(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像剤担持体と、現像剤を収容する剤収容部と、該現像剤担持体の軸線方向での一端側から他端側へ現像剤を搬送しつつ該現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送スクリュと、該第１搬送スクリュとは逆方向に現像剤を搬送する第２搬送スクリュとを備え、該第１搬送スクリュと該第２搬送スクリュにより該剤収容部内の現像剤を攪拌、搬送させながら循環させる現像装置と、
該現像装置へ補給するトナーを収容するトナー収容部と、
該現像装置の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサと、
該トナー濃度センサの検知結果と比較基準値とを比較する比較手段と、
該比較手段の比較結果に基づいて、該トナー収容部から該現像装置のトナー補給口にトナー補給制御する補給制御手段とを有する画像形成装置において、
該トナー補給口は該第２搬送スクリュによる現像剤搬送領域に設けられ、
該トナー濃度センサは該第２搬送スクリュの下方であって、該トナー補給口よりも該第２搬送スクリュの現像剤搬送方向下流側に設けられ、
上記補給制御手段により上記トナー補給口からトナーが補給された後の所定時間内は上記トナー濃度センサによるトナー濃度検知を行なわず、該所定時間経過時点で該トナー濃度センサによるトナー濃度検知を再開するものであり、
該所定時間は該トナー補給口より補給されたトナーが該トナー濃度センサに到達するまでの時間以上であって、該補給されたトナーが該トナー濃度センサを通過するまでの時間以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記補給制御手段が上記トナー収容部から上記トナー補給口へのトナー補給動作を開始してから上記トナー濃度センサがトナー濃度検知を再開する時間をＴ[ｓｅｃ]、トナー補給動作時間をｔｍ［ｓｅｃ］、該トナー補給口と該トナー濃度センサとの距離をＬ[ｍｍ]、
上記攪拌搬送部材の回転数をＮ[ｒｐｍ]、該攪拌搬送部材のスクリューピッチをＰ[ｍｍ]としたときに、
２×Ｌ／（Ｐ×Ｎ／６０）＋ｔｍ≧Ｔ≧２×Ｌ／（Ｐ×Ｎ／６０）
の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２の画像形成装置において、
上記トナー収容部から上記トナー補給口までトナーを搬送する搬送手段と、該搬送手段に駆動力を付与する駆動源と、該駆動源の駆動力を該搬送手段に伝達する駆動伝達手段とを有し、
該駆動伝達手段がクラッチを備え、該クラッチの締結、非締結の切替え動作を上記補給制御手段の制御信号により行なうように構成し、
該補給制御手段が該クラッチを締結する制御信号を出力してから上記トナー濃度センサがトナー濃度検知を再開する時間をＴ２[ｓｅｃ]、
該クラッチの締結時間をｔｍ、
該トナー補給口と該トナー濃度センサとの距離をＬ[ｍｍ]、
上記攪拌搬送部材の回転数をＮ[ｒｐｍ]、
該攪拌搬送部材のスクリューピッチをＰ[ｍｍ]、
該クラッチ締結時の駆動伝達遅延時間をｔｄとしたときに、
２×Ｌ／（Ｐ×Ｎ／６０）＋ｔｄ＋ｔｍ≧Ｔ２≧２×Ｌ／（Ｐ×Ｎ／６０）＋ｔｄ
の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリ、複写機、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体の軸線方向での一端側から他端側へ現像剤を搬送しつつ攪拌するためのスクリューを有する攪拌搬送部材とを備えた現像装置と、該現像装置へ補給するトナーを収容するトナー収容部と、該現像装置の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサと、該現像装置の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサと、該トナー濃度センサの検知結果と比較基準値とを比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に基づいて、該トナー収容部から該現像装置のトナー補給口にトナー補給制御する補給制御手段とを有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、市場から画像形成装置の小型化・省スペース化、低コスト化が要望されており、現像装置に対しても長期に渡って良好な画像を維持しつつ、小型化、低コスト化する必要がある。そこで本出願人は先に、攪拌機構をあまり複雑にすることなく、補給されたトナーと現像剤とを現像ローラに達するまでに十分に攪拌して攪拌ムラや剤の帯電ムラを無くし、必要な帯電量を確保できる現像装置として、特開平１１−２９４９号公報に示される現像装置を開示した。この先願に係る現像装置では、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用い、像担持体表面に現像剤を付与する現像ローラと、当該現像ローラの軸線方向での一端側から他端側へ現像剤を搬送しつつ攪拌するための羽根部を有する攪拌搬送部材とを有している。攪拌搬送部材で現像剤を現像ローラの軸線方向に沿って攪拌しながら搬送することにより、補給されたトナーと現像剤とを現像ローラに達するまでに十分に攪拌することができ、必要な帯電量を確保できる。現像ローラを通過した現像剤は、現像によってトナーが消費されてトナー濃度が通常よりも低下するため、トナー濃度センサの検知結果に基づいてトナーを補給するようになっている。このトナー濃度センサとしては、低コストで誤検知が少ないということから、コイルのインダクタンスを利用してセンサ近傍の一定体積内の現像剤の透磁率変化を検知する方式の磁気センサが多く用いられている。
【０００３】
上記トナー濃度センサを用いたトナー濃度制御としては、例えば上記特開平１１−２９４９号公報に示された現像装置では、現像剤の新規投入時や交換時等の、新しい現像剤を現像装置にセットした際の初期材設定時に、磁気的に飽和した現像剤がトナー濃度センサに達したあと、トナー濃度センサ出力を検知し、その値を制御基準値として制御部のメモリ等に記憶しておく。なお、制御基準値としては、例えば画像形成装置のメインスイッチがＯＮされた直後など、所定のタイミングで潜像担持体の所定領域に基準画像である基準パターンを形成させ、この基準パターンに対するトナー付着量をフォトセンサで検知し、この検知結果から制御基準値を算出する方法もある。そして、通常時（狙いの画像濃度、画像品質で作像動作が行なわれているとき）は、作像動作開始時のトナー濃度センサ出力値と上記制御基準値の比較によりトナー補給時間を決め、トナー濃度を制御する。具体的には、例えば上記トナー濃度センサが一定体積中の現像剤の透磁率が制御基準値よりも大きくなったことを検知したときに、制御部で現像剤のトナー濃度が低くなったと判断し、設定された所定のトナー補給時間（例えば１秒間）だけトナー補給のボトル駆動モータを駆動してトナー補給口からトナー補給を行なうようなシーケンスに基づきトナー濃度を制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記トナー濃度センサは、一定体積中の現像剤の透磁率変化を検知するものであるため、放置や環境変動等による現像剤の嵩（かさ）密度変動があった場合、同一トナー濃度であっても異なる透磁率であると判断してしまうという問題が発生する。特に、トナー補給口近傍にトナー濃度センサを設けると上記問題が生じやすい。この問題に対処するために、通常このトナー濃度センサは現像剤が安定して循環、流動している攪拌搬送部材近傍であって、トナー補給口から離れた位置に配置している。
【０００５】
このようにトナー濃度センサをトナー補給口から離れた位置に配置しているので、トナー補給口から補給されたトナーがトナー濃度センサ位置に到達するまでにタイムラグが生じ、その間のトナー濃度センサの検知信号に基づいて制御部が再びボトル駆動モータを駆動してトナー補給を行なう場合がある。すると、トナーの補給量が多すぎてトナー濃度過多になるおそれがある。
例えば、図９に示すように、現像動作を開始した直後に、３０（msec）毎にサンプリング時間３０（msec）でトナー濃度センサのアナログ出力値Ｖｔａをセンサコントローラでデジタル値ＶｔｄにＡ／Ｄ変換し、このデジタル値Ｖｔｄを制御部に出力する。そして、制御部では例えば８回分のデジタル値Ｖｔｄの平均値を算出してトナー濃度とし、このトナー濃度と制御基準値Ｖｔｒｅｆとを比較して、トナー濃度が制御基準値Ｖｔｒｅｆ以上となったときにトナー濃度低下と判断し、制御信号を出力してボトル駆動モータを所定時間ＯＮにする。このボトル駆動モータがＯＦＦした後に、トナー濃度の検知を再開する。ところが、この場合には補給されたトナーがトナー濃度センサに到達する前のトナー濃度の低い現像剤のトナー濃度を検知することになるため、制御部で算出されたトナー濃度が制御基準値Ｖｔｒｅｆを超え、再びボトル駆動モータを所定時間ＯＮにしてしまう（図中Ａ部の制御信号）。すると、トナーの補給量が多すぎてトナー濃度過多になるおそれがある。
【０００６】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナー濃度センサの誤検知による、トナー濃度過多を防ぎ、安定したトナー濃度を維持することができる画像形成装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像剤担持体と、現像剤を収容する剤収容部と、該現像剤担持体の軸線方向での一端側から他端側へ現像剤を搬送しつつ該現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送スクリュと、該第１搬送スクリュとは逆方向に現像剤を搬送する第２搬送スクリュとを備え、該第１搬送スクリュと該第２搬送スクリュにより該剤収容部内の現像剤を攪拌、搬送させながら循環させる現像装置と、該現像装置へ補給するトナーを収容するトナー収容部と、該現像装置の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサと、該トナー濃度センサの検知結果と比較基準値とを比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に基づいて、該トナー収容部から該現像装置のトナー補給口にトナー補給制御する補給制御手段とを有する画像形成装置において、該トナー補給口は該第２搬送スクリュによる現像剤搬送領域に設けられ、該トナー濃度センサは該第２搬送スクリュの下方であって、該トナー補給口よりも該第２搬送スクリュの現像剤搬送方向下流側に設けられ、上記補給制御手段により上記トナー補給口からトナーが補給された後の所定時間内は上記トナー濃度センサによるトナー濃度検知を行なわず、該所定時間経過時点で該トナー濃度センサによるトナー濃度検知を再開するものであり、該所定時間は該トナー補給口より補給されたトナーが該トナー濃度センサに到達するまでの時間以上であって、該補給されたトナーが該トナー濃度センサを通過するまでの時間以下であることを特徴とするものである。
【０００８】
上述したように、トナー補給口から補給されたトナーがトナー濃度センサ位置に到達するまでのタイムラグに起因して、トナー濃度センサの誤検知を招くおそれがある。この画像形成装置では、上記補給制御手段により上記トナー補給口からトナーが補給された後の所定時間内は上記トナー濃度センサによるトナー濃度検知を行なわず、該補給されたトナーが該トナー濃度センサを最初に通過するときのトナー濃度を検知するように、該トナー濃度センサによるトナー濃度検知を再開するので、上記タイムラグに起因するトナー濃度センサの誤検知を防ぐことができる。これにより、実際にトナー補給が行なわれたことを補給制御手段が確実に認識し、トナーの過補給によるトナー濃度過多を防いで、安定したトナー濃度を維持することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を電子写真複写機（以下、単に複写機という）に適用した一実施形態について説明する。
まず、この複写機の基本的な構成について説明する。図１は本実施形態に係る複写機の概略構成図である。図示のように、本複写機は、原稿の画像情報を読み取るスキャナ部１００と、記録部材である転写紙Ｐに画像を形成する画像形成部２００と、この画像形成部２００に転写紙Ｐを供給する給紙部３００とを備えている。また、複写機内の各装置の動作を制御する図示しない制御部も備えている。
【００１０】
上記スキャナ部１００は、図示しないコンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報を受光装置１０１で読み取り、読み取った画像情報をこの制御部に送る。
【００１１】
上記制御部は、スキャナ部１００から受け取った上記画像情報に基づき、画像形成部２００のレーザー書込みユニット２００Ａ内にある図示しないレーザダイオードやポリゴンミラー等を制御してプロセスカートリッジ２００Ｂの感光ドラム２０６に向けてレーザー書込み光Ｌを照射させる。この照射により、像担持体としての感光ドラム２０６の表面には静電潜像が形成され、この潜像は所定の現像プロセスを経由してトナー像に現像される。
【００１２】
可視像形成手段であり且つ基準画像形成手段でもある上記画像形成部２００は、これらレーザー書込みユニット２００Ａ、プロセスカートリッジ２００Ｂの他、定着装置２００Ｄ、排紙装置２００Ｅ、図示しない現像物質供給手段であるトナー供給装置、トナーボトル２１５、接触式転写手段としての転写装置２００Ｃ等も備えている。なお、上記レーザー書込みユニット２００Ａは、静電潜像形成手段として機能している。
【００１３】
上記給紙部３００は、４つの給紙カセット３０１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、４つの給紙ローラ３０２ａ、ｂ、ｃ、ｄ、４つの紙搬送ローラ対３０３ａ、ｂ、ｃ、ｄなどを備えている。なお、紙搬送ローラ対３０３ａは、レジストローラ対としての役割も果たしている。
【００１４】
上記給紙カセット３０１ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ記録部材としての転写紙Ｐを載置収容するものである。
【００１５】
上記給紙ローラ３０２ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ上記給紙カセット３０１ａ、ｂ、ｃ、ｄに収容されている転写紙Ｐを１枚だけ排出させ、上記搬送ローラ対３０３ａ、ｂ、ｃ、ｄ等で構成される紙搬送経路に送る。
【００１６】
上記制御部は、上記スキャナ部１００から上記画像情報を受け取ると、上述のようなレーザー書込みや現像プロセスを実施させて感光ドラム２０６上にトナー像を形成させるとともに、この画像情報に応じたサイズの転写紙Ｐを画像形成部２００に給紙させるべく、４つの給紙ローラ３０２ａ、ｂ、ｃ、ｄのうちの１つを作動させる。これにより、上記給紙カセット３０１ａ、ｂ、ｃ、ｄのうちの１つから転写紙Ｐが１枚排出され、上記紙搬送ローラ対３０３ａまで搬送される。そして、この紙搬送ローラ対３０３ａにより、タイミングを見計らって上記プロセスカートリッジ２００Ｂと上記転写装置２００Ｃとの間の転写位置に送られる。この転写位置には、接触式転写手段である転写装置２００Ｃが配設されており、接触部材としての転写ローラ２２０を感光ドラム２０６に当接させて転写ニップを形成している。この転写ローラ２２０には、図示しない定電流供給手段である定電流電源によって定電流制御された転写用バイアスが印加されており、これによって上記転写ニップに転写用電界が形成される。なお、上記転写装置２００Ｃは、上記転写ローラ２２０の他、転写紙Ｐを除電するための除電針等を備えている。
【００１７】
上記感光ドラム２０６上で現像された上記トナー像は、上記転写ニップにおいて、タイミングを見計らって送られてくる転写紙Ｐと重ね合わされる。そして、上記転写用電界から受ける静電力や、上記感光ドラム２０６と上記転写ローラ２２０との間の押圧力などの影響を受けて転写紙Ｐ上に転写される。
【００１８】
このようにしてトナー像が転写された転写紙Ｐは、上記定着装置２００Ｄ内に送られ、この内部で加圧ローラ２２２と加熱ローラ２２３との間に挟まれる。そして、加圧力と加熱力との相乗作用によってトナー像が定着せしめられて転写装置２００Ｄから排出された後、排紙装置２００Ｅの排紙ローラ対の間を経由して機外へと排出される。
【００１９】
次に、本複写機における現像プロセスについて詳述する。
図２は本複写機のプロセスカートリッジを示す概略構成図である。図において、このプロセスカートリッジ２００Ｂは、潜像形成部２０１と、クリーニング部２０２と、現像部２０３とを備えている。
【００２０】
上記潜像形成部２０１は、図示しない駆動系によって図中反時計回りに回転駆動される上記感光ドラム２０６の周囲に、除電ランプ２０８や、図示しない電圧供給手段である帯電バイアス電源から帯電バイアスが印加される接触式帯電手段としての帯電ローラ２０７などを備えている。上記感光ドラム２０６の表面はその回転に伴い、まず、上記除電ランプ２０８から除電光が照射されて除電される。そして、図示しない駆動系によって図中反時計回りに回転駆動される上記帯電ローラ２０７と摺擦して−７００[Ｖ]の電位に一様に帯電せしめられる。次いで、レーザー書込みユニット２００Ａから上述のレーザー書込み光Ｌが照射される。そして、この照射によって−１００[Ｖ]の静電潜像を担持する。担持されたこの静電潜像は、上記感光ドラム２０６の回転に伴って後述の剤担持部との対向位置（現像位置）を通過する際に、現像物質としてのトナーが付着せしめられてトナー像に現像される。
【００２１】
なお、本実施形態の複写機では、上記感光ドラム２０６の潜像形成対象部分に対してレーザー光を照射する反転現像方式を採用しているが、潜像形成対象部分ではない部分にレーザー光を照射する正転現像方式を採用してもよい。
【００２２】
上記現像部２０３は、剤担持部２０４と、剤収容部２０５とを備えている。この剤収容部２０５は、第１搬送スクリュー２０９、第２搬送スクリュー２１０、収容部ケーシング２１１、トナー濃度センサ２１２等から構成されている。これら第１搬送スクリュー２０９、第２搬送スクリュー２１０は、互いに平行な位置関係を維持するように配設され、図示しない駆動系によって図中時計回りあるいは反時計回りに回転駆動されるようになっている。両搬送スクリューの間には収容部ケーシング２１１と一体に構成された仕切り壁２１１ａが設けられ、これによってトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤（以下、現像剤という）を収容する現像剤収容スペースが両スクリューの周りに個別に確保されるようになっている。但し、両搬送スクリューの両端近傍に対応する領域には、上記仕切り壁２１１ａが設けられておらず、２つの現像剤収容スペースはここで連通するようになっている。なお、未使用状態では、剤担持部２０４と剤収容部２０５との間に設けられたシール部材２２１により隔離されている。
【００２３】
上記第２搬送スクリュー２１０が収容されている方の上記現像剤収容スペースには、図示しないトナー受入口が設けられており、図示しないトナー供給装置から搬送されてくるトナーをここで受け入れるようになっている。上記第２搬送スクリュー２１０の周りにある現像剤は、このようにして受け入れられたトナーを取り込んだ後、この第２搬送スクリュー２１０の回転によって磁性キャリアと混合せしめられながら図中手前側から奥側へと搬送される。この際、トナーと磁性キャリアとが摺擦せしめられ、トナーがマイナス極性に帯電する。
【００２４】
上記第２搬送スクリュー２１０によって図中奥端まで搬送された現像剤は、この奥端にある図示しない連通空間を経由して上記第１搬送スクリュー２０９側の現像剤収容スペースに受け渡される。そして、上記第１搬送スクリュー２０９の回転によって今度は図中奥側から手前側へと搬送されてくる。この搬送の際、現像剤中のトナーは更に帯電が助長される。
【００２５】
上記第１搬送スクリュー２０９側の現像剤収容スペースは、上記剤担持部２０４の現像スリーブ２１３に向けて開口している。この現像スリーブ２１３は、例えば図中奥行き方向に延在する５つの磁極を有する図示しないマグネットローラと、これを覆う筒状の非磁性パイプとで構成され、図示しない駆動系によって該非磁性パイプのみが図中時計回りに回転駆動されるようになっている。この非磁性パイプは、上記第１搬送スクリュー２０９によって搬送されてくる現像剤を上記マグネットローラの発する磁力によって吸着させて担持する。このように担持された現像剤は、上記非磁性パイプの回転に伴って剤担持部２０４内に取り込まれる。
【００２６】
上記剤担持部２０４は、上記現像スリーブ２１３の他、これに当接する可撓性のドクターブレード２１４、上記感光ドラム２０６に向けて開口する開口部などを備えており、この開口部から現像スリーブ２１３の一部を露出させている。上記剤担持部２０４内に取り込まれた現像剤は、このドクターブレード２１４との対向位置を通過する際に、上記現像スリーブ２１３上における層厚が規制される。そして、上記開口部を経由して感光ドラム２０６との対向位置である現像位置まで搬送される。
【００２７】
上記現像スリーブ２１３には、図示しない電源によって−４００［Ｖ］の現像バイアスが印加されており、上記感光ドラム２０６上で−１００[Ｖ]の電荷を帯びている静電潜像と、−４００[Ｖ]の電界を帯びている現像スリーブ２１３表面との間には、マイナスの電荷を帯びているトナーに対して＋３００[Ｖ]の現像ポテンシャルを発揮する現像電界が形成される。これに対し、上記感光ドラム２０６上で−７００[Ｖ]の電荷を帯びている地肌部と、−４００[Ｖ]の電界を帯びている現像スリーブ２１３表面との間には、マイナスの電荷を帯びているトナーに対して−３００[Ｖ]の現像ポテンシャルを発揮する現像電界が形成される。
【００２８】
ここで、現像ポテンシャルの極性は、現像電界がトナーに対して付与する静電力の向きを示しており、プラスの場合にはこの向きが上記感光ドラム２０６方向になり、マイナスの場合には上記現像スリーブ２１３方向になる。従って、上記現像スリーブ２１３の回転によって現像位置まで搬送されてきた現像剤は、磁性キャリアに付着させていたトナーをプラスの現像ポテンシャルの影響によって上記感光ドラム２０６上の静電潜像に付着させる。また、マイナスの現像ポテンシャルの影響によって上記感光ドラム２０６上の地肌部には付着させない。このようにして静電潜像のみにトナーを付着させることで、該静電潜像を現像するのである。
【００２９】
上記感光ドラム２０６上で現像されたトナー像は、上記感光ドラム２０１の回転に伴って上記転写ニップに搬送されて転写紙Ｐ上に転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは、分離爪２１６によって感光ドラム２０６から分離された後、上記定着装置２００Ｄまで搬送される。
【００３０】
上記転写ニップを通過した後の感光ドラム２０６表面に残留している残留トナーは、上記クリーニング部２０２との対向位置まで搬送された際に、クリーニングブレード２１７によって掻き落とされる。そして、上記クリーニング部２０２のケーシング内に回収されて回収トナーとなった後、回収スクリュー２１８等によって再び上記剤収容部２０５まで搬送されて再利用されるか、あるいは廃トナーボトルに回収される。
【００３１】
上記クリーニング部２０２には、上記感光ドラム２０６を覆うための感光体シャッタ２１９が設けられている。この感光体シャッタ２１９は、プロセスカートリッジ２００Ｂが装置本体から取り外された際に図中矢印Ｆ方向に回転することで、感光ドラム２０６を覆って保護するようになっている。
【００３２】
図示していないが、感光体ドラム２０６のトナーの付着量を検知するためのフォトセンサ（以下、「Ｐセンサ」という。）が感光体ドラム２０６に対向して設けられている。このＰセンサは、上記感光ドラム２０６に光を照射する発光素子と反射光を受光する受光素子とを備えており、この感光ドラム２０６上のトナー像の光反射量に応じて出力電圧を変化させる。この反射光量はトナー像における単位面積あたりのトナー付着量Ｍ／Ａによって変化するので、上記Ｐセンサはこのトナー付着量Ｍ／Ａに応じて出力電圧を変化させることになる。この出力電圧は、図示しないＡ／Ｄコンバータを経由してデジタル信号として上記制御部に出力される。なお、本実施形態に係る複写機では、上記トナー付着量Ｍ／Ａの増加に伴って出力値Ｖｓｐを減少させる上記Ｐセンサを用いている。
【００３３】
なお、上記現像位置を通過した後の現像スリーブ２１３表面に残留しているトナーは、現像スリーブの回転に伴って再び上記剤担持部２０４内に取り込まれる。このようにして取り込まれた現像剤は、上記現像スリーブ２１３に担持されなかった現像剤に取り込まれ、上記第１搬送スクリュー２０９によって図中手前端まで搬送される。図３（ａ）は現像部２０３の構成図、（ｂ）は第１，第２搬送スクリュー２０９，２１０の動作を説明するための剤収容部２０５の斜視図である。図３（ｂ）において、第１搬送スクリュー２０９によって手前端まで搬送された現像剤は、手前端にある連通空間を経由して上記第２搬送スクリュー２１０側の現像剤収容スペースに戻される。このようにして戻される現像剤は、現像によってトナーを消費した現像剤を含んでいるので、トナー濃度が通常よりも低下している。このため、図示しないトナー補給装置は、トナーを上記トナー受入口２２５（図４参照）に供給してこの現像剤のトナー濃度を回復させるのである。
【００３４】
上記剤収容部２０５のトナー濃度センサ２１２は、例えばトナーとキャリアとの混合比を磁気的（透磁率）に検知する透磁率センサ等からなり、上記第２搬送スクリュー２１０側の現像剤収容スペースに収容されている現像剤のトナー濃度に応じて出力電圧の値を変化させるように構成されている。
【００３５】
上記制御部は、このトナー濃度センサ２１２からの出力値に基づいて、上記第２搬送スクリュー２１０側の現像剤収容スペースに収容されている現像剤のトナー濃度を取得する。また、この制御部は、ＲＡＭ等で構成される図示しないデータ記憶手段を備えており、このデータ記憶手段に上記トナー濃度センサ２１２の出力電圧の目標値である比較基準値としての制御基準値ＶＴｒｅｆや、図示しない上記Ｐセンサの出力電圧の目標値であるＰ目標値などを記憶している。そして、取得した上記トナー濃度の結果に基づいて図１に示したトナーボトル２１５の回転駆動数（回転駆動時間）を決定した後に、これを回転駆動させる。
【００３６】
上記現像部２０３の現像能力は、現像剤のトナー濃度の他、トナーの性状によっても左右されるため、トナー濃度が一定に維持されていてもトナー像の濃度が変化する場合がある。そこで、上記制御部は、例えば図示しない複写機のメインスイッチがＯＮされた直後など、所定のタイミングで上記感光ドラム２０６の所定領域に基準画像である基準パターンを形成させ、この基準パターンに対するトナー付着量Ｍ／Ａに基づいて上記制御基準値ＶＴｒｅｆを補正するように構成されている。そして、このように上記制御基準値ＶＴｒｅｆを補正することで、上記現像部２０３の現像能力の安定化を図るのである。具体的には、まず、上記Ｐ目標値と、上記基準パターンを検知したときの上記図示しないＰセンサからの出力電圧値とを比較する。この比較により、上記基準パターンに対するトナー付着量Ｍ／Ａの多少が間接的に判定される。次に、上記制御部は、比較した結果と、上記現像部２０３内の現像剤のトナー濃度を検知する上記トナー濃度センサ２１２からの出力ＶＴの値とに基づいて、それまで使用していた制御基準値ＶＴｒｅｆに対する補正量ΔＶＴｒｅｆを決定する。そして、この補正量ΔＶＴｒｅｆの加算により制御基準値ＶＴｒｅｆを補正する。上記制御部は、このような補正によって上記現像部２０３の現像能力の安定化を図っている。
【００３７】
図４は、トナーボトル２１５とプロセスカートリッジ２００Ｂとの関係を示す概略斜視図。図５は、トナーボトル２１５を装置本体への装着の説明図であって、トナーボトル２１５とボトル駆動モータ２２７との関係を示す斜視図である。現像動作を開始した直後に、剤収容部２０５に収容された現像剤のトナー濃度をトナー濃度センサ２１２で検知する。具体的には、トナー濃度センサ２１２のアナログ出力値Ｖｔａを図示しないＡ／Ｄ変換器で変換したデジタル値Ｖｔｄを例えば８個平均してトナー濃度とし、このトナー濃度が制御部のメモリに記憶されたトナー濃度の制御基準値Ｖｔｒｅｆ以上となったときに、制御部は図５に示すボトル駆動モータ２２７をＯＮして、トナーボトル２１５を回転させる。すると、図４に示すように、トナーボトル２１５内に収容されているトナーは、ボトル開口２１５ａから排出し、トナー補給マイラ２２８で掻き上げられて、排出口２２４から排出され、プロセスカートリッジ２００Ｂのトナー受入口２２５から内部に落下し、トナー補給口２２６から上記剤収容部２０５内に供給され、第２搬送スクリュー２１０上に落下する。このようにして、剤収容部２０５内に必要量のトナーが供給されることで、剤収容部２０５内の現像剤のトナー濃度はほぼ一定に維持される。
【００３８】
ところが、上述したように、トナー濃度センサ２１２をトナー補給口２２６から離れた位置に配置しているので、トナー補給口２２６から補給されたトナーがトナー濃度センサ位置に到達するまでにタイムラグが生じ、その間のトナー濃度センサ２１２の検知信号に基づいて制御部が再びボトル駆動モータ２２７を駆動してトナー補給を行なう場合がある。すると、トナーの補給量が多すぎてトナー濃度過多になるおそれがある。
【００３９】
そこで、本実施形態に係る複写機では、補給されたトナーが最初にトナー濃度センサを通過するタイミングでトナー濃度検知を行なって、トナー濃度過多になるのを防ぐように構成した。
【００４０】
〔実施例１〕
図６はトナー補給口２２６とトナー濃度センサ２１２との位置関係を示す図である。図６において、トナー補給口２２６の中心とトナー濃度センサ２１２の中心との距離Ｌ（ｍｍ）は、第２搬送スクリュー２１０の全長の１／２よりも小さい距離となっている。これにより、トナー補給口２２６よりも現像剤の搬送方向下流側であって、第２搬送スクリュー２１０の軸方向の中央に対して該トナー補給口と反対側の離れた位置にトナー濃度センサ２１２を配設した場合に比べ、新たに補給されたトナーがトナー濃度センサ２１２の配設位置に到達するまでに、搬送方向に広がり難い。このため、トナー補給直後の現像剤のトナー濃度に比べてトナー濃度センサ２１２に到達した現像剤のトナー濃度はさほど低下しておらず、トナー補給前と補給後とでトナー濃度センサ２１２の出力値に大きな差が現れ、トナー濃度センサ２１２の誤検知を防ぐことができる。一方、トナー補給口２２６の中心とトナー濃度センサ２１２の中心との距離Ｌが小さすぎると、現像剤の嵩密度変動により、トナー濃度センサ２１２の誤検知が生じるおそれがある。このため、上記距離Ｌは、少なくとも現像剤の嵩密度変動が生じないだけの距離を確保しておくことが望ましい。
【００４１】
図６において、第２搬送スクリュー２１０の回転数をＮ（ｒｐｍ）、スクリューピッチをＰ（ｍｍ）としたときに、トナー補給口２２６にトナーが補給されてからトナー濃度センサ２１２に到達するまでの時間ｔ（sec）は、次の数１であらわすことができる。
【数１】
ｔ＝Ｌ／（Ｐ×Ｎ／６０）
【００４２】
本発明者が行なった実験によれば、制御部がボトル駆動モータ２２７をＯＮするための制御信号を出力してから、補給されたトナーがトナー濃度センサ２１２に到達するまでに、上記時間ｔの２倍程度の時間を要した。これは、上記制御信号でボトル駆動モータ２２７がＯＮしてからトナーがトナー補給口２２６に落下するまでの搬送に時間を要することと、第２搬送スクリュー２１０による現像剤の攪拌搬送が計算上よりも時間がかかることなどが考えられる。そこで、制御部からボトル駆動モータ２２７をＯＮするための制御信号が出力されてから、トナー濃度センサ２１２がトナー濃度検知を再開する時間Ｔ（sec）は、次の数２で表すことができる。
【数２】
Ｔ≧２×Ｌ／（Ｐ×Ｎ／６０）
【００４３】
上記数２の関係を満たすことで、補給されたトナーの濃度をトナー濃度センサ２１２で検知することができ、トナー濃度の誤検知を確実に防止することができる。
【００４４】
より具体的には、トナー補給口２２６の中心とトナー濃度センサ２１２の中心との距離Ｌを６２．９（ｍｍ）、第２搬送スクリュー２１０の回転数Ｎを３１２．６（ｒｐｍ）、スクリューピッチＰを１６（ｍｍ）とした場合には、上記数１より、トナー補給口２２６にトナーが補給されてからトナー濃度センサ２１２に到達するまでの時間ｔは、０．７５４５（sec）となる。ボトル駆動モータ２２７がＯＮしてからトナーがトナー補給口２２６に落下するまでの搬送時間等を考慮して、上記数２より、制御部からボトル駆動モータ２２７をＯＮするための制御信号が出力されてから、補給されたトナーがトナー濃度センサ２１２に到達するまでの時間Ｔは、１．５０９（sec）となる。よって、制御部がボトル駆動モータ２２７をＯＮするための制御信号を出力してから、少なくとも１．５０９（sec）より前にはトナー濃度センサ２１２の検知を行なわず、例えば１．６（sec）後にトナー濃度検知を再開する。例えば、この１．６（sec）の間は、センサコントローラによるＡ／Ｄ変換を行なわない。
【００４５】
ここで図７では、トナー濃度センサ２１２のアナログ出力値Ｖｔａは、制御部からボトル駆動モータ２２７をＯＮするための制御信号が出力されてから約１．７５（sec）より変化している。トナー濃度検知は、３０（msec）間隔でサンプリング時間３０（msec）のトナー濃度センサ２１２のアナログ出力値Ｖｔａを図示しないセンサコントローラでデジタル値ＶｔｄにＡ／Ｄ変換し、制御部でデジタル値Ｖｔｄの８回分の平均値を算出してトナー濃度としている。このため、トナー濃度の検知には、約０．４５（sec）の時間がかかる。具体的には、制御部からボトル駆動モータ２２７をＯＮするための制御信号が出力されてから、１．６（sec）から２．０５（sec）の間の略平均値をトナー濃度とするため、制御部で算出されたトナー濃度は制御基準値Ｖｔｒｅｆ以下とはならず、再度トナー補給は行われないため、トナー補給過多を防ぐことができる。
【００４６】
なお、補給されたトナーがトナー濃度センサ２１２を完全に通過した後のタイミングでトナー濃度検知を再開すると、補給されたトナー濃度を検知できなくなってしまう。よって、補給されたトナーがトナー濃度センサ２１２に到達してから、完全に通過するまでの時間経過前にはトナー濃度検知を再開することが望ましい。補給されたトナーがトナー濃度センサ２１２を通過する時間は、ボトル駆動モータ２２７がＯＮされた時間と略等しいので、このボトル駆動モータ２２７がＯＮされた時間をｔｍ（sec）とすると、次の数３の関係を満たすことが望ましい。
【数３】
ｔ×２＋ｔｍ≧Ｔ≧ｔ×２
【００４７】
また、制御部からボトル駆動モータ２２７をＯＮするための制御信号が出力されたにもかかわらず、何らかの原因でトナー補給口２２６にトナーが落下せずトナー補給がなされない場合がある。この場合には、例えば１．６（sec）後に再開されたトナー濃度検知の結果が制御基準値Ｖｔｒｅｆ以上であれば、制御部からボトル駆動モータ２２７をＯＮするための制御信号が出力され、トナー補給がなされる。これにより、トナー濃度不足を防止することができる。
【００４８】
〔実施例２〕
上記実施例１のようにトナー補給ボトルを回転させるための単独のボトル駆動モータを設けずに、他と共通の駆動モータからの駆動力を電磁クラッチを用いてトナー補給ボトルに伝達する構成の場合には、クラッチによる駆動伝達の遅延が生じる。すると、クラッチを設けない実施例１の構成に比べ、補給されたトナーがトナー濃度センサ２１２に到達するまで、クラッチの駆動伝達の遅延分余計に時間がかかることになる。図８は、クラッチを設けない場合（実線）と、設けた場合（点線）とで、同時にボトル駆動モータ及びクラッチをＯＮしてから、トナー濃度センサのアナログ出力値Ｖｔａが変化する状態の出力特性を示すグラフである。このグラフからクラッチによる駆動伝達遅延時間ｔｄが生じていることがわかる。このクラッチの駆動伝達遅延時間ｔｄは、通常２５０（msec）程度である。この駆動伝達遅延時間ｔｄを考慮しないでトナー濃度検知を再開すると、上述したような理由から、トナーの補給量が多すぎてトナー濃度過多になるおそれがある。
【００４９】
そこで、トナー補給を行なった後は、クラッチの駆動伝達の遅延時間を考慮して、トナー濃度センサの検知を再開することが望ましい。クラッチの駆動伝達遅延時間をｔｄ（sec）とすると、制御部からクラッチをＯＮするための制御信号が出力されてから、トナー濃度センサ２１２がトナー濃度検知を再開する時間Ｔ２（sec）は、次の数４で表すことができる。なお、数４中、Ｌ，Ｐ，Ｎは上記数１と同じ変数を意味する。
【数４】
Ｔ２≧{Ｌ／（Ｐ×Ｎ／６０）}×２＋ｔｄ
【００５０】
このように、駆動伝達系にクラッチを用いた場合には、上記数４の関係を満たすことで、補給されたトナーの濃度をトナー濃度センサ２１２で検知することができ、トナー濃度の誤検知を確実に防止することができる。
【００５１】
なお、上記実施例１で述べたのと同様に、補給されたトナーがトナー濃度センサ２１２を完全に通過した後のタイミングでトナー濃度検知を再開すると、補給されたトナー濃度を検知できなくなってしまう。よって、補給されたトナーがトナー濃度センサ２１２に到達してから、完全に通過するまでの時間経過前にはトナー濃度検知を再開することが望ましい。補給されたトナーがトナー濃度センサ２１２を通過する時間は、クラッチが締結された時間と略等しいので、このクラッチが締結された時間をｔｍ（sec）とすると、次の数５の関係を満たすことが望ましい。
【数５】
{Ｌ／（Ｐ×Ｎ／６０）}×２＋ｔｄ＋ｔｍ≧Ｔ２≧{Ｌ／（Ｐ×Ｎ／６０）}×２＋ｔｄ
【００５２】
以上説明したように、本実施形態では、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて、像担持体としての感光ドラム２０６に形成された静電潜像を現像する現像剤担持体としての現像スリーブ２１３と、該現像スリーブ２１３の軸線方向での一端側から他端側へ現像剤を搬送しつつ攪拌するためのスクリューを有する攪拌搬送部材としての第２搬送スクリュー２１０とを備えた現像装置としての現像部２０３と、該現像部２０３へ補給するトナーを収容するトナー収容部としてのトナーボトル２１５と、該現像部２０３の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ２１２と、該トナー濃度センサ２１２の検知結果と比較基準値としての制御基準値Ｖｔｒｅｆとを比較する比較手段、及び、該比較手段の比較結果に基づいて、該トナーボトル２１５から該現像部２０３のトナー補給口２２６にトナーを補給する補給制御手段としての制御部とを有する画像形成装置において、上記制御部により上記トナー補給口２２６からトナーが補給された後の所定時間内は上記トナー濃度センサ２１２によるトナー濃度検知を行なわず、該補給されたトナーが該トナー濃度センサ２１２を最初に通過するときのトナー濃度を検知するように、該トナー濃度センサ２１２によるトナー濃度検知を再開する。よって、上記トナー補給口２２６から補給されたトナーが最初にトナー濃度センサ２１２を通過する前のタイミングではトナー濃度検知を行なわず、補給されたトナーの濃度を確実に検知することができる。これにより、実際にトナー補給が行なわれたことを制御部が確実に認識し、トナーの過補給によるトナー濃度過多を防いで、安定したトナー濃度を維持することができる。なお、トナー補給動作が行なわれたにもかかわらず何らかの原因でトナー補給がなされなかった場合には、再度トナー補給動作を行なって確実にトナー補給を行なうことが可能になり、トナー補給されずに画像濃度が低下することを防ぐことができる。この結果、地汚れや画像濃度低下等の無い高品質な画像形成が可能となる。
また、上記制御部が上記トナーボトル２１５から上記トナー補給口２２６へのトナー補給動作を開始してから上記トナー濃度センサ２１２がトナー濃度検知を再開する時間をＴ[ｓｅｃ]、該トナー補給口２２６と該トナー濃度センサ２１２との距離をＬ[ｍｍ]、上記第２搬送スクリュー２１０の回転数をＮ[ｒｐｍ]、該第２搬送スクリュー２１０のスクリューピッチをＰ[ｍｍ]としたときに、Ｔ≧２×Ｌ／（Ｐ×Ｎ／６０）の関係を満たす。より具体的には、上記制御部が上記トナーボトル２１５から上記トナー補給口２２６へのトナー補給動作を開始してから上記トナー濃度センサ２１２の検知を再開する時間Ｔを、トナーボトル２１５からトナー補給口２２６まの搬送時間等を考慮して、トナー補給口２２６からトナー濃度センサ２１２までの搬送時間の２倍以上に設定しておく。よって、上記制御部が上記トナーボトル２１５から上記トナー補給口２２６へのトナー補給動作を開始してから、トナー濃度センサ２１２位置に到達するまでのタイムラグに起因する上記トナー濃度センサ２１２の誤検知を防ぐことができる。
また、上記トナーボトル２１５から上記トナー補給口２２６までトナーを搬送する搬送手段としてのトナー補給マイラ２２８等と、該トナー補給マイラ２２８等に駆動力を付与する駆動源としての共通の駆動モータと、該共通の駆動モータの駆動力を該トナー補給マイラ２２８等に伝達する駆動伝達手段とを有し、該駆動伝達手段がクラッチを備え、該クラッチの締結、非締結の切替え動作を上記制御部の制御信号により行なうように構成し、該制御部が該クラッチを締結する制御信号を出力してから上記トナー濃度センサ２１２がトナー濃度検知を再開する時間をＴ２[ｓｅｃ]、該クラッチの締結時の駆動伝達遅延時間をｔｄ[ｍｍ]としたときに、Ｔ２≧２×Ｌ／（Ｐ×Ｎ／６０）＋ｔｄの関係を満たす。よって、クラッチの駆動伝達遅延時間を考慮して、トナー濃度センサ２１２のトナー濃度検知を再開することができ、該遅延時間に起因するトナー濃度センサ２１２の誤検知を防ぐことができる。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、トナー濃度センサの検知タイミングを適切に設定することで、トナー濃度センサの誤検知によるトナー過補給によるトナー濃度過多を防いで、安定したトナー濃度を維持することができる。また、トナー補給されずに画像濃度が低下することを防ぐことができる。この結果、地汚れや画像濃度低下等の無い高品質な画像形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図２】本複写機のプロセスカートリッジを示す概略構成図。
【図３】（ａ）は現像部の構成図。
（ｂ）は第１，第２搬送スクリューの動作を説明するための剤収容部２０５の斜視図。
【図４】トナーボトルとプロセスカートリッジとの関係を示す概略斜視図。
【図５】トナーボトルを装置本体への装着の説明図であって、トナーボトルとボトル駆動モータとの関係を示す斜視図。
【図６】トナー補給口とトナー濃度センサとの位置関係を示す図。
【図７】実施例１に係るトナー濃度センサのアナログ出力値と、センサコントローラのＡ／Ｄ変換値と、制御部のボトル駆動モータ制御信号との関係を示すタイミングチャート。
【図８】実施例２に係るクラッチの駆動伝達遅延時間の説明図。
【図９】従来例に係るトナー濃度センサのアナログ出力値と、センサコントローラのＡ／Ｄ変換値と、制御部のボトル駆動モータ制御信号との関係を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１００              スキャナ部
１０１              受光装置
２００              画像形成部
２００Ａ            レーザ書込みユニット
２００Ｂ            プロセスカートリッジ
２００Ｃ            転写装置
２００Ｄ            定着装置
２００Ｅ            排紙装置
２０１              潜像形成部
２０２              クリーニング部
２０３              現像部
２０４              剤担持部
２０５              剤収容部
２０６              感光ドラム
２０７              帯電ローラ
２０８              除電ランプ
２０９              第１搬送スクリュー
２１０              第２搬送スクリュー
２１１              収容部ケーシング
２１２              トナー濃度センサ
２１３              現像スリーブ
２１４              ドクターブレード
２１５              トナーボトル
２２５              トナー受入口
２２６              トナー補給口
２２７              ボトル駆動モータ
３００              給紙部
３０１              給紙カセット
３０２              給紙ローラ
３０３              紙搬送ローラ対
【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】
0004282257.tif 000008
【図８】
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【図９】
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