(57)【要約】【課題】現像容器から現像剤を排出させて現像剤の成分を徐々に置換する構成において、現像容器内部の現像剤量の変動を正確に検知可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、現像装置４と、補給装置と、回収部４０とを備える。補給装置は、キャリアを含む現像剤を現像容器２２に補給する。現像装置４には、現像容器内部の現像剤を排出可能な排出部が設けられる。排出部の排出口３６から排出された現像剤は、保持部材によって一時的に保持されたあと、回収部によって回収される。現像容器２２からの現像剤の排出量は、保持部材から回収部に受け渡された現像剤量を検知可能な検知部によって検知される。【選択図】図２
2017156628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
トナーを含む現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体と、現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に収容された現像剤を撹拌しながら搬送して前記現像剤担持体に供給する搬送部材と、前記現像容器に収容された現像剤を排出する排出部と、を有する現像装置と、
現像剤を前記現像容器に補給する補給装置と、
前記排出部から排出された現像剤を一時的に保持する保持部材と、
前記保持部材に保持された現像剤を受け取って回収する回収部と、
前記保持部材から前記回収部に受け渡された現像剤量を検知する検知部と、
前記検知部からの検知信号に基づいて、前記現像容器内部の現像剤量が予め設定された範囲に近づくように前記補給装置による現像剤の補給量及び前記排出部からの現像剤の排出量の少なくとも一方を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記像担持体にトナー像を形成させる作像動作中に前記現像容器内部の現像剤量が予め設定された下限を下回った場合には、前記作像動作の後に、前記補給装置によって前記現像容器に現像剤を補給させる補給動作を実行する、
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記像担持体にトナー像を形成させる作像動作中に前記現像容器内部の現像剤量が予め設定された上限を上回った場合には、前記作像動作の後に、前記排出部から現像剤を排出させる排出動作を実行する、
請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
トナー像を担持する像担持体と、
トナーを含む現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体と、現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に収容された現像剤を撹拌しながら搬送して前記現像剤担持体に供給する搬送部材と、前記現像容器に収容された現像剤を排出する排出部と、を有する現像装置と、
現像剤を前記現像容器に補給する補給装置と、
前記排出部から排出された現像剤を一時的に保持する保持部材と、
前記保持部材に保持された現像剤を受け取って回収する回収部と、
前記保持部材から前記回収部に受け渡された現像剤量を検知する検知部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記保持部材は、前記排出部よりも下方に位置する保持面を有し、前記排出部から排出された現像剤を前記保持面に堆積させて保持する保持位置と、前記保持面に堆積した現像剤を前記回収部へ向けて放出する放出位置とに移動可能である、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記検知部は、前記保持部材が前記保持位置にある場合に前記保持面の上方に位置するインダクタンスセンサである、
請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記保持部材を前記保持位置へ向けて付勢し、前記保持面に堆積した現像剤量が閾値を超えた場合に前記保持部材が前記放出位置へ移動することを許容する付勢部材を備え、
前記検知部は、前記保持部材が前記保持位置から前記放出位置へと移動した回数を検知可能である、
請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記検知部は、前記保持部材の前記保持位置から前記放出位置への移動を検知可能な光学式センサである、
請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記排出部から排出された現像剤の落下経路となる案内部を備え、
前記保持部材は、前記案内部を塞ぐ前記保持位置と、前記案内部を連通させる前記放出位置との間で回動可能な板状部材であり、
前記回収部は、現像剤を回収する回収容器と、前記案内部の下方に配置され、前記保持部材から落下した現像剤を前記回収容器へ向けて搬送する回収用搬送部材とを有する、
請求項５乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像容器に設けられ、前記現像容器に収容された現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知部を備える、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記搬送部材は、回転する軸部と前記軸部の外周に形成された螺旋状の搬送フィンとを含むスクリュであり、
前記排出部は、前記搬送フィンの搬送方向下流に配置されて現像剤を堰き止める堰き止め部と、前記搬送方向において前記堰き止め部の下流に設けられ、前記堰き止め部を乗り越えた現像剤を排出する排出口とを含む、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記スクリュは、前記像担持体にトナー像を形成させる作像動作とは別に前記補給装置によって前記現像容器に現像剤が補給される場合の回転速度を、作像動作中の回転速度よりも小さく設定される、
請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記スクリュは、前記像担持体にトナー像を形成させる作像動作とは別に前記排出部から現像剤を排出する場合に、作像動作中の回転速度又は作像動作中よりも大きな回転速度で回転駆動される、
請求項１１又は１２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、電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置は、感光ドラム等の像担持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像する現像装置を備える。トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を現像に使用する現像装置は、現像容器の内部で現像剤を撹拌しながら循環搬送することで、トナーとキャリアとを摩擦帯電させる。そして、現像容器の開口部に配置された現像剤担持体に現像剤を担持させることで、現像剤担持体と像担持体との間の現像領域に帯電トナーを供給する。現像によって現像容器内部のトナーが消費される一方で、現像剤担持体に担持されたキャリアは現像容器へと回収され、再びトナーと摩擦帯電させられる。このため、長期間の使用により、キャリア表面に汚れ（スペント）が付着して、キャリアの帯電性能が徐々に低下して画像不良が生じるという問題があった。
【０００３】
そこで、従来、現像容器にトナーとキャリアとをそれぞれ補給可能に構成し、現像容器から現像剤が少量ずつ排出されるようにした現像装置が知られている（特許文献１参照）。この構成では、キャリアの補給によって現像容器内部の現像剤量が徐々に増加することを利用して、余剰となった現像剤を少量ずつ排出させる。これにより、新しく補給されるキャリアが現像容器内部のキャリアと混和される一方で、帯電性能が劣化した古いキャリアを含む余剰現像剤が排出され、キャリア全体の帯電性能が概ね一定に保たれる。
【０００４】
このように現像剤の補給だけでなく排出も行われる構成では、現像容器内部の現像剤量が常に変動することになる。現像剤量が大きく変動すると、トナー濃度の検出結果に誤差が生じるなどの不都合が生じるため、現像剤量を一定の範囲内に保持することが好ましい。そこで、特許文献２には、現像容器に設けられた磁気式のトナー濃度センサを用いて、トナー及びキャリアの補給量を制御する構成が開示されている。この構成では、現像容器内部で現像剤が循環している状態と現像剤の循環が停止している状態とでトナー濃度センサの出力が異なることを利用して、現像容器内部の現像剤量を推定し、補給すべき現像剤量を決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１００４７１号公報
【特許文献２】特開２００９−３００６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、現像容器の内部ではスクリュ等の搬送部材が現像剤を撹拌しながら搬送するため、少なくとも作像動作中は現像剤面が不規則に変動する。また、搬送部材の駆動が停止している状態においては、現像剤の偏りにより、センサの検知位置近傍における現像剤面の高さと現像容器に収容された現像剤の総量とが対応しない場合がある。このため、特許文献２のように現像容器に設けたセンサを用いて現像容器内部の現像剤量を推定する構成では、実際の現像剤量との誤差が大きくなる場合があった。
【０００７】
そこで、本発明は、現像容器から現像剤を排出させて現像剤の成分を徐々に置換する構成において、現像容器内部の現像剤量の変動を正確に検知可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、トナーを含む現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体と、現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に収容された現像剤を撹拌しながら搬送して前記現像剤担持体に供給する搬送部材と、前記現像容器に収容された現像剤を排出する排出部と、を有する現像装置と、現像剤を前記現像容器に補給する補給装置と、前記排出部から排出された現像剤を一時的に保持する保持部材と、前記保持部材に保持された現像剤を受け取って回収する回収部と、前記保持部材から前記回収部に受け渡された現像剤量を検知する検知部と、前記検知部からの検知信号に基づいて、前記現像容器内部の現像剤量が予め設定された範囲に近づくように前記補給装置による現像剤の補給量及び前記排出部からの現像剤の排出量の少なくとも一方を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の一態様に係る画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、トナーを含む現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体と、現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に収容された現像剤を撹拌しながら搬送して前記現像剤担持体に供給する搬送部材と、前記現像容器に収容された現像剤を排出する排出部と、を有する現像装置と、現像剤を前記現像容器に補給する補給装置と、前記排出部から排出された現像剤を一時的に保持する保持部材と、前記保持部材に保持された現像剤を受け取って回収する回収部と、前記保持部材から前記回収部に受け渡された現像剤量を検知する検知部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現像容器内部の現像剤量の変動を正確に検知可能な画像形成装置を提供するすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の構成を示す概略図。
【図２】現像装置及び現像剤排出量の検知構成を示す断面図。
【図３】現像装置の平面構成を示す模式図。
【図４】現像剤の安息角の測定方法を示す模式図。
【図５】保持部材に堆積した現像剤に含まれるキャリア量と排出量センサ（インダクタンスセンサ）の出力値との関係を示すグラフ。
【図６】画像形成装置の制御構成を示すブロック図。
【図７】現像剤量補正動作の制御プロセスを示すフローチャート。
【図８】現像剤排出量の他の検知構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本技術の実施形態に係る画像形成装置１００について説明する。図１に示す画像形成装置１００は、中間転写ベルト８に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ（ドラムカートリッジ）を配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００１３】
［画像形成部］
画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、現像に用いるトナー色が異なる点以外は同様に構成される。そのため、イエローの画像形成部１Ｙを例に画像形成部の構成を説明し、他の画像形成部１Ｍ，１Ｃ，１Ｋについては省略する。
【００１４】
画像形成部１Ｙは、感光ドラム２Ｙと、感光ドラム２Ｙを囲んで配置された、帯電ローラ３Ｙ、露光装置７Ｙ、現像装置４Ｙ、一次転写ローラ５Ｙ、及びドラムクリーニング装置６Ｙ等を有している。静電潜像及びトナー像を担持する像担持体としての感光ドラム２Ｙは、外周部に感光層を有する直径３０ｍｍのドラム状の感光体であり、所定のプロセススピードで図示した方向に回転する。
【００１５】
帯電ローラ３Ｙは、帯電バイアス電圧を印加されることで、感光ドラム２Ｙをトナーの帯電極性と同極性の一様な暗部電位に帯電させる。露光装置７Ｙは、画像情報に応じて変調されたレーザ光を用いて感光ドラム２Ｙを操作し、感光ドラム２Ｙの表面に静電潜像を書き込む。現像装置４Ｙは、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を収容し、感光ドラム２Ｙにトナーを供給することで、静電潜像をトナー像に現像する。
【００１６】
一次転写ローラ５Ｙは、中間転写ベルト８を挟んで感光ドラム２Ｙに対向配置される。感光ドラム２Ｙに形成されたトナー像は、一次転写ローラ５Ｙに印加されるバイアス電圧により、感光ドラム２Ｙと中間転写ベルト８との間のニップ部（一次転写部）において中間転写ベルト８に転写される。転写後に感光ドラム２Ｙに残留した残トナーは、ドラムクリーニング装置６Ｙによって除去される。
【００１７】
中間転写体である中間転写ベルト８は、各画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの一次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ及び二次転写内ローラ９ａに巻き掛けられ、感光ドラム２Ｙに連れ回る方向に回転する。上述のように画像形成部がトナー像を形成するプロセスである作像動作は、各画像形成部１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにおいて並行して進められる。そして、中間転写ベルト８に４色のトナー像が多重転写されることでフルカラーのトナー像が形成される。フルカラーのトナー像は、中間転写ベルト８に担持されて、二次転写外ローラ９ｂによって形成された二次転写部において、記録材Ｐ（用紙・ＯＨＰフィルム等のシート材）へと一括転写される。転写後に中間転写ベルト８に残留した残トナーは、ベルトクリーニング装置１１によって除去される。
【００１８】
トナー像を転写された記録材Ｐは、定着装置１０において加熱及び加圧される。これにより、トナーが溶融・固着して記録材Ｐに定着した定着画像が得られる。定着装置１０を通過した記録材Ｐは、不図示の排出機構によって画像形成装置１００の外部へ排出される。
【００１９】
［現像装置］
次に、画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋについて、図２及び図３を用いて説明する。ただし、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、現像剤の成分を除いて同様に構成されるため、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋとして使用可能な現像装置４について説明する。
【００２０】
本実施形態に係る現像装置４は、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を使用する。非磁性トナーは、ポリエステル、スチレンアクリル等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって粉体としたものである。磁性キャリアは、フェライト粒子や、磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に、樹脂コートを施したものである。初期状態における現像剤中のトナー濃度（現像剤中に含まれるトナーの重量比）は８％であり、２５０ｇの現像剤が現像装置４に封入されている。ただし、初期状態とは、出荷時やドラムカートリッジの交換時など、現像装置４が新品の状態である。
【００２１】
図２に示すように、現像装置４は、現像容器２２と、現像スリーブ２３と、マグネット２４と、ブレード２５と、第１スクリュ３３と、第２スクリュ３４とを有する。現像剤を収容する現像容器２２は、感光ドラム２に対向した一部分が開口している。現像剤を担持して回転する現像剤担持体としての現像スリーブ２３は、この開口部に一部露出するようにして配置されている。現像スリーブ２３は非磁性材料で構成され、現像容器２２に対して固定された磁界発生手段としてのマグネット２４の外周側に、回転可能に配置されている。
【００２２】
現像スリーブ２３は、マグネット２４の磁極Ｓ１が発生する磁界によって吸着した現像剤を担持して矢印方向に回転し、ブレード２５によって現像剤の層厚を規制される。層厚を規制された現像剤は、感光ドラムに対向する現像領域に搬送され、磁極Ｎ２が形成する磁界によって磁気穂を形成する。磁気穂に含まれるトナーは、現像スリーブ２３に印加されるバイアス電圧によって、感光ドラム２の表面電位分布に応じて感光ドラム２へ移動し、静電潜像を現像する。現像に供された後の現像剤は、磁極Ｎ１，Ｎ３が形成する無磁力帯によって現像スリーブ２３から剥離し、現像容器２２に回収される。
【００２３】
図３に示すように、現像容器２２の内部には現像室３１及び撹拌室３２が形成され、現像室３１と撹拌室３２とを隔てる隔壁３５が設けられている。現像室３１及び撹拌室３２は、現像スリーブ２３の回転軸方向（以下、軸方向とする）に沿って形成されている。隔壁３５の軸方向両端部には、それぞれ現像室３１と撹拌室３２とを連通し、現像室３１と撹拌室３２との間で現像剤の受渡しが行われる連通口３５ａ，３５ｂが形成されている。これにより、現像室３１と撹拌室３２との間で現像剤が循環搬送される循環経路が構成されている。
【００２４】
現像室３１及び撹拌室３２には、現像剤を撹拌しながら搬送する搬送部材として、それぞれ第１スクリュ３３及び第２スクリュ３４が配置されている。第１スクリュ３３及び第２スクリュ３４は、軸部３３ａ，３４ａと、軸部３３ａ，３４ａの外周に形成された螺旋状の搬送フィン３３ｆ，３４ｆとを有し、現像スリーブ２３の軸方向に沿った姿勢で配置されている。
【００２５】
第１スクリュ３３及び第２スクリュ３４は、画像形成装置１００の制御部であるＣＰＵ１０４に駆動制御される、現像モータ５１に接続されている。第１スクリュ３３は、現像モータ５１に駆動されて回転することで、現像室３１の現像剤を軸方向の一方（図中左方）へと搬送する。第２スクリュ３４は、現像モータ５１に駆動されて回転することで、撹拌室３２の現像剤を軸方向の他方（図中右方）へと搬送する。本実施形態の実施例では、第１スクリュ３３及び第２スクリュ３４が、いずれも軸径８ｍｍ、スクリュの外径２０ｍｍ、ピッチ２０ｍｍに設定され、作像動作中は４００ｒｐｍの速度で回転する。
【００２６】
［現像剤の補給構成及び排出構成］
次に、現像装置４に現像剤を補給する補給構成及び現像装置４から現像剤を排出する排出構成について説明する。図１に示すように、画像形成装置１００は、各現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋに現像剤を補給する補給装置１５（１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ）を備えている。各補給装置１５は、補給タンクＴ（ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫ）及びホッパ１３（１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ）によって構成される。補給タンクＴは、各画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに対応する色のトナーを含む補給用現像剤を収容し、装置本体に対して着脱自在に設けられている。補給タンクＴから排出された補給用現像剤は、例えば１回転ごとに予め設定された量の現像剤を押し出す補給スクリュを備えたホッパ１３により、現像装置４に補給される。
【００２７】
図３に示すように、現像容器２２には、現像容器２２に収容された現像剤のトナー濃度を計測可能な濃度検知部であるトナー濃度センサ３９（例えばインダクタンスセンサ）が設けられている。また、現像容器２２には、第２スクリュ３４の搬送方向において撹拌室３２の最上流部に、ホッパ１３から排出された補給用現像剤が補給される補給口３７が形成されている。ＣＰＵ１０４は、作像動作の実行中、トナー濃度センサ３９によりトナー濃度の低下を検知すると、ホッパ１３を適宜駆動させて現像容器２２に補給用現像剤を補給させる。
【００２８】
また、画像形成装置１００には、現像装置４から排出された現像剤を回収する回収部４０として、回収ボックス１２（図１参照）と、回収スクリュ４２及び搬送ガイド４３（図２参照）とが設けられている。回収用搬送部材である回収スクリュ４２は、搬送ガイド４３が形成する搬送路に配置され、現像容器２２から排出された現像剤を後述する保持部材４５を介して受け取り、回収ボックス１２へ向けて搬送する。回収容器である回収ボックス１２は、装置本体に着脱可能であり、各現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋから排出された現像剤をまとめて保管する。
【００２９】
図３に示すように、現像装置４には、現像容器２２に収容された現像剤を排出可能な排出部３８が設けられている。排出部３８には、現像容器２２に形成された突出部２２ａと、突出部２２ａの底部に形成された排出口３６と、第２スクリュ３４と一体に形成された返しフィン３４ｒとが含まれる。突出部２２ａは、撹拌室３２の下流部から、第２スクリュ３４の搬送方向下流側の連通口３５ａよりもさらに下流側へ突出している。返しフィン３４ｒは、搬送フィン３４ｆによって搬送される現像剤を受け止める堰き止め部であり、軸部３４ａの外周に搬送フィン３４ｆとは逆方向の螺旋状に形成されている。図２に示すように、排出口３６から排出された現像剤は、上下方向に延びる案内筒４１（案内部）の内部を落下して搬送ガイド４３に到達し、回収スクリュ４２によって搬送される。
【００３０】
ここで、補給タンクＴに収容される補給用現像剤には、トナー及びキャリアがトナーリッチな所定の割合（例えば９対１の割合）で収容されている。作像動作を繰り返すことで現像剤に含まれるトナーが消費される一方で、キャリアは現像容器２２の内部に戻される。このため、補給装置１５から現像容器２２に補給用現像剤が補給されると、現像容器２２のキャリア量が増加することで、容器内部の現像剤量が徐々に増加する。そして、容器内部の現像剤量が、上記返しフィン３４ｒの外径や突出部２２ａの形状によって予め設定された閾値を超えた場合に、閾値を超えた余剰の現像剤が返しフィン３４ｒを乗り越えて排出口３６から排出される。
【００３１】
補給用現像剤が現像容器２２に補給されることで、作像動作によって消費されたトナーが補給されると共に、フレッシュな状態のキャリアが現像容器２２に追加される。現像容器２２の現像剤に含まれるキャリアは、作像動作に繰り返し使用されることで帯電性能が徐々に低下するが、経時劣化したキャリアを含む余剰の現像剤が排出口３６から排出されることで、現像容器２２内部のキャリアは徐々に置換される。これにより、現像容器２２に含まれるキャリアに、一定以上の帯電性能を維持させることが可能となり、画質の安定性向上が図られている。
【００３２】
なお、本実施形態では補給タンクＴにトナーとキャリアとを混合した補給用現像剤が収容されるものとして説明したが、キャリアを収容した容器を別個に設けて、トナー及びキャリアをそれぞれ現像容器２２に補給可能な構成としてもよい。また、排出部３８の構成は上述したものに限らず、例えば排出口を適当な高さの壁面の上方に形成して、余剰の現像剤が壁面を乗り越えて排出口に到達する構成としてもよい。また、返しフィン３４ｒの搬送方向上流側（第２スクリュ３４の最下流部）に、返しフィン３４ｒを乗り越えた現像剤を排出口３６へ向けて搬送する排出フィンを設けてもよい。要するに、排出部が、堰き止め部によって現像剤を受け止め、堰き止め部を乗り越えた現像剤を排出する構成であればよい。
【００３３】
［排出量の検知構成］
次に、現像容器２２から排出された現像剤の量を検知するための構成について説明する。図２に示すように、排出口３６から排出された現像剤の落下経路となる案内筒４１には、現像剤を一時的に保持する保持部材４５が配置されている。保持部材４５は、現像剤が堆積可能な保持面４５ａを有し、保持面４５ａが案内筒４１を塞ぐ保持位置と、案内筒４１が連通した状態となる放出位置とに移動可能である。すなわち、保持部材４５は、保持位置にある状態では保持面４５ａに堆積した現像剤Ｄ１を保持し、放出位置に移動することで堆積した現像剤Ｄ１を回収スクリュ４２へ向けて放出する。
【００３４】
図２に示す例では、保持部材４５は回動可能な板状部材からなり、保持位置において水平姿勢をとり（図２の位置）、保持位置から回動した放出位置では傾斜姿勢となる。この保持部材４５は、回動軸から離れた箇所で付勢部材としてのバネ４６に接続されることで、保持位置へ向けて付勢されている。バネ４６の弾発力は、保持面４５ａに堆積した現像剤Ｄ１の量が予め設定された量（例えば１０ｇ）を超えた場合に、弾発力に抗して保持部材４５が放出位置へ移動することを許容するように設定されている。
【００３５】
保持部材４５が保持位置にある場合の保持面４５ａの上方には、堆積した現像剤Ｄ１の量を検知可能な検知部である排出量センサ４４が配置されている。排出口３６から排出された現像剤は、概ね、底角が安息角であるような円錐状の堆積面を形成しながら保持面４５ａに堆積する。そこで、排出量センサ４４の上下位置は、バネ４６が作動する閾値前後の量の現像剤Ｄ１が堆積した状態で、現像剤Ｄ１の堆積面が検知範囲に収まるように設定されている。
【００３６】
現像剤の流動性を定量的に表す指標である安息角は、キャリア及びトナーの種類（形状、粒径、外添剤の有無等）によって異なる。現像剤の安息角は、例えば次の方法によって測定可能である。図４の模式図に示すように、現像剤をふるい３０１を通してロート３０２から落下させ、円盤３０３に堆積した現像剤Ｄ２の母線と円盤３０３の表面とがなす角を測定する。測定には、パウダーテスターＰＴ−Ｎ型の測定装置（ホソカワミクロン株式会社製）を用いた。ふるい３０１の目開きは７１０μｍとし、振動時間１８０秒、振幅２ｍｍ以下とした。試料である現像剤は、２３℃、相対湿度５０％の環境で１晩放置し、同環境下で測定を行った。そして、５回測定を繰り返して、得られた測定結果の算術平均を、その現像剤の安息角Θとした。上記測定方法は、パウダーテスターＰＴ−Ｎ型の装置に付属する取り扱い説明書に記載の測定方法に準拠する。
【００３７】
安息角Θは、試料の流動性が高いほど小さな値となり、試料の流動性が低いほど大きな値となる。本実施形態の現像装置４に使用される現像剤の安息角Θは２５°〜５０°の範囲に収まる。そして、この安息角Θの値を考慮して排出量センサ４４の検知位置を設定することで、精度の高い現像剤量の検知が可能となる。
【００３８】
また、本実施形態の排出量センサ４４は、検知面付近の透磁率を検知するインダクタンスセンサである。排出量センサ４４は、センサの検知面から磁力線が外方へ向かう磁界を形成可能なコイル（不図示）を有し、この磁界によって誘起される電流を検知することにより、検知面近傍の透磁率を検知する。インダクタンスセンサの検知信号（出力電圧）は、図５に示すように、保持部材４５に堆積した現像剤Ｄ１に含まれるキャリア量に略比例して直線的に変化した。このような排出量センサ４４を用いることで、検知面近傍に堆積した現像剤中のキャリア量を検知することができる。
【００３９】
図６のブロック図に示すように、排出量センサ４４及びトナー濃度センサ３９の検知信号は、画像形成装置１００の動作を調整するエンジン調整機構１０６を構成するＣＰＵ１０４に入力される。図５に示すグラフのような検知信号とキャリア量との対応関係を表すデータは、記憶回路１０３に予め記録されている。ＣＰＵ１０４は記憶回路１０３のデータを参照することで、保持部材４５の保持面４５ａに保持されているキャリア量を算出可能である。なお、ＣＰＵ１０４は、例えばスキャナ等の入力装置から入力された画像情報を、出力画像の階調を補正するための変換処理等を実行する画像処理装置１０２を介して受け取り、画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋによる作像動作を制御する。また、ＣＰＵ１０４は、補給モータ電源１０５の出力を制御することでホッパ１３を駆動する補給モータを制御する。
【００４０】
ここで、保持部材４５は、バネ４６の作用により、排出口３６から排出された現像剤がある程度の量堆積するごとに放出位置へと移動し、すぐに保持位置へと復帰する動作を繰り返す（図２参照）。保持部材４５が保持位置へと復帰した直後は、現像剤の堆積面が排出量センサ４４の検知範囲よりも下方に位置するため、排出量センサ４４は検知面近傍にキャリア等の磁性材料が存在しない場合と同じ検知信号を出力する。そこで、ＣＰＵ１０４は、排出量センサ４４の検知信号が急激に低下した際に保持部材４５が保持位置から放出位置へ移動したと判断する。すなわち、ＣＰＵ１０４は、検知信号の急激な低下が始まる直前の検出値を用いてキャリア量を算出し、保持部材４５が放出したキャリア量として記憶回路１０３に記憶する。このような処理は排出量センサ４４の検知信号が急激に低下する毎に繰り返され、記憶回路１０３に記憶された、保持部材４５が放出したキャリア量の積算値が更新される。
【００４１】
［現像剤量の制御］
次に、上述のように構成された画像形成装置１００において、現像装置４の現像容器２２内部に収容された現像剤量を安定化させるための制御プロセスについて、図７のフローチャートに沿って説明する。この例（実施例１）では、以下の制御プロセスは作像動作終了後の後回転動作中に実行される。ただし、後回転動作とは、作像動作と次の作像動作を待機する待機状態との間に、次の作像動作に備えて実行される整理動作である。また、特に断らない限り、現像剤量及びキャリア量とはそれぞれ現像剤の重量及びキャリアの重量を指すものとする。
【００４２】
作像動作中、ＣＰＵ１０４は、補給装置１５に指示した補給動作の回数（補給回数）と、保持部材４５が放出したキャリア量の積算値である排出キャリア量とを記憶回路１０４に記憶させている。後回転動作の開始に伴い、ＣＰＵ１０４は現像容器２２内部の現像剤量を補正する補正動作を開始する（Ｓ１）。ＣＰＵ１０４は、記憶回路１０４に記憶された補給回数Ｋ及び排出キャリア量Ｍ２の値を参照し（Ｓ２）、次の式（１）により、現像容器２２に収容された現像剤に含まれるキャリアの変動量ΔＭを算出する（Ｓ３）。
ΔＭ＝（Ｋ×Ｍ１×Ｌ）−Ｍ２      ・・・（１）
ただし、Ｍ１は１回の補給動作によって現像容器２２に補給される補給用現像剤の量、Ｌは補給用現像剤に含まれるキャリアの割合である。
【００４３】
そして、ＣＰＵ１０４は、現在のキャリア量（初期状態のキャリア量をＭ０とした場合のＭ０＋ΔＭの値）が、予め設定された許容範囲にあるかどうかを判定する（Ｓ４）。具体的には、変動量ΔＭと、変動量の上限値（Δｍａｘ）及び下限値（Δｍｉｎ）とを比較する。図７に示す実施例１では、Δｍａｘ＝−Δｍｉｎ＝Ｍ０／１０に設定されている。すなわち、初期状態のキャリア量Ｍ０に対して上下に１０％の範囲（９０〜１１０％）で増減を許容する構成となっている。なお、変動量ΔＭの上限値及び下限値は上述したものに限らず、Δｍａｘ及びΔｍｉｎが等しい絶対値を有する（上側及び下側の振れ幅が等しい）構成に限る必要もない。上記の構成例ではＭ０＝２５０［ｇ］であり、Ｌ＝０．９２（トナー濃度８％）であるため、初期キャリア量２３０ｇに対して現像剤量が９０〜１１０％の範囲に収まるように構成されたことになる。
【００４４】
変動量ΔＭが下限値を下回っている場合（ΔＭ＜Δｍｉｎ）、ＣＰＵ１０４は補給装置１５による補給動作を実行し（Ｓ５ａ）、現像容器２２にキャリアを追加する。変動量ΔＭが上限値を上回っている場合（ΔＭ＞Δｍａｘ）、ＣＰＵ１０４は現像モータ５１を空回転させることで排出部３８から現像剤を排出させる排出動作を実行する（Ｓ５ｂ）。排出動作では、作像動作とは別に現像モータ５１が回転（空回転）することで、第２スクリュ３４の搬送フィン３４ｆに搬送された現像剤の一部が返しフィン３４ｒを乗り越えて、排出口３６から排出される。
【００４５】
このような補給動作及び排出動作は、補給回数Ｋ及び排出キャリア量Ｍ２の値を更新しながら、変動量ΔＭが許容範囲に収まるまで繰り返し実行される。ＣＰＵ１０４は、変動量ΔＭが適切な値であること（Δｍｉｎ≦ΔＭ≦Δｍａｘ）を確認すると、補正動作を終了する（Ｓ６）。
【００４６】
［本実施形態の効果］
本実施形態に係る画像形成装置１００は、上述した通り、現像装置４から排出された現像剤の回収経路に保持部材４５を設け、保持部材４５が放出したキャリア量を検知することで現像容器２２内部の現像剤量の変動を監視可能に構成されている。これにより、現像剤量が現像に適した範囲に収まるように補給装置１５及び現像装置４を制御することが可能となり、画像の画質向上に貢献する。
【００４７】
ここで、本実施形態に対する比較例として、トナー濃度センサ３９のように、現像容器２２に設けられたセンサを用いて現像容器２２内部の現像剤量を検知する構成が考えられる。しかしながら、通常、少なくとも作像動作中は、容器内部に配置された搬送部材（第１スクリュ３３及び第２スクリュ３４）によって現像剤が常に撹拌されているため、容器内部の現像剤面や嵩密度が不規則に変動する。また、現像剤面や嵩密度は、搬送部材の駆動速度の変化によっても変動する。このため、現像容器２２に設けたセンサによって容器内部の現像剤量を正確に検知することは難しかった。
【００４８】
一方、本実施形態では現像容器２２から排出された現像剤を保持部材４５に一時的に保持させ、保持部材４５から放出された現像剤量（キャリア量）を検知することで、現像剤の排出量を検知する構成となっている。このため、上記比較例に比して現像容器２２内部の現像剤量の変動を正確に検知することが可能となり、現像剤量をより適切に制御することができる。加えて、現像剤を小分けにして計測する構成であるため、例えば回収ボックス１２の重量変化を測定する構成に比して、現像剤の変動量を高い精度で検知することができる。
【００４９】
また、現像剤の排出量を検知する検知部を、保持部材４５の保持面に堆積した状態の現像剤量を検知する排出量センサ４４によって構成している。このため、例えば後述の実施例３のように保持部材４５が現像剤を放出した回数によって排出量を検知する構成に比して、保持部材の放出動作１回あたりの放出量の違いに影響されずに、精確な排出量を検知することができる。
【００５０】
なお、この実施例１では排出量センサ４４としてインダクタンスセンサを用いたため、キャリアの変動量を算出してで現像容器２２内部の現像剤量（キャリア量）を調整する構成としたが、現像剤の変動量を調整する構成としても構わない。例えば、排出量センサ４４の検知結果とトナー濃度センサ３９の検知結果と組み合わせることで、保持部材４５に保持された現像剤量を算出し、これを積算することで現像剤の排出量を求めることができる。また、後述の実施例３の光学式センサ４８や、保持面４５ａに堆積した現像剤面の高さを赤外線等を用いて検知するセンサなど、現像剤量を直接計測可能なセンサを用いてもよい。このような場合も、現像剤量の変動に応じて補給動作及び排出動作を適宜実行することにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
［実施例２］
上述した実施例１では、例えば、作像動作と後回転動作とに亘って現像モータ５１が一定の速度で第２スクリュ３４を駆動する。一方、本実施形態の別の実施例（実施例２）では、後回転動作において補給装置１５に補給動作を実行させる場合（図７のＳ５ａ）には、第２スクリュ３４の回転速度を作像動作における回転速度よりも小さくする。ただし、「作像動作における回転速度よりも小さく」とは、回転が実質的に停止する場合及び作像動作中の回転方向とは逆方向に回転する場合を含むものとする。
【００５２】
このような回転速度の設定により、補給動作中に返しフィン３４ｒを乗り越えて排出口３６から排出される現像剤量が低減される。そして、補給動作によって現像剤量を素早く増加させることが可能となるため、補正動作に要する時間の短縮が可能となる。また、排出動作（図７のＳ５ｂ）においては、第２スクリュ３４を作像動作中の回転速度又は作像動作中よりも大きな回転速度で回転駆動すると好適である。これにより、排出動作によって余剰の現像剤を素早く排出させることが可能となる。
【００５３】
［実施例３］
本実施形態のさらに別の実施例（実施例３）について、図８を用いて説明する。この実施例では、排出量センサ４４に代えて光学式センサ４８を設けた点で上述した実施例１の構成と異なっており、その他の部分は実施例１と同様に構成される。そのため、実施例１と共通する要素には同符号を付して説明を省略する。
【００５４】
保持部材４５は、実施例１と同様、保持位置（実線位置）と放出位置（破線位置）との間で回動可能な板状部材である。保持部材の移動を検知する検知部としての光学式センサ４８は、検出光を検出する光検出部４８ａと、検出光を遮断可能な遮光部４８ｂとによって構成されたフォトインタラプタセンサである。遮光部４８ｂは、保持部材のうち回動軸から遠い側の端部に支持されており、光検出部４８ａは検出光の検出結果をＣＰＵ１０４（図６参照）に出力する。また、保持部材４５に接続されたバネ４６の弾発力は、保持部材４５の保持面４５ａに予め設定された閾値（例えば１０ｇ）の現像剤が堆積した場合に保持部材４５が保持位置から放出位置へと移動するように設定される。
【００５５】
ＣＰＵ１０４は、次の式（２）により現像容器２２の現像剤に含まれる現像剤の変動量ΔＭａを算出する。
ΔＭａ＝（Ｋ×Ｍ１）−（Ｍ３×Ｎ）      ・・・（２）
ただし、Ｋ，Ｍ１は実施例１と同じ定義であり、Ｍ３は保持部材４５が保持位置から放出位置へと移動する現像剤量の閾値（１０ｇ）、Ｎは光学式センサ４８によって検知された保持部材４５の移動回数である。
【００５６】
そして、算出された変動量ΔＭａと、現像容器２２内部の現像剤量の上限値及び下限値とを比較することで、ＣＰＵ１０４は現像剤の補給動作及び排出動作を実行する（図７のＳ５ａ，Ｓ５ｂに相当）。これにより、現像容器２２内部の現像剤量を許容範囲内に維持して、安定した画像形成が可能な状態を維持することが可能となる。
【００５７】
［他の変形例］
図７に示す制御プロセスでは、現像剤の変動量ΔＭの値に応じて現像剤の補給量及び排出量の両方を適宜制御するものとして説明したが、補給量及び排出量の一方を調整する構成であってもよい。例えば、撹拌室３２から排出口３６への流路を規制可能な絞り部（シャッタ）を設ける構成であれば、絞り部の絞り量を調整することで、トナー補給を目的とする補給動作との組み合わせにより、結果的に現像剤量の増加及び減少を達成することができる。要するに、補給装置１５による補給量及び排出部３８からの排出量の少なくとも一方を制御して、現像容器内部の現像剤量を目標とする範囲に近づける構成であればよい。
【００５８】
また、現像剤量の補正制御は、後回転動作中に実行するものに限らず、例えば作像動作の前に、又は作像動作に割り込んで実行するような構成でもよい。例えば、多数の画像を連続して形成するジョブが入力された場合に、各画像に相当する作像動作の間（紙間）で現像容器内部の現像剤量をチェックし、現像剤量が許容範囲から外れていたら作像動作を一時中断して補正動作を実行する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…像担持体（感光ドラム）／４，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ…現像装置／１２…回収容器（回収ボックス）／１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ…補給装置／２２…現像容器／２３…現像剤担持体（現像スリーブ）／３４…搬送部材（第２スクリュ）／３４ａ…軸部／３４ｆ…搬送フィン／３４ｒ…堰き止め部（返しフィン）／３６…排出口／３８…排出部／３９…濃度検知部（トナー濃度センサ）／４０…回収部／４１…案内部（案内筒）／４２…回収用搬送部材（回収スクリュ）／４４…検知部（排出量センサ）／４６…付勢部材（バネ）／４８…検知部（光学式センサ）／１００…画像形成装置／１０４…制御部（ＣＰＵ）
【図１】
2017156628.tif 000003
【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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