのままの周速度（１８０ｍｍ／ｓ）で回転を続ける一方、差分値が１５レベル以上であった場合は攪拌スクリュー周速度の調整を行う。攪拌スクリュー周速度の調整は以下のように行う。
【００７４】
例えば、長期放置等により、出力が大きく上昇してＶｒｅｆとの差が大きくなってしまった場合（Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ≧１５）は、図８に示すようにリファレンス速度を基準として、そこから２５％ずつ周速度を上げつつＶｓｉｇを検知していき、｜Ｖｓｉｇ−Ｖｒｅｆ｜＜１５となった時点で周速度調整を終了するようにしている。
【００７５】
又、これとは逆に環境変動等で出力が大きく低下してしまった場合（Ｖｒｅｆ−Ｖｓｉｇ≧１５）は、図９に示すようにリファレンス速度を基準として、そこから２５％ずつ周速度を下げていきつつＶｓｉｇを検知していき、｜Ｖｒｅｆ−Ｖｓｉｇ｜＜１５となった時点で周速度調整を終了する。
【００７６】
その後、速度を調整した後に検知したＶｓｉｇを再度Ｖｒｅｆと比較し、その差分からトナー補給量が決定される。このように攪拌スクリューの駆動開始時における周速度を常に一定のリファレンス速度とすることにより、トナー濃度以外の要因（現像剤の物性値変化等）に起因するセンサー出力の変動を検知することが可能となる。
【００７７】
以上のような制御を行うことで、長期放置など現像剤の物性値変化等の要因でインダクタンス検知センサーの出力が変動してしまう場合でも、インダクタンス検知センサーの出力と初期基準信号値との差分が大きくなってしまうことによるトナーの過補給を防止し、トナー濃度を適正な範囲内に制御することが可能となった。
【００７８】
＜実施の形態３＞
本実施の形態に係る画像形成装置及び現像装置の全体構成は実施の形態１，２と同様であるが、本実施の形態では攪拌スクリューの駆動開始タイミングを現像スリーブの駆動開始タイミングよりも早めることにより、現像スリーブの駆動開始前に攪拌スクリューの周速度調整を終わらせていることを特徴とする。
【００７９】
従来の現像装置では、同一の駆動源からギア列を介して現像スリーブと攪拌スクリューを一緒に駆動しているため、当然のことながら現像スリーブと攪拌スクリューの駆動開始タイミングは同時となる。このような現像装置においてインダクタンス検知方式でトナー補給制御を行う場合、インダクタンス検知センサー出力を検知した後で、その検出値を基にトナー補給量が決定されるため、トナー補給可能時間は現像時間（現像のために攪拌スクリューが回転している時間）からインダクタンス検知センサーの検知時間を引いたものとなる（図１０参照）。
【００８０】
本発明のように、攪拌スクリューの周速度調整を行う現像装置では、周速度調整後にインダクタンス検知センサーの出力を検知する必要があるため、トナー補給可能時間は従来の現像装置と比べて、攪拌スクリューの周速度調整の所要時間分だけ短くなってしまう（図１１参照）。
【００８１】
トナー補給可能時間が短くなると、全ベタのような画像比率の高い画像にも対応できるだけの補給量を確保するために、単位時間当たりの補給量を増やす必要がある。しかしながら、単位時間当たりの補給量を増やすと、一度に多量のトナーが現像装置に補給されることになるため、攪拌不足によるトナーの帯電不良が生じ易く、かぶり等の画像不良が発生してしまう恐れがある。このように、トナー補給可能時間短くなった分を単位時間当たりの補給量を増やすことで補うことは、補給トナーの帯電性の観点から望ましくない。
【００８２】
そこで、本実施の形態では、現像スリーブの駆動とは独立した駆動源の攪拌スクリューを現像スリーブよりも先行して駆動開始することで、上記の問題を克服している。
【００８３】
画像形成動作がスタートすると、現像スリーブの駆動開始前、即ち現像動作開始前に攪拌スクリューの駆動のみを先行して開始する。続いてインダクタンス検知センサーの検知結果を基に攪拌スクリューの周速度調整を行うが、この調整方法は実施の形態１，２と同様である。攪拌スクリューの周速度調整後に現像スリーブの駆動を開始して現像動作が行われるが、このとき同時に周速度調整後のインダクタンス検知センサー出力値Ｖｓｉｇを検知し、このＶｓｉｇとＶｒｅｆからトナー補給量が決定される。
【００８４】
尚、現像スリーブの駆動開始タイミングは現像動作タイミングに基づいて決定されるものであるため、攪拌スクリューの駆動開始タイミングは、現像スリーブの駆動開始タイミングから周速度調整に必要な時間分だけ遡った時点で決定しておかなければならない。
【００８５】
本実施の形態では実施の形態１と同様に攪拌スクリューの周速度を２段階で調整する制御を用いているが、周速度調整の所要時間は３８０ｍｓｅｃであったため、現像スリーブの駆動開始タイミングよりも３８０ｍｓｅｃ前を攪拌スクリューの駆動開始タイミングとしている（図１２参照）。
【００８６】
尚、この数値は画像形成装置の種類や攪拌スクリューの周速度調整方法等によって、それぞれ最適な数値が選択されるべきものであり、上記した数値に限定するものではない。又、攪拌スクリューの周速度調整に必要な時間よりも更に遡った時点を駆動開始タイミングとすることで、トナー補給可能時間をより長く取るような制御を行っても良い。
【００８７】
以上のような制御を行うことで、攪拌スクリューの周速度を調整するための時間が必要な場合に、現像スリーブの駆動開始タイミングよりも攪拌スクリューの駆動開始タイミングを早くすることによって、トナー補給可能時間を十分確保することが可能となる。これによって、トナー補給可能時間が短くなってしまうことによる不具合を回避しつつ、トナー濃度を適正な範囲内に制御することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施の形態１〜３に係る画像形成装置を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態１〜３に係る現像装置を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態１〜３に用いられているインダクタンス検知センサーの検知出力とトナー濃度の関係を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１〜３に係る制御の流れを説明するフローチャートである。
【図５】画像形成モードを切り替えた場合に、従来の制御方法を実施したときのインダクタンス検知センサー出力とトナー濃度の推移を示した図である。
【図６】画像形成モードを切り替えた場合に、本発明の制御方法を実施したときのインダクタンス検知センサー出力とトナー濃度の推移を示した図である。
【図７】インダクタンス検知センサーの出力値とその初期濃度基準値との差分の大きさによって攪拌スクリューの周速度を変化させることを説明する図である。
【図８】インダクタンス検知センサーの出力値がその初期濃度基準値よりも所定値以上、大きかった場合における攪拌スクリューの周速度調整方法を説明する図である。
【図９】インダクタンス検知センサーの出力値がその初期濃度基準値よりも所定値以上、小さかった場合における攪拌スクリューの周速度調整方法を説明する図である。
【図１０】従来の現像装置における現像スリーブと攪拌スクリューの駆動制御方法及びトナーの補給可能時間について説明する図である。
【図１１】攪拌スクリューの周速度調整を行った場合の現像スリーブと攪拌スクリューの駆動制御方法及びトナーの補給可能時間について説明する図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る攪拌スクリューの駆動制御方法を用いたときの現像スリーブと攪拌スクリューの駆動制御方法及びトナーの補給可能時間について説明する図である。
【符号の説明】
【００８９】
２      感光ドラム
２１      現像スリーブ
２２      マグネット
２３      層厚規制ブレード
２７，２８  攪拌手段
３      一次帯電器
４      現像装置
５      転写帯電器
６      クリーニング装置
７      露光装置
８      転写ベルト
１３      定着装置
【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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【図１２】
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