(57)【要約】【課題】  現像装置内のトナー濃度を印刷パターンによらず安定化させることができ、トナー帯電量のばらつきによる印刷画像の濃度ムラの発生を抑制することが可能な現像装置及び当該現像装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  導電性支持体上に形成された感光層を備える静電潜像担持体と、静電潜像担持体上に形成された静電潜像にトナーを含む現像剤を供給することでトナー画像を形成させる現像剤担持体と、回転軸と当該回転軸周面に形成された羽根部材とを備え、現像剤担持体に現像剤を回転搬送する現像剤搬送部材と、現像剤搬送部材による搬送中途のトナー濃度を検出するトナー濃度検出部材と、羽根部材の回転間隔で印刷領域を分割し、分割された領域ごとにトナー消費量を算出するトナー消費量演算部と、トナー消費量算出部による算出結果に基づき現像剤搬送部材に現像剤を供給する現像剤供給部材とを備えた現像装置及び画像形成装置。【選択図】  図１
2017156488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持体上に形成された感光層を備える静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像にトナーを含む現像剤を供給することでトナー画像を形成させる現像剤担持体と、
回転軸と当該回転軸周面に形成された羽根部材とを備え、前記現像剤担持体に前記現像剤を回転搬送する現像剤搬送部材と、
前記現像剤搬送部材による搬送中途のトナー濃度を検出するトナー濃度検出部材と、
前記羽根部材の回転間隔で印刷領域を分割し、分割された領域ごとにトナー消費量を算出するトナー消費量演算部と、
前記トナー消費量算出部による算出結果に基づき前記現像剤搬送部材に現像剤を供給する現像剤供給部材とを備えること
を特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナー消費量演算部による算出結果と前記トナー濃度検出部による検出結果との差分から前記現像剤供給部材の動作時間を設定する制御部を備えること
を特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤供給部材は前記制御部による制御に基づき開閉するシャッター部材を備えること
を特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記印刷領域の分割は、前記羽根部材の回転間隔、回転速度、及び前記静電潜像担持体の回転速度により可変であること
を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の現像装置と、
前記現像装置により形成された前記トナー画像を記録媒体に転写させる転写装置と、
前記記録媒体に転写された前記トナー画像を定着させる定着装置と備えること
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、プリンタ、ＦＡＸ又は複合機等の電子写真記録方式の現像装置及び当該現像装置を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、現像剤としてキャリアとトナーとから成る２成分現像剤を用いた現像方式を採用する画像形成装置においては、トナーの消費量を検出する手段として、透磁率を用いたトナー濃度センサを用いるものがある。
【０００３】
一般的に、トナー濃度センサの検出位置は、供給されたトナーが攪拌、搬送された後に検出できるように、トナー供給口から離れた位置に設定されている。そのため、トナー濃度センサにより検出されたトナー濃度とトナー供給口近傍のトナー濃度には差異が生じる。そこで、印刷開始前に印刷画像から消費されるトナー量を推測し、補正を加えることで安定したトナー濃度を実現し、画像濃度の変化を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０３８５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では印刷画像のページ全体に対して概算されたトナー消費量に基づき補正が行われるため、例えば、部分的に継続する印刷領域が存在するといったように、印刷パターンによっては部分的にトナー供給過多、供給不足が発生することがあった。その結果、トナー濃度が変化したことによるトナー帯電量にばらつきが生じ、印刷画像に濃度ムラが発生することがあった。
【０００６】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、現像装置内のトナー濃度を印刷パターンによらず安定化させることができ、トナー帯電量のばらつきによる印刷画像の濃度ムラの発生を抑制することが可能な現像装置及び当該現像装置を備えた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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る現像装置は、導電性支持体上に形成された感光層を備える静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像にトナーを含む現像剤を供給することでトナー画像を形成させる現像剤担持体と、回転軸と当該回転軸周面に形成された羽根部材とを備え、前記現像剤担持体に前記現像剤を回転搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤搬送部材による搬送中途のトナー濃度を検出するトナー濃度検出部材と、前記羽根部材の回転間隔で印刷領域を分割し、分割された領域ごとにトナー消費量を算出するトナー消費量演算部と、前記トナー消費量算出部による算出結果に基づき前記現像剤搬送部材に前記現像剤を供給する現像剤供給部材とを備えることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記記載の現像装置と、現像装置と、前記現像装置により形成された前記トナー画像を記録媒体に転写させる転写装置と、前記記録媒体に転写された前記トナー画像を定着させる定着装置と備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現像装置内のトナー濃度を印刷パターンによらず安定化させることができ、トナー帯電量のばらつきによる印刷画像の濃度ムラの発生を抑制することが可能な現像装置及び当該現像装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の構成を説明する概略図である。
【図２】本実施形態に係る画像形成部の構成を説明する概略図である。
【図３】図２の３−３'断面図である。
【図４】本実施形態に係る画像形成装置の制御構成を説明する機能ブロック図である。
【図５】本実施形態に係る印刷領域の分割方法を説明する図である。
【図６】本実施形態に係る現像剤供給制御方法を説明するフローチャートである。
【図７】本実施形態における評価方法を説明する図である。
【図８】本実施形態における評価結果を説明する図である。
【図９】本発明に適用可能な現像剤の他の形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の構成を説明する概略図である。本実施形態に係る画像形成装置１は、電子写真方式によって記録媒体Ｐ上に画像を形成する装置であり、ここではモノクロプリンタの一例として説明する。画像形成装置１は、給紙カセット１２を始点としスタッカ２６を終点とする略Ｓ字状に形成された媒体搬送経路Ｓに沿って、画像形成部１０と、転写ローラ３０と、定着器４０とを備える。
【００１３】
給紙カセット２０は、内部に記録媒体Ｐを堆積した状態で収納し、画像形成装置１下部に着脱自在に装着されている。そして、給紙カセット２０上部に設けられたホッピングローラ１３は、給紙カセット２０に収納された記録媒体Ｐをその最上部から１枚ずつ取り出して媒体搬送経路Ｓに繰り出す。
【００１４】
媒体搬送経路Ｓ上に設けられた搬送ローラ１４ａ，１４ｂは、ホッピングローラ１３から繰り出された記録媒体Ｐの斜行を矯正するとともに、記録媒体Ｐを画像形成部１０に搬送する。
【００１５】
画像形成部１０は、像担持体としての感光体ドラム５を備え、感光体ドラム５表面上にトナー画像を形成する。この画像形成部１０の構成については後述する。
【００１６】
転写ローラ３０は、図中矢印（ｇ）方向に回転しながら、画像形成部１０の感光体ドラム５表面上に形成されたトナー画像を記録媒体Ｐに転写する。転写ローラ３０は導電性ゴム等で形成され、感光体ドラム５に対向して接触するように配置される。転写ローラ３０は後述する転写用電源３０ｖから印加された、トナーとは逆極性のバイアス電圧により、感光体ドラム５表面で現像されたトナー画像を記録媒体Ｐに転写させる。
【００１７】
定着器４０は、画像形成部１０以降の媒体搬送経路Ｓ下流側に配置されており、加熱ローラ４１、バックアップローラ４２、及び図示せぬ温度センサ等を備える。加熱ローラ４１は、例えば、アルミニウム等からなる中空円筒状の芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡ（テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブを被服することによって形成されている。そして、その芯金内には、例えば、ハロゲンランプ等の加熱ヒータ４３が設けられている。バックアップローラ４２は、例えば、アルミニウム等からなる芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡを被覆した構成であり、加熱ローラ４１との間に圧接部が形成されるように配置されている。加熱ローラ４１、バックアップローラ４２は、後述する定着制御部４０ｓの制御に基づき回転する。図示せぬ温度センサは、加熱ローラ４１の表面温度検出手段であり、加熱ローラ４１の近傍に非接触で配置されている。画像形成部１０において形成されたトナー画像が転写された記録媒体Ｐが所定の温度に維持された加熱ローラ４１とバックアップローラ４２とから形成される圧接部を通過することにより、記録媒体Ｐ上のトナーに熱、及び圧力が付与され、当該トナーは溶融し、トナー画像が定着される。
【００１８】
搬送ローラ１５ａ，１５ｂは定着器４０においてトナー画像が定着された記録媒体Ｐを装置外筐を利用して形成されたスタッカ１６に排出する。
【００１９】
次に、本実施形態に係る画像形成部１０について説明する。図２は、本実施形態に係る画像形成部１０の構成を説明する概略図である。また、図３は、図２の３−３'断面図であり、現像収容器１０１の構成を概略的に説明する図である。画像形成部１０は、感光体ドラム５と、帯電装置として帯電ローラ６と、露光装置７と、現像装置１００と、クリーニング装置としてのクリーニングブレード１１とを備える。
【００２０】
感光ドラム５は、例えば、導電性支持体としてのアルミ素管上に、電荷発生層、膜電荷輸送層を順次積層させた有機系感光体であり、露光装置７から照射された照射光に基づく静電潜像を形成する。なお、感光体ドラム５には図示せぬ駆動用ギアが設けられている。
【００２１】
帯電ローラ６は、例えば、導電性支持体としてのアルミニウム素管上に、半導電性エピクロロヒドリンゴム層を被覆したものであり、後述する帯電電圧電源６ｖから印加されたバイアス電圧により感光体ドラム５表面を一様均一に帯電させる。
【００２２】
露光装置７は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）発光素子とレンズアレイとを有するＬＥＤヘッドである。露光装置７は、後述するヘッド駆動制御部７ｓによる制御に基づき該ＬＥＤ発光素子が点灯することにより照射された照射光が感光体ドラム５表面に結像する位置となるように配置されている。
【００２３】
クリーニングブレード１１は、例えば、ポリウレタン製のゴム部材からなるブレード部材を有し、感光体ドラム５の回転軸方向に沿って平行に配置され、その先端部が感光体ドラム５表面に当接するように、その根元部分が剛性の高い支持基板に取り付けられて固定されている。クリーニングブレード１１は、感光体ドラム５表面に残留するトナーを掻き取ることで、感光体ドラム５表面をクリーニングする。
【００２４】
現像装置１００は、トナーＴを含む現像剤Ｄを用いて感光体ドラム５表面上に形成された静電潜像を現像する。本実施形態に係る現像剤Ｄは、結着樹脂と内部添加剤として帯電制御剤、離型剤、着色剤、外部添加剤等からなるトナーＴと、磁性を有る粉体から構成される磁性キャリアＣとを所望の割合で混合したものである。
【００２５】
このような現像装置１００は、現像剤Ｄを収容する現像剤収容器１０１と、現像剤担持体としての現像スリーブ１０６と、層規制部材としてのドクターブレード１０７と、トナー濃度検出部材としてのトナー濃度センサ１０８と、現像剤供給シャッター１０９とを備える。
【００２６】
現像剤収容器１０１は、図２及び図３に示すように、第１の現像剤搬送路１０２ａと、第２の現像剤搬送路１０３ａと、仕切り板部材１０４と、現像剤供給口１０５とを備える。第１の現像剤搬送路１０２ａと、第２の現像剤搬送路１０３ａとは現像剤Ｄを搬送するための通路であり、後述する現像スリーブ１０６の図３中ｘ軸方向で示す長手方向に沿って延在する。第１の現像剤搬送通路１０２ａはその内部の現像剤Ｄが現像スリーブ１０６に供給されるように、現像スリーブ１０６に隣接して配置される。一方、第２の現像剤搬送路１０３ａは第１の現像剤搬送路１０２ａに対して現像スリーブ１０６の反対側に配置される。仕切り板部材１０４は、現像スリーブ１０６の長手方向に沿って延在し、第１の現像剤搬送路１０２ａと、第２の現像剤搬送路１０３ａとを仕切る。仕切り板部材１０４の両端付近には、第１の現像剤搬送路１０２ａと、第２の現像剤搬送路１０３ａとを連通させる開口部１０４１、１０４２がそれぞれ形成されている。
【００２７】
現像剤攪拌・搬送部材としての現像剤搬送スクリュー１０２、１０３は、現像剤収容器１０１内に収容された現像剤Ｄを攪拌しながら搬送して、現像剤収容器１０１内の第１の現像剤搬送路１０２ａ、開口部１０４１、第２の現像剤搬送路１０３ａ、開口部１０４２からなる循環路を循環させる。図３に示す例においては、現像剤搬送スクリュー１０２、１０３は、現像剤Ｄを図中矢印（ｋ）、（ｍ）、（ｈ）、（ｌ）の順で示される方向に循環させる。
【００２８】
具体的には、現像剤搬送スクリュー１０２は、第１の現像剤搬送路１０２ａ内部に配置されている。現像剤搬送スクリュー１０２は、第１の現像剤搬送路１０２ａに沿って延在する回転軸１０２１と、第１の現像剤搬送路１０２ａ内において回転軸１０２１の周囲に形成された羽根部材１０２２とを備える。回転軸１０２１の長手方向両端部は現像剤収容器１０１に回転可能に軸支されており、図示せぬ駆動用ギアを介して付与された駆動力により回転し、現像剤Ｄを図中（ｋ）方向に回転搬送する。
【００２９】
現像剤搬送スクリュー１０３は、第２の現像剤搬送路１０３ａ内部に配置されている。現像剤搬送スクリュー１０３は、第２の現像剤搬送路１０３ａに沿って延在する回転軸１０３１と、第２の現像剤搬送路１０３ａ内において回転軸１０３１の周囲に形成された羽根部材１０３２とを備える。回転軸１０３１の長手方向両端部は現像剤収容器１０１に回転可能に軸支されており、図示せぬ駆動用ギアを介して付与された駆動力により回転し、現像剤Ｄを図中（ｈ）方向に回転搬送する。
【００３０】
現像剤供給口１０５は、現像剤供給シャッター１０９を介して供給されたトナーＴを現像剤収容器１０１に供給するために形成された開口部である。
【００３１】
現像スリーブ１０６は、現像剤Ｄを担持し、感光体ドラム５表面上に形成された静電潜像をトナーＴにより現像し、トナー画像を形成させる。具体的には、現像スリーブ１０６は、図中ｘ軸方向で示す感光体ドラム５の長手方向に沿って延在する円筒状の部材である。なお、本実施形態においては、現像スリーブ１０６は、感光体ドラム５に対し、所定のギャップ（ここでは４５０μｍ）を空けて対向配置されている。現像スリーブ１０６は、図示せぬ駆動用ギアを有し、この駆動ギアに付与される駆動力により図２中矢印（ｃ）方向に回転する。現像スリーブ１０６は、例えば、表面がブラスト処理された金属パイプから構成され、その内部には、現像スリーブ１０６表面に所定の磁束密度分布を生じさせるための磁性体が配置されている。
【００３２】
ドクターブレード１０７は、現像スリーブ１０６上の現像剤Ｄの層厚を規制して、現像スリーブ１０６表面上に現像剤Ｄの薄層を形成させる。ドクターブレード１０７は、現像スリーブ１０６の回転方向（ｃ）における現像剤収容器１０１の下流側かつ感光体ドラム５の上流側に、現像スリーブ１０６と対向するように配置されている。現像スリーブ１０６とドクターブレード１０７との間には所定のギャップ（ここでは４５０μｍ）が設けられている。ドクターブレード１０７は、例えば、ステンレス等の金属板を折り曲げ加工して形成することができる。
【００３３】
トナー濃度センサ１０８は、現像剤収容器１０１内の現像剤Ｄのトナー濃度を検出する。本実施形態に課からトナー濃度センサ１０８は透磁率検出型のセンサであり、現像剤収容器１０１内の現像剤Ｄの透磁率を測定することでトナー濃度を検出する。
【００３４】
現像剤供給シャッター１０９は、現像剤カートリッジ１１０からトナーＴを供給する際に図２中矢印（ｆ）方向に開閉するシャッター部材である。現像剤供給シャッター１０９には図示せぬクラッチが設けられており、後述する現像剤供給シャッター駆動制御部１０９ｓによる制御に基づき開閉可能となるように構成されている。
【００３５】
ところで、現像装置１００には現像剤供給シャッター１０９を介して未使用のトナーＴを供給するための現像剤カートリッジ１１０が着脱自在に装着されている。現像剤カートリッジ１１０は現像剤収納部１１１に未使用のトナーＴを収納し、現像剤供給シャッター１０９の開動作に伴いトナーＴを供給することが可能となるように底部に開口部１１２が形成されている。
【００３６】
なお、図２では、現像剤カートリッジ１１０の現像剤収容部１１１に収容される現像剤がトナーＴのみである形態が示されているが、これに限らず、例えば図９に示すように、トナーＴ及びキャリアＣからなる現像剤Ｄを未使用の現像剤として現像剤カートリッジ１１０の現像剤収容部１１１に収容し、現像装置１００に供給する形態としてもよい。この場合、例えば、劣化したキャリアを含む現像剤を破棄し、新規キャリアを含む現像剤を新たに補充する、所謂、トリクル現像方式の装置にも適用することが可能である。
【００３７】
次に、本実施形態に係る画像形成装置１の制御構成について図４の機能ブロック図を用いて説明する。なお、ここでの説明においては、既に説明した構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
図４に示すように、画像形成装置１は、インターフェイス制御部１８と、受信メモリ１９と、画像データ編集メモリ２０と、操作部２１と、センサ群２２と、印刷制御部２３と、トナー濃度センサ制御部２４と、高圧電源制御部２５ｓと、現像剤供給シャッター駆動制御部１０９ｓと、ヘッド駆動制御部７ｓと、定着制御部４０ｓと、搬送モータ制御部２６ｓと、駆動制御部２７ｓと、駆動伝達部２８とを備える。
【００３９】
インターフェイス制御部１８は、図示せぬ上位装置から送信された印刷データや制御コマンド等を受信するインターフェイス制御部である。
【００４０】
受信メモリ１９は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置を備え、上位装置から送信され、インターフェイス制御部１８を介して受信した印刷データ等を一時的に記憶する。
【００４１】
画像データ編集メモリ２０は、例えば、ＲＡＭやＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置を備え、受信メモリ１９に記憶された印刷データを取得するとともに、当該印刷データを編集処理することによって形成された画像データであるイメージデータを記憶する。
【００４２】
操作部２１は、例えば、タッチパネルや各種スイッチ等の情報入力手段と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の情報表示手段とを備え、ユーザによる情報入力の受け付けや画像形成装置１の装置状態を表示する。
【００４３】
センサ群２２は、例えば、用紙位置検出センサ、温湿度センサ、印刷濃度センサ、トナー残量検知センサ等の各種センサを備え、画像形成装置１の動作状態を監視する。
【００４４】
印刷制御部２３は、例えば、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ、各種入出力ポート、タイマ等を備え、インターフェイス制御部１８を介して受信した印刷データや制御コマンドに基づき、画像形成装置１全体を統括的に制御することで印刷動作を実行する。
【００４５】
トナー濃度センサ制御部２４は、トナー濃度センサ１０８の感度を調節するためのトナー濃度センサ制御電圧の制御を行う。
【００４６】
高圧電源制御部２５ｓは、印刷制御部２３からの指示に基づき、画像形成装置１を構成する各部材に印加される電圧（バイアス電圧）を制御する。
【００４７】
帯電電圧電源６ｖは、高圧電源制御部２５ｓから指示されたバイアス電圧を帯電ローラ６に印加する。現像スリーブ電源１０６ｖは、高圧電源制御部２５ｓから指示されたバイアス電圧を現像スリーブ１０６に印加する。ドクターブレード電圧電源１０７ｖは、高圧電源制御部２５ｓから指示されたバイアス電圧をドクターブレード１０７に印加する。転写電圧電源３０ｖは、高圧電源制御部２５ｓから指示されたバイアス電圧を転写ローラ３０に印加する。
【００４８】
現像剤供給シャッター駆動制御部１０９ｓは、トナー濃度センサ１０８によって検出されたトナー濃度に基づき現像剤供給シャッター１０９の開閉動作を制御することによって、現像剤Ｄの供給動作を制御する。
【００４９】
ヘッド駆動制御部７ｓは、画像データ編集メモリ２０に記憶されたイメージデータを露光装置７に出力し、露光装置７が備えるＬＥＤヘッドの駆動を制御する。
【００５０】
定着制御部４０ｓは、定着器４０が備える図示せぬ温度センサが検出した加熱ローラ４１の表面温度の検出結果に基づき、加熱ヒータ４３に印加する電圧を制御することで、加熱ローラ４１の表面温度を所定の定着温度に維持する。
【００５１】
搬送モータ制御部２６ｓは、用紙搬送モータ２６の駆動を制御し、ホッピングローラ１３、搬送ローラ１４ａ，１４ｂ及び搬送ローラ１５ａ，１５ｂを回転・停止させることで記憶媒体Ｐの搬送を制御する。
【００５２】
駆動制御部２７ｓは、感光体ドラム５を動作させるための駆動モータ２７の駆動を制御する。
【００５３】
駆動伝達部２８は、駆動モータ２７の駆動によって動作した感光体ドラム５を介して帯電ローラ６、現像スリーブ１０６、現像剤搬送スクリュー１０２、１０３、及び現像剤供給シャッター１０９に対して駆動力を伝達する伝達部材である。
【００５４】
トナー消費量演算部２９は、次図で説明するそれぞれの印刷領域において消費されるトナー消費量を演算する。
【００５５】
ここで、本実施形態に係る印刷領域の分割方法について図５を用いて説明する。図５に示すＬｗ［ｍｍ］は、現像剤搬送スクリュー１０２の羽根部材１０２２の回転間隔（スパイラルピッチ）の値を表している。Ｌｈ［ｍｍ］は、現像剤搬送スクリュー１０２の回転速度ωｓｐ［ｍｍ／ｓｅｃ］、感光体ドラム５の回転速度ωｏｐｃ［ｍｍ／ｓｅｃ］から以下の式で算出される値であり、現像剤搬送スクリュー１０２が１回転する間に現像剤Ｄが進む距離である。
Ｌｈ＝Ｌｗ＊ωｏｐｃ／ωｓｐ
【００５６】
そして、現像剤領域（ｆ１）〜（ｆ１０）は、現像剤搬送スクリュー１０２の回転間隔、現像剤領域（ｒ１）〜（ｒ１０）は、現像剤搬送スクリュー１０３の回転間隔で分割した領域を表している。前述したように、図中−ｘ軸に沿った（ｋ）方向は、現像剤搬送スクリュー１０２により現像剤Ｄが搬送される方向であり、図中ｘ軸に沿った（ｈ）方向は、現像剤搬送スクリュー１０３により現像剤Ｄが搬送される方向を表している。また、図中ｙ軸に沿った（ｉ）方向は記録媒体Ｐの搬送方向を表している。
【００５７】
そして、印刷領域Ｍ［ｉ，ｊ］（本実施形態においては、ｉ＝８，ｊ＝１０）は、上記Ｌｗ×Ｌｈの面積で分割した領域を表し、それぞれの領域で消費されるトナー量を消費量ｍ（ｉ，ｊ）とする。本実施形態では、印刷領域Ｍを８×１０の領域に分割しているが、この分割数は、現像剤搬送スクリュー１０２の回転間隔、及び回転速度ωｓｐ、感光体ドラム５の回転速度ωｏｐｃにより可変とすることができる。
【００５８】
次に、上記構成を備えた本実施形態に係る画像形成装置１の動作について図１乃至図４を用いて説明する。
【００５９】
まず、パーソナルコンピュータ等の図示せぬ上位装置から送信された印刷命令を意味する制御コマンドを受信すると、印刷制御部２３は、駆動制御部２７ｓを介して駆動モータ２７を駆動させ、感光体ドラム５を図２中矢印（ｂ）方向に一定周速度で回転させる。
【００６０】
感光体ドラム５の回転が駆動伝達部２８を介して伝達され、図示せぬギア列によって現像スリーブ１０６が図２中矢印（ｃ）方向、現像剤搬送スクリュー１０２が図２中矢印（ｅ）方向、現像剤搬送スクリュー１０３が図２中矢印（ａ）方向、帯電ローラ６が図２中矢印（ｄ）方向にそれぞれ回転する。
【００６１】
感光体ドラム５表面に接触若しくは圧接して設けられた帯電ローラ６は、帯電電圧電源６ｖにより印加されたバイアス電圧に基づき、当該感光体ドラム５表面を一様均一に帯電させる。
【００６２】
次に、露光装置７はイメージデータに基づく照射光を感光体ドラム５表面に照射することにより、静電潜像を形成させる。そして、後述する現像装置１００は、静電潜像にトナーを供給することによりトナー画像を現像する。
【００６３】
トナー画像の現像タイミングに応じて、搬送ローラ１４ａ，１４ｂは給紙カセット１２から給紙された記録媒体Ｐを画像形成部１０に搬送する。
【００６４】
感光体ドラム５に対向して設けられた転写ローラ３０には転写電圧電源３０ｖからバイアス電圧が印加されている。転写ローラ３０は、感光体ドラム５への記憶媒体Ｐの到達タイミングい合わせてトナー画像を記録媒体Ｐに転写させる。トナー画像が転写された記録媒体Ｐは定着器４０に搬送される。
【００６５】
加熱ローラ４１から付与される熱によりトナーが溶融され、さらに、加熱ローラ４１とバックアップローラ４２とから形成される圧接部において圧接されることにより、トナー画像は記録媒体Ｐ上に定着される。トナー画像が定着された記録媒体Ｐは、搬送ローラ１５ａ，１５ｂによりスタッカ２６に排出され、一連の印刷動作は終了する。なお、感光体ドラム５表面には記録媒体Ｐに転写されなかった若干量のトナーが残留する場合があるが、この残留トナーは、クリーニングブレード１１によって除去される。表面がクリーニングされた感光体ドラム５は繰り返して利用される。
【００６６】
ここで、本実施形態に係る現像装置１００の動作について図２乃至図４を用いて説明する。
【００６７】
前述したように、印刷制御部２３は、駆動制御部２７ｓを介して駆動モータ２７を駆動させ、感光体ドラム５を図２中矢印（ｂ）方向に一定周速度で回転させる。
【００６８】
感光体ドラム５の回転が駆動伝達部２８を介して伝達され、図示せぬギア列によって現像スリーブ１０６が図２中矢印（ｃ）方向、現像剤搬送スクリュー１０２が図２中矢印（ｅ）方向、現像剤搬送スクリュー１０３が図２中矢印（ａ）方向、現像剤供給シャッター１０９が図２中矢印（ｆ）方向にそれぞれ回転する。
【００６９】
現像剤供給シャッター１０９は、現像剤供給シャッター駆動制御部１０９ｓからの指示に基づき、図示せぬクラッチを動作させ、所望量のトナーＴを現像剤カートリッジ１１０から供給する。現像装置１００内の現像剤収容器１０１に収容されている現像剤Ｄと現像剤供給口１０５を介して供給されたトナーＴとは、第２の現像剤搬送経路１０３ａ内部に配置された現像剤搬送スクリュー１０３により混合、攪拌されながら所定のトナー濃度を示す現像剤Ｄとして調整され、第１の現像剤搬送経路１０２ａに搬送される。
【００７０】
第１の現像剤搬送経路１０２ａ内に搬送された現像剤Ｄは、現像スリーブ１０６の磁力により現像剤搬送スクリュー１０２から現像スリーブ１０６へ汲み上げられる。汲み上げられた現像剤Ｄは、現像スリーブ１０６上の適当な磁束密度によって磁気穂を形成し、ドクターブレード１０７により適切な長さに穂切りされる。なお、本実施形態においては、現像スリーブ１０６とドクターブレード１０７とのそれぞれには−５０Ｖの同電位が印加されているが、これに限らず、現像剤Ｄの穂切り時に電位差を設けることも可能である。
【００７１】
ドクターブレード１０７によって穂切りされた現像剤Ｄは、現像スリーブ１０６の図２中矢印（ｃ）方向への回転に伴い、感光体ドラム５との対向部へと至る。そして、キャリアとの摩擦等により負帯電したトナーＴは、感光体ドラム５表面に形成された静電潜像に対応して現像され、当該感光体ドラム５表面上にトナー画像が形成される。そして、現像スリーブ１０６と感光体ドラム５の対向部を通過した磁気穂は再び現像装置１００内に回収され、現像スリーブ１０６から剥離するように分布された磁力により現像剤Ｄは再び第１の現像剤搬送路１０２ａ内に回収される。
【００７２】
次に、本実施形態に係るトナー消費量の演算方法について図５を再度用いて説明する。図５に示すように、例えば、時間ｔ＝ｔ０のとき、現像剤領域（ｆ７）に存在していた現像剤Ｄは、現像剤搬送スクリュー１０１が１回転した時間ｔ＝ｔ１のとき、印刷領域Ｍ［１，７］で消費量ｍ［１，７］のトナーＴが消費され、現像剤領域（ｆ６）に移動する。さらに、時間ｔ＝ｔ２のとき、印刷領域Ｍ［２，６］において消費量ｍ［２，６］のトナーＴが消費され現像剤領域（ｆ５）へ移動する。本実施形態においては、上記動作を繰り返すごとに現像剤搬送スクリュー１０２の１回転毎の現像剤Ｄのトナー消費量を見積もる。ここで、印刷領域毎のトナー消費量ｍ［ｉ，ｊ］は、露光装置７が対応する印刷領域Ｍ［ｉ，ｊ］の領域に静電潜像を形成するために発光した回数Ｎｃｎｔ［ｉ，ｊ］（以下、ドットカウントと称する）とドットカウントに対するトナー消費量の係数αから、以下の式で求めることができる。
ｍ［ｉ，ｊ］＝α＊Ｎｃｎｔ［ｉ，ｊ］
【００７３】
次に、本実施形態に係る現像剤供給制御方法について図６のフローチャートを用いて説明する。
【００７４】
まず、ステップＳ１０において、トナー消費量演算部２９は、現像剤領域（ｆ１）のトナー消費量ｍｃを算出する。続いて、印刷制御部２３はトナー消費量演算部２９が算出したトナー消費量ｍｃに相当するトナーＴを供給するため、現像剤供給シャッター１０９を開放する時間Ｔｓを決定する（ステップＳ１１）。
【００７５】
そして、印刷制御部２３は現像剤供給シャッター駆動制御部１０９ｓを制御することにより現像剤供給シャッター１０９を開放させトナーＴを供給させる。
【００７６】
現像剤領域（ｒ１０）において、現像剤供給シャッター１０９を介して供給されたトナーＴは、現像剤搬送スクリュー１０３により攪拌、搬送され所定のトナー濃度を示す現像剤Ｄとして現像剤領域（ｒ２）に到達する。現像剤領域（ｒ２）において、トナー濃度センサ１０８は、実際のトナー濃度Ｖｍｅｓを検出する（ステップＳ１２）。
【００７７】
そして、印刷制御部２３は、トナー濃度センサ１０８により検出されたトナー濃度Ｖｍｅｓと予め設定された設定値Ｖｔｇｔとの差分（Ｖｄｆｆ）から現像剤供給シャッター１０９の開放時間の補正値ｄＴｓを算出する（ステップＳ１３、ステップＳ１４）。
【００７８】
印刷制御部２３は算出した補正値ｄＴｓを一時的にＲＡＭ等もメモリに保存する（ステップＳ１５）。そして、現像剤領域（ｒ２）に存在する現像剤Ｄが再び現像剤領域（ｆ１）に到達した段階で、印刷制御部２３は、現像剤領域（ｆ１０）〜（ｆ１）までに消費されたトナー消費量から現像剤供給シャッター１０９の開放時間Ｔｓ、さらにメモリに保存した補正値ｄＴｓを加えることにより現像剤供給シャッター１０９の開放時間Ｔｏｐｎ＝Ｔｓ＋ｄＴｓを決定し（ステップＳ１６）、現像剤供給シャッター１０９を開放させトナーＴを供給させる。
【００７９】
前述したように、現像剤供給シャッター１０９を介して供給されたトナーＴは、現像剤Ｄとして現像剤搬送スクリュー１０２、１０３の駆動により第１の現像剤搬送路１０２ａ及び第２の現像剤搬送経路１０３ａからなる循環路を循環することになる。この場合、現像剤Ｄは、攪拌され、均されながら搬送されるため、現像剤Ｄの搬送速度は均一ではなく、搬送速度には分布が生じる。また、例えば、トナーＴが供給された際には、現像剤供給シャッター１０９（現像剤供給口）の略直下の位置である現像領域（ｒ１０）においては局所的に現像剤Ｄの嵩が高くなり、第１の現像剤搬送路１０２ａ及び第２の現像剤搬送経路１０３ａからなる循環路内において現像剤Ｄの濃度分布が生じることがある。
【００８０】
本実施形態においては、現像剤搬送スクリュー１０２、１０３の回転間隔で分割した領域毎にトナー消費量を算出し、これを現像剤供給シャッター１０９の開放時間の決定に用いるため、部分的なトナー供給過多、供給不足の発生を抑制することができ、ページ単位でのドットカウント値に応じて現像剤供給量を決定する従来技術よりも、精度よく現像剤供給を行うことができる。
【００８１】
最後に、本実施形態における評価方法及び評価結果について図７及び図８を用いて説明する。
【００８２】
トナー濃度８％に調整した現像剤Ｄを現像装置１００に封入し、図１で示した画像形成装置１を用い、印刷速度（＝感光体ドラム線速＝通紙速度）２００［ｍｍ／ｓ］でＡ４標準紙（例えば、株式会社沖データ社製エクセレントホワイト紙、坪量＝８０［ｇ／ｍ２］）を横方向送りとし、図７に示す印刷パターンを順に印刷した。そして、３枚面の画像中央の位置において現像装置１００を停止させ、現像装置１００内の現像剤Ｄのトナー濃度を実測した。なお、図７に示した１枚目は、現像剤搬送スクリューの羽根部材の回転間隔（Ｌｗ）、現像剤搬送スクリューが１回転する間に現像剤Ｄが進む距離（Ｌｈ）の２倍の長さの印刷パターンである。
【００８３】
図８は、評価結果を表すグラフである。比較例１は現像剤を補給しない場合、比較例２はページ単位（１枚当たり）におけるトナー消費量に基づき現像剤供給量を決定し現像剤供給を行った結果である。
【００８４】
比較例１では、現像剤が供給されていないため、現像装置内におけるトナー濃度にばらつきが生じている。現像剤を供給した比較例２では、現像剤は供給されているものの、トナーが消費されていない領域ではトナー濃度が十分であるにもかかわらず現像剤が供給されているため、局所的にトナー濃度が上昇している箇所が存在している。また、トナー消費量が最も多い領域においては、消費されたトナー量に対して現像剤供給量が不足し、局所的にトナー濃度が低下する箇所も存在している。
【００８５】
これに対して、本実施形態では、現像剤搬送スクリュー１０２、１０３の回転間隔で分割した領域毎に適切な現像剤が供給されるため、現像装置内におけるトナー濃度は略均一となっている。
【００８６】
以上のように、本実施形態によれば、搬送される現像剤のトナー濃度を印刷パターンによらず安定化させることができ、その結果、部分的な濃度ムラ、カブリ、汚れ等の発生を防ぐことが可能であるため、良好な画像品質を得ることができる。
【００８７】
本発明の実施形態の説明では、現像装置を１台備えたモノクロプリンタを例にして説明したが、これに限定されず、現像装置を複数有するカラープリンタ等にも本発明は適用可能である。また、画像形成装置としてＭＦＰ、ファックス、又は複合機等に対しても本発明は適用可能である。また、現像装置として、例えば、劣化した現像剤を新しい現像剤に入れ替えるために過剰な現像剤を排出するトリクル現像方式を採用する現像装置に対しても本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１  画像形成装置
５  感光体ドラム
６  帯電ローラ
６ｖ  帯電電圧電源
７  露光装置
７ｓ  ヘッド駆動制御部
１０  画像形成部
１１  クリーニングブレード
１２  給紙カセット
１３  ホッピングローラ
１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ  搬送ローラ
１６  スタッカ
１８  インターフェイス制御部
１９  受信メモリ
２０  画像データ編集メモリ
２１  操作部
２２  センサ群
２３印刷制御部
２４  トナー濃度センサ制御部
２５ｓ  高圧電源制御部
２６  用紙搬送モータ
２６ｓ  搬送モータ制御部
２７  駆動モータ
２７ｓ  駆動モータ制御部
２８  駆動伝達部
２９  トナー消費量演算部
３０  転写ローラ
３０ｖ  転写電圧電源
４０  定着器
４１  加熱ローラ
４２  バックアップローラ
４３  加熱ヒータ
１００  現像装置
１０１  現像剤収容器
１０２  現像剤搬送スクリュー
１０２１  回転軸
１０２２  羽根部材
１０２ａ  第１の現像剤搬送路
１０３  現像剤搬送スクリュー
１０３１  回転軸
１０３２  羽根部材
１０３ａ  第２の現像剤搬送路
１０４  仕切り板部材
１０４１，１０４２  開口部
１０５  現像剤供給口
１０６  現像スリーブ
１０６ｖ  現像スリーブ電圧電源
１０７  ドクターブレード
１０７ｖ  ドクターブレード電圧電源
１０８  トナー濃度センサ
１０９  現像剤供給シャッター
１０９ｓ  現像剤供給シャッター駆動制御部
１１０  現像剤カートリッジ
１１１  現像剤収容部
１１２  開口部
【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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