(57)【要約】      （修正有）【課題】トナー濃度センサ（透磁率センサ）の一周期の整数倍の時間の間でサンプリングを行い、その平均値よりも出力が高い値をトナー濃度検知に用いることによって、安定したトナー濃度検知が行えるトナー濃度検知方法、トナー補給方法、現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤収容部５１に収容されている二成分現像剤を攪拌・搬送するための攪拌領域５３の攪拌スクリュー５４とを有する現像装置で、トナー濃度を検出するためのトナー濃度センサが、攪拌スクリュー５４軸の回転に応じた周期的な出力変動を持つ場合、その周期の整数倍を１サイクルとしてその１サイクルの中で複数点サンプリングした出力値のうち、平均値よりも高い出力値を検知する。【選択図】図３
2009093133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤収容部に収容されているトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置で、その現像剤収容部に新たな二成分現像剤を補給するとともに、その補給により現像剤収容部内で過剰になる二成分現像剤を排出する機構を有するとともに、前記現像剤収容部に収容されている二成分現像剤を攪拌・搬送するための攪拌スクリューとを有する現像装置で、
前記現像剤収容部のトナー濃度検知手段でトナー濃度を検出するためのトナー濃度検知方法において、
前記トナー濃度検知手段が、攪拌スクリュー軸の回転に応じた周期的な出力変動を持つ場合、その周期の整数倍を１サイクルとしてその１サイクルの中で複数点サンプリングした出力値のうち、平均値よりも高い出力値を検知する
ことを特徴とするトナー濃度検知方法。
【請求項２】
前記トナー濃度検知方法が、１枚の作像動作のうち、後半にて行う
ことを特徴とする請求項３に記載のトナー濃度検知方法。
【請求項３】
現像剤収容部に収容されているトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置で、その現像剤収容部に新たな二成分現像剤を補給するとともに、その補給により現像剤収容部内で過剰になる二成分現像剤を排出する機構を有するとともに、前記現像剤収容部に収容されている二成分現像剤を攪拌・搬送するための攪拌スクリューとを有する現像装置で、
前記現像剤収容部に設けたトナー濃度検知手段により検出したトナー濃度に基づいてトナー補給するトナー補給方法において、
前記トナー補給手段が、トナー濃度検知手段による、攪拌スクリュー軸の回転に応じた周期的な出力変動を持つ場合、その周期の整数倍を１サイクルとしてその１サイクルの中で複数点サンプリングした出力値のうち、平均値よりも高い出力値を検知する
ことを特徴とするトナー補給方法。
【請求項４】
前記トナー補給方法は、トナー濃度検知が１枚の作像動作のうち、後半にて行い、その出力値に基づいてトナー補給を行う
ことを特徴とする請求項３に記載のトナー補給方法。  
【請求項５】
現像剤収容部に収容されているトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置で、
その現像剤収容部に新たな二成分現像剤を補給するとともに、
その補給により現像剤収容部内で過剰になる二成分現像剤を排出する機構を有するとともに、
前記現像剤収容部に収容されている二成分現像剤を攪拌・搬送するための攪拌スクリューと、
前記現像剤収容部のトナー濃度を検出するためのトナー濃度検知手段とを有する現像装置において、
前記トナー濃度検知手段が、攪拌スクリュー軸の回転に応じた周期的な出力変動を持つ場合、その周期の整数倍を１サイクルとしてその１サイクルの中で複数点サンプリングした出力値のうち、平均値よりも高い出力値を検知する
ことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
前記現像装置は、トナー濃度検知は１枚の作像動作のうち、後半にて行い、その出力値に基づいてトナー補給を行う
ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像装置は、現像剤収納部内の現像剤重量の変動が１５％以内である
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の現像装置。
【請求項８】
前記現像剤収容部に収容されている二成分現像剤を攪拌・搬送するための攪拌スクリュー軸上であって、
前記現像剤収容部のトナー濃度を検出するためのトナー濃度検知手段と対抗する位置に、トナー濃度検知手段上の現像剤を攪拌するための攪拌部材が設置されている
ことを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の現像装置。
【請求項９】
前記現像剤収納部内の現像剤重量の変動が３０％以内である
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記現像装置は、トナー濃度検知手段が現像装置内のトナー補給手段（トナー補給口）よりも下流にあって、前記現像剤排出機構（排出口）よりも上流に位置する
ことを特徴とする請求項５ないし９のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１１】
前記現像装置は、前記トナー濃度検知手段の検知面が、前記現像剤収容部内の現像剤面よりも下方にあって現像剤収容部の最低壁面よりも上方に位置する
ことを特徴とする請求項５ないし１０のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１２】
前記現像装置は、前記トナー濃度検知手段の検知面が、前記現像剤収容部の最底面よりもスクリュー回転方向の下流側に位置する
ことを特徴とする請求項５ないし１１のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１３】
少なくとも潜像担持体と現像装置を一体に支持して、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されるプロセスカートリッジにおいて、
前記プロセスカートリッジは、請求項５ないし１２のいずれかに記載の現像装置を用いる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１４】
潜像を形成する潜像担持体と、
潜像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、
帯電した潜像担持体表面に画像データに基づいて露光し潜像を書き込む露光装置と、
潜像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視像化する現像装置と、
潜像担持体表面当接して残留物を除去するクリーニング装置と、
潜像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、
記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項５ないし１２のいずれかに記載の現像装置を用いる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
潜像を形成する潜像担持体と、
潜像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、
帯電した潜像担持体表面に画像データに基づいて露光し潜像を書き込む露光装置と、
潜像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視像化する現像装置と、
潜像担持体表面当接して残留物を除去するクリーニング装置と、
潜像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、
記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項１３に記載のプロセスカートリッジを用いる
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、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの電子写真方式の画像形成が行われるトナー濃度検知方法、トナー補給方法、現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年カラー画像の使用頻度も増加したため、メンテナンス性の向上を目的としたカラー現像剤の交換を不要にするための方法として、少量のキャリアを含むトナーを補給するとともに、現像剤を排出することで、劣化した現像剤（キャリア）を新しいものと徐々に入れ替えていく方式（以下、「トリクル方式」と記す。）も採用されている。
トリクル現像方式の例としては、例えば、特許文献１の「電子写真現像装置」では現像部に所定現像時間或いは所定複写量に応じて一定量のキャリアを供給する装置が提案されている。ここで開示された技術とは、「消費されるトナーの補給とは別に新しいキャリアを現像装置５内に補給」、「現像装置５内過剰現像剤のオーバーフロー排出」、「現像装置５内劣化現像剤を置換」の工程を経て現像装置内の現像剤の劣化状態を一定に保つようにしたものなどが挙げられる。このような「トリクル現像方式」においては、現像装置５内のキャリア量が一定でないという特徴がある。特に、トナーとキャリアを同じ割合で同時に補給する機構で排出機構が溢出機構の場合、トナー濃度や環境や劣化や印刷モードの違いによる現像剤のかさ変動によって、補給されたキャリアの量に対して排出されるキャリアの量が大きく異なることがある。
【０００３】
乾式複写機等においては、キャリアとトナーとからなる二成分現像剤で感光体表面の静電潜像の可視化（現像）を行う現像装置が多用されている。このような現像装置において、トナーは現像動作によって消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像装置内に残るため、現像剤中のトナー含有率（トナー濃度）が変化し、その結果、画像濃度が変化する。画像濃度変化を防ぐために、現像装置５内のトナー濃度を一定に保つための制御方法のひとつとして、トナー濃度を検知し、検知したトナー濃度から補給するトナー量を決定するという方法がある。このトナー濃度を誤検知すると、トナー濃度の一定制御ができなくなるため安定した画像濃度が得られないばかりか、補給過多によるトナー飛散、補給過少によるキャリア付着などの不具合・画像劣化を生じてしまう。
【０００４】
一般に、この現像剤中のトナー含有率を制御するために、トナー濃度を検出するトナー濃度センサが設けられている。二成分現像剤では、トナー濃度センサとしては従来より透磁率センサが用いられている。磁性体であるキャリアに起因する透磁率を検知し、検知された透磁率からキャリアに対するトナーの比率を検出する。
例えば、これまでの透磁率センサが用いられているトナー濃度検知センサは、トナー濃度Ｔｃとセンサ出力Ｖｔとは、図１６に示すような関係がある。このトナー比率の増減によりトナーを補給するか否かが制御され、現像剤収納部内のトナー濃度を一定に保つようになっている。ところが、上記透磁率センサによって検出される透磁率は、一定体積中に含まれるキャリア量によって決まるので、例えば現像装置５内の現像剤量が変動した場合や現像剤の密度が変動した場合、透磁率が変わってしまうため、安定したトナー濃度検知ができないという欠点がある。
【０００５】
この欠点を解消するために、特許文献２や特許文献３では、周期性のあるセンサ出力値の平均値をトナー濃度として検出する方式が提案されている。具体的には、特許文献２では、攪拌部材付近でトナー濃度を検出するトナー濃度検出方法であって、前記攪拌部材がほぼ一回転又はほぼ整数倍回転する間を濃度検出の一サイクルとし、この一サイクル中に複数回濃度サンプリングしてその平均値をトナー濃度として検出するというものである。特許文献３では、現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサと、現像剤を攪拌する現像剤攪拌スクリューとを備える現像装置を有する、２成分現像方式の画像形成装置のトナー濃度検知方法において、トナー濃度センサの出力を検知する読み取り周期は、１周期が、現像剤攪拌スクリューの回転周期の半分の周期と等しいというものである。
しかし、これらの開示された技術では、現像剤量が変化するトリクル現像方式の場合これらの検出方法では安定したトナー濃度検知ができない。
とくに、「トリクル現像方式」においては、透磁率センサによるトナー濃度検知を行う場合、上述にあるように現像装置内の現像剤（キャリア）の容量が変動するため、上記トナー濃度センサ付近での剤量が変わってしまい、正確なトナー濃度検知ができないという問題が生じてしまう。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５１−０１３２４９号公報
【特許文献２】特開平０８-１２５０７号公報
【特許文献３】特開２００３-５７９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、トリクル現像方式において、トナー濃度センサ（透磁率センサ）の出力値が、攪拌スクリュー（または、攪拌部材・清掃部材）によって検知面上で攪拌される（動かされる）現像剤の量の変動に応じてスクリューの回転周期の出力変動を持つことを利用し、その一周期の整数倍の時間の間でサンプリングを行い、その平均値よりも出力が高い値をトナー濃度検知に用いること、および、現像動作開始直後の不安定な部分のセンサ出力を省いた作像動作後半の安定した部分のセンサ出力値をトナー濃度検知に用いること、又、より現像剤量の安定した状態で検知を行うことができるセンサ位置でトナー濃度検知を行うトナー濃度検知方法、トナー補給方法、現像装置及び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】
【０００８】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明のトナ濃度検知方法は、現像剤収容部に収容されているトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置で、その現像剤収容部に新たな二成分現像剤を補給するとともに、その補給により現像剤収容部内で過剰になる二成分現像剤を排出する機構を有するとともに、前記現像剤収容部に収容されている二成分現像剤を攪拌・搬送するための攪拌スクリューとを有する現像装置で、前記現像剤収容部のトナー濃度を検出するためのトナー濃度検知手段において、前記トナー濃度検知手段が、攪拌スクリュー軸の回転に応じた周期的な出力変動を持つ場合、その周期の整数倍を１サイクルとしてその１サイクルの中で複数点サンプリングした出力値のうち、平均値よりも高い出力値を検知する。また、現像動作開始直後の不安定な部分のセンサ出力を省いた作像動作後半の安定した部分のセンサ出力値を濃度検知に用いること、又、より現像剤量の安定した状態のセンサ位置でトナー濃度検知を行うことができる。
また、本発明のトナー補給方法は、現像剤収容部に収容されているトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置で、その現像剤収容部に新たな二成分現像剤を補給するとともに、その補給により現像剤収容部内で過剰になる二成分現像剤を排出する機構を有するとともに、前記現像剤収容部に収容されている二成分現像剤を攪拌・搬送するための攪拌スクリューとを有する現像装置で、前記現像剤収容部に設けたトナー濃度検知手段により検出したトナー濃度に基づいてトナー補給するトナー補給手段において、前記トナー補給手段が、トナー濃度検知手段による、攪拌スクリュー軸の回転に応じた周期的な出力変動を持つ場合、その周期の整数倍を１サイクルとしてその１サイクルの中で複数点サンプリングした出力値のうち、平均値よりも高い出力値を検知に基づいてトナー補給する。また、現像動作開始直後の不安定な部分のセンサ出力を省いた作像動作後半の安定した部分のセンサ出力値を濃度検知に用いること、又、より現像剤量の安定した状態のセンサ位置でトナー濃度検知を行うことでトナー補給する。
【０００９】
また、本発明の現像装置は、現像剤収容部に収容されているトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置で、その現像剤収容部に新たな二成分現像剤を補給するとともに、その補給により現像剤収容部内で過剰になる二成分現像剤を排出する機構を有するとともに、前記現像剤収容部に収容されている二成分現像剤を攪拌・搬送するための攪拌スクリューと、前記現像剤収容部のトナー濃度を検出するためのトナー濃度検知手段とを有する現像装置において、前記トナー濃度検知手段が、攪拌スクリュー軸の回転に応じた周期的な出力変動を持つ場合、その周期の整数倍を１サイクルとしてその１サイクルの中で複数点サンプリングした出力値のうち、平均値よりも高い出力値を検知する。
また、本発明の現像装置は、さらに、現像剤収納部内の現像剤重量の変動が１５％以内であることを特徴とする
また、本発明の現像装置は、さらに、前記現像剤収容部に収容されている二成分現像剤を攪拌・搬送するための攪拌スクリュー軸上であって、前記現像剤収容部のトナー濃度を検出するためのトナー濃度検知手段と対抗する位置に、トナー濃度検知手段上の現像剤を攪拌するための攪拌部材が設置されていることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記現像剤収納部内の現像剤重量の変動が３０％以内であることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、トナー濃度検知手段が現像装置内のトナー補給手段（トナー補給口）よりも下流にあって、前記現像剤排出機構（排出口）よりも上流に位置することを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記トナー濃度検知手段の検知面が、前記現像剤収容部内の現像剤面よりも下方にあって現像剤収容部の最低壁面よりも上方に位置することを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記トナー濃度検知手段の検知面が、前記現像剤収容部の最底面よりもスクリュー回転方向の下流側に位置することを特徴とする。
【００１０】
本発明のプロセスカートリッジは、さらに、少なくとも潜像担持体と現像装置を一体に支持して、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されるプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは、上述のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする。
【００１１】
本発明の画像形成装置は、潜像を形成する潜像担持体と、潜像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した潜像担持体表面に画像データに基づいて露光し潜像を書き込む露光装置と、潜像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視像化する現像装置と、潜像担持体表面当接して残留物を除去するクリーニング装置と、潜像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、上述のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、上述に記載のプロセスカートリッジを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のトナー濃度検出手段では、現像装置内の現像剤量の変動の影響をうけにくい検知ができる。
また、本発明のトナー補給方法では、トナー濃度検知を正確にできるようになるため、それに基づいてトナー補給制御を行うことによって、より適切な制御をすることができる。
また、本発明の現像装置、画像形成装置では、トナー濃度検知を正確にできるようになるため、それに基づいてトナー補給制御を行うことによって、より適切な制御をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。ここでは、電子写真方式の画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。画像形成装置は、イエロー（以下、「Ｙ」と記す。）、シアン（以下、「Ｃ」と記す。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と記す。）、ブラック（以下、「Ｋ」と記す。）の４色のトナーから、カラー画像を形成するものである。
まず、複数の潜像担持体を備え、該複数の潜像担持体を表面移動部材の移動方向に並列させる画像形成装置（以下、「タンデム型」と記す。）の基本的な構成について説明する。この画像形成装置は、潜像担持体として４つの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えている。なお、ここではドラム状の感光体を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、それぞれ表面移動部材である中間転写ベルト１０に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、それぞれ中間転写ベルト１０に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、比較的薄い円筒状の導電性基体上に感光層を形成し、更にその感光層の上に保護層を形成したものであり、また、感光層と保護層との間に中間層を設けても良い。
【００１５】
図２は、感光体を配設する作像形成部２の構成を示す概略図である。なお、画策像形成部２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋにおける各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ周りの構成はすべて同じであるため、１つの作像形成部２についてのみ図示し、色分け用の符号Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋについては省略してある。感光体１の周りには、その表面移動方向に沿って、帯電手段としての帯電装置３、現像手段としての現像装置５、感光体１上のトナー像を記録媒体又は中間転写体１０に転写する転写装置６、感光体１上の未転写トナーを除去するクリーニング装置７の順に配置されている。帯電装置３と現像装置５との間には、潜像形成手段としての露光装置４から発せられる光が感光体１まで通過できるようにスペースが確保されている。なお、この作像形成部２を、一つのプロセスカートリッジとすることができる。
【００１６】
帯電装置３は、感光体１の表面を負極性に帯電する。本実施形態における帯電装置３は、いわゆる接触・近接帯電方式で帯電処理を行う帯電部材としての帯電ローラを備えている。すなわち、この帯電装置３は、帯電ローラを感光体１の表面に接触又は近接させ、その帯電ローラに負極性バイアスを印加することで、感光体１の表面を帯電する。感光体１の表面電位が−５００Ｖとなるような直流の帯電バイアスを帯電ローラに印加している。
【００１７】
なお、帯電バイアスとして、直流バイアスに交流バイアスを重畳させたものを利用することもできる。また、帯電装置３には、帯電ローラの表面をクリーニングするクリーニングブラシが設けても良い。なお、帯電装置３として、帯電ローラの周面上の軸方向両端部分に薄いフィルムを巻き付け、これを感光体１の表面に当接するように設置してもよい。この構成においては、帯電ローラの表面と感光体１の表面との間は、フィルムの厚さ分だけ離間した極めて近接した状態となる。したがって、帯電ローラに印加される帯電バイアスによって、帯電ローラの表面と感光体１の表面との間に放電が発生し、その放電によって感光体１の表面が帯電される。
このようにして帯電した感光体１の表面には、露光装置４によって露光されて各色に対応した静電潜像が形成される。この露光装置４は、各色に対応した画像情報に基づき、感光体１に対して各色に対応した静電潜像を書き込む。なお、本実施形態の露光装置４は、レーザ方式であるが、ＬＥＤアレイと結像手段からなる他の方式を採用することもできる。
【００１８】
トナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから現像装置５内に補給されたトナーは、供給ローラによって搬送され、現像ローラ５２上に担持されることになる。この現像ローラ５２は、感光体１と対向する現像領域に搬送される。ここで、現像ローラ５２は、感光体１と対向する領域（以下、「現像領域」と記す。）において感光体１の表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像ローラ５２上のトナーが、感光体１の表面を摺擦しながら、トナーを感光体１の表面に供給する。このとき、現像ローラ５２には、図示しない電源から−３００Ｖの現像バイアスが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。そして、感光体１上の静電潜像と現像ローラ５２との間では、現像ローラ５２上のトナーに静電潜像側に向かう静電力が働くことになる。これにより、現像ローラ５２上のトナーは、感光体１上の静電潜像に付着することになる。この付着によって感光体１上の静電潜像は、それぞれ対応する色のトナー像に現像される。
【００１９】
転写装置６における中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１１、１２、１３に張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト１０上には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、ここでは転写チリの発生が少ない転写ローラ１４を用いた構成を採用している。具体的には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋと接触する中間転写ベルト１０の部分の裏面に、それぞれ転写装置６としての一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋを配置している。ここでは、各一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋにより押圧された中間転写ベルト１０の部分と各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋとによって、一次転写ニップ部が形成される。そして、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト１０上に転写する際には、各一次転写ローラ１４に正極性のバイアスが印加される。これにより、各一次転写ニップ部には転写電界が形成され、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト１０上に静電的に付着し、転写される。
【００２０】
中間転写ベルト１０の周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置１５が設けられている。このベルトクリーニング装置１５は、中間転写ベルト１０の表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置１５内から図示しない搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。
また、支持ローラ１３に張架された中間転写ベルト１０の部分には、二次転写ローラ１６が接触して配置されている。この中間転写ベルト１０と二次転写ローラ１６との間には二次転写ニップ部が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録部材としての転写紙が送り込まれるようになっている。この転写紙は、露光装置４の図中下側にある給紙カセット２０内に収容されており、給紙ローラ２１、レジストローラ対２２等によって、二次転写ニップ部まで搬送される。そして、中間転写ベルト１０上に重ね合わされたトナー像は、二次転写ニップ部において、転写紙上に一括して転写される。この二次転写時には、二次転写ローラ１６に正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト１０上のトナー像が転写紙上に転写される。
【００２１】
二次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には、定着手段としての加熱定着装置２３が配置されている。この加熱定着装置２３は、ヒータを内蔵した加熱ローラ２３ａと、圧力を加えるための加圧ローラ２３ｂとを備えている。二次転写ニップ部を通過した転写紙は、これらのローラ間に挟み込まれ、熱と圧力を受けることになる。これにより、転写紙上に載っていたトナーが溶融し、トナー像が転写紙に定着される。そして、定着後の転写紙は、排紙ローラ２４によって、装置上面の排紙トレイ上に排出される。
【００２２】
現像装置５は、図１に示したトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから、対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。このトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋは、それぞれが単体で交換できるように、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。このような構成とすることで、トナーエンド時にはトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋだけを交換すればよい。したがって、トナーエンド時にまだ寿命になっていない他の構成部材はそのまま利用でき、ユーザの出費を抑えることができる。
図３は、本発明の現像装置の構成を示す概略図である。本発明に係る現像装置の概要構成としては、現像剤を収容する現像剤収納部５１と現像ロール５２と、前記現像ロール５２が収容される現像ロール収容部５２ａと、前記現像ロール収容部５２ａに隣接して現像ロール５２の軸方向に延びる第１現像剤撹拌領域５３ａと、前記第１現像剤撹拌領域５３ａに隣接して配置されて軸方向両端部を除いた部分が仕切壁により前記第１現像剤撹拌領域５３ａと仕切られるとともに軸方向両端部が前記第１現像剤撹拌領域５３ａと接続し且つ前記仕切壁とその仕切壁に沿って延びる容器外壁との間に形成された第２現像剤撹拌領域５３ｂと、前記第１現像剤撹拌領域５３ａに配置されて２成分現像剤を現像ロール軸方向に搬送しながら撹拌する第１攪拌スクリュー５４ａと、前記第２現像剤撹拌領域５３ｂに配置されて２成分現像剤を前記第１搬送部材と逆方向に搬送しながら撹拌する第２攪拌スクリュー５４ｂと、第２現像剤撹拌領域５３ｂにはトナー濃度を検知するための透磁率センサ５５が設置され、第１現像剤撹拌領域で画像形成部分よりも下流位置に現像剤を溢出するための排出口５６を持ち、第２攪拌スクリュー上長手方向でトナー濃度センサ５５と対抗する位置に攪拌・清掃部材５７が設置されている。
【００２３】
本発明では、トナー濃度検知手段５５による検知出力が、攪拌スクリュー５４の軸の回転に応じた周期的な出力変動を持つ場合、その周期の整数倍を１サイクルとしてその１サイクルの中で複数点サンプリングした出力値のうち、平均値よりも高い出力値を検知する。
これは、攪拌スクリュー５４の回転周期で現れる出力変動は、トナー濃度検知手段５５である検知センサ５５付近の剤の粗密変化によって生じている。
図４は、トナー濃度検知手段によるセンサ出力と現像剤の粗密の関係を示すグラフである。
一般的には、現像剤が疎になれば、検知センサ５５の出力電位は低くなり、現像剤が密になれば、検知センサ５５の出力電位は高くなる。攪拌スクリュー５４（または、攪拌部材・清掃部材５７）が検知センサ５５検知面上を通過する直前は、攪拌スクリュー５４によって剤がかき集められているため密になって、検知センサ５５出力高くなっており、検知センサ５５面上を通過した直後は現像剤が疎になっていることから、センサ出力は低くなる。トリクル現像方式では、現像装置５内の現像剤量が変動してしまうため、検知センサ５５検知面上の剤量も変動してしまうが、上述のような粗密変化がある時は現像剤がかき集められ密となっている方が検知センサ５５検知面上の現像剤量は安定しており、現像装置５内の剤量変動の影響を受けにくい。よって、検知センサ５５の周期的な出力変動のうち、平均よりも大きな値のみを用いてトナー濃度検知を行う方式とすることにより、剤が密な状態でのセンサ出力値（つまりセンサ出力が高いところのみ）を使用するため、現像装置５内の現像剤量の変動の影響をうけにくい検知ができる。
【００２４】
図５は、（ａ）が時間に対するトナー濃度センサの出力値を示すグラフであり、（ｂ）が時間に対するセンサ位置の内壁にかかる圧を測定した結果を示すグラフである。時間に対する周期は同じで、センサ出力は、現像装置５の攪拌スクリュー５４の回転周期で変動していることがわかる。圧の変動は検知センサ５５検知面での剤の粗密変動をそして検知センサ５５検知面付近の剤量変化を表しているといえる。この図４から、剤が密な（剤量が多い）時はセンサ出力が高く、剤が疎な（剤量が少ない）時はセンサ出力が低くなっていることがわかる。
さらに、作像動作開始直後のセンサ出力は現像剤の動きが安定せずセンサ検知面付近の現像剤量が不安定となるため、作像動作後半部分のセンサ出力のみを用いてトナー濃度検知を行うことによって、より現像剤量の安定した部分でセンサ出力の安定した検知を行うことができる。
【００２５】
図６は、トナー濃度検知方法の例をフローチャートで示している。
（ａ）に示すフローチャートでは、センサ出力の１周期の整数倍の区間内に、２ｎ個のサンプリングを取り、平均値を算出する。その後、２ｎ個のデータから平均値より大きいものを抽出し、抽出データの平均値を取って、トナー濃度へ変換する
また、（ｂ）に示すフローチャートでは、センサ出力の１周期の整数倍の区間内に、２ｎ個のサンプリングを取り、その中で値の大きいものからｎ個分のサンプリングデータを抽出し、抽出データの平均値を取って、トナー濃度へ変換する。
なお、この図６におけるトナー濃度検知のステップには、
現像剤量の変動するトリクル現像方式では、トナー濃度検知を正確にできるようになるため、それに基づいてトナー補給制御を行うことによって、より適切な制御をすることができる。
【００２６】
図７に、現像装置の現像剤収納部内にある一定のトナー濃度の現像剤が入っている時の（トナーの収支無し）、現像剤量とセンサ出力（Ｖｔ）の関係を表したものを示すグラフである。横軸は現像剤量で、ある現像剤量を１００％とした場合のその現像剤量に対する割合で表している。
グラフには、周期的な変動を持つセンサ出力の１周期分を１６点サンプリングしたものの平均値を算出して検知値としたものと、１６点のサンプリングのうち平均値よりも高い値を抽出してそれらの平均値を算出して検知値としたものがプロットされている。平均値のプロットは、現像剤量の変動によって検出値が変動しているのに対し、平均値より高い値を抽出したプロットは、現像剤量が８５〜１００％の間で変動しても安定した検出値が得られていることがわかる。すなわち、現像剤重量の変動が１５％以内である場合に最も安定した検知ができることがわかる。
【００２７】
また、本発明では、トナー濃度検知手段５５による、攪拌スクリュー５４の軸の回転に応じた周期的な出力変動を持つ場合、その周期の整数倍を１サイクルとしてその１サイクルの中で複数点サンプリングした出力値のうち、平均値よりも高い出力値を検知させ、その値に基づいてトナー補給するトナー補給方法である。
図８は、本発明のトナー補給方法を示すフローチャートである。現像装置５の動作開始から２秒経過後で、これは、主にセンサ出力が落ち着かせることのためであるが、上述のトナー濃度検知を行い、算出されたトナー濃度ＴＣと目標のトナー濃度ＴＣrefの差分をとりＴＣ−ＴＣref＝ΔＴＣ＞０ならば、トナー補給時間記録用のメモリに  Ｔ１＝ΔＴＣ×係数１  の補給時間を記録する。
また、この他に、画素情報Ｐｘｌから得られるトナー補給時間  Ｔ２＝Ｐｘｌ×係数２  の補給時間もメモリに記録し、Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２を補給時間とし、補給モータを駆動する、という補給制御の一例となっている。
なお、図８中の「トナー濃度検知」の部分は、図６に示すフローチャートを置き換えても良い。
【００２８】
図９は、本発明の現像装置で、トナー濃度検知手段の近傍に攪拌・清掃部材が配置されていることを示す概略図と現像装置の断面を示す概略図である。
図１０に、現像装置の現像剤収納部内にある一定のトナー濃度の現像剤が入っている時の（トナーの収支無し）、現像剤量とセンサ出力（Ｖｔ）の関係を表したものを示す。横軸は現像剤量で、ある現像剤量を１００％とした場合のその現像剤量に対する割合で表している。グラフには、周期的な変動を持つセンサ出力の１周期分を１６点サンプリングしたものの平均値を算出して検知値としたものと、１６点のサンプリングのうち平均値よりも高い値を抽出してそれらの平均値を算出して検知値としたものがプロットされている。平均値のプロットは、現像剤量の変動によって検出値が変動しているのに対し、平均値より高い値を抽出したプロットは、現像剤量が７０〜１００％の間で変動しても安定した検出値が得られていることがわかる。したがって、現像剤重量の変動が３０％以内である場合に最も安定した検知ができることがわかる。検知面上に剤が滞留することを防ぐ目的で、検知面上を攪拌・または清掃するための攪拌部材（または清掃部材）がスクリュー軸上に設置されている構成の現像装置では、スクリューのみの場合と比べ、剤はよりダイナミックに動かされる。よって検知面上での剤の粗密変化は大きくなる。つまり、現像剤が検知面上にかき集められる効果がスクリューのみの場合より多くなるため、より現像剤量の変動を受けにくい検知ができる。
【００２９】
図１１は、トナー収支のない状態での、画像一枚分の作像動作をさせたときのトナー濃度センサ出力の例を示すグラフである。
図１２は、作像動作中のトナー濃度検知のタイミングを示すタイムチャートである。
トナー濃度は一定のためトナー濃度センサ５５のセンサ出力は一定であるのが望ましい。しかし、図１１（１）は、現像装置５内の現像剤量がある値Ｍｇのときのセンサ出力で、図１１（２）は、その現像剤量Ｍｇから１５重量％だけ現像剤量を減らしたもの、図１１（３）はその現像剤量Ｍｇから３０重量％だけ減らしたものを示している。図１１より、現像装置の動作開始直後のセンサ出力は不安定となっている。これは、現像装置５の動作開始直後は現像剤の動作が安定していないためセンサ検知面付近の現像剤量が安定していないためである。さらに、現像装置５内の重量に応じて、その不安定な領域の幅が異なっていることがわかる。このため、現像装置５内の現像剤量が変化するようなトリクル現像方式において、安定したトナー濃度検知を行うためには、作像動作の後半のセンサ出力の安定した部分で検知を行うことが望ましい。
また、図１２に示すように、前記トナー補給制御のためのトナー濃度検知は１枚の作像動作（現像動作）のうち、後半にて行い、その出力値に基づいてトナー補給制御を行う。現像剤量の変動するトリクル現像方式では、トナー濃度検知を正確にできるようになるため、それに基づいてトナー補給制御を行うことによって、適切な制御をすることができるため、トナー濃度変動による画像濃度変動を抑えることができ、より高画像・高品質な画像を得ることができる。
【００３０】
トナー濃度検知センサ５５は現像装置５内のトナー補給手段（トナー補給口）よりも下流にあって、前記現像剤排出機構（排出口）よりも上流に配置する。現像剤の排出口をセンサ位置より下流に位置させる構成の現像装置５では、より現像剤量の安定した位置で検知を行えるため、現像装置５内の現像剤量の変動の影響をうけにくい検知ができる。特に、トリクル現像方式では、現像剤排出機構（排出口）の後の下流付近では、現像剤量が安定しないためである。
【００３１】
また、現像剤収容部５１に収容されている二成分現像剤を攪拌・搬送するための攪拌スクリュー５４の軸上であって、現像剤収容部５１のトナー濃度を検出するためのトナー濃度検知センサ５５と対向する位置に、検知面上の剤を攪拌するための攪拌部材５７が設置されている。検知面上に剤が滞留することを防ぐ目的で、検知面上を攪拌・または清掃するための攪拌部材（または清掃部材）５７が攪拌スクリュー５４の軸上に設置されている現像装置５では、攪拌スクリュー５４のみの場合と比べ、現像剤はよりダイナミックに動かされる。よって検知面上での剤の粗密変化は大きくなる。つまり、撹拌・清掃部材５７は２つの機能を持つことになり、センサ検知面上に剤が滞留することを防止する役割とともに、センサ検知面上の剤の粗密変化をより大きくする効果がある。これで、現像剤が検知面上にかき集められる効果が攪拌スクリュー５４のみの場合より多くなるため、より現像剤量の変動を受けにくい検知ができる。
【００３２】
図１３は、本発明の現像装置の一実施形態の構成を示す概略図である。
現像装置５が正常に動作できる範囲内で、現像剤量上限の時の現像剤面（レベル）をＡ、下限の時の現像剤面（レベル）をＢとすると、トナー濃度センサは、最底面Ｃから下限現像剤面（レベル）Ｂの間に位置する。トナー濃度検知センサ５５の検知面が、現像剤収容部５１内の現像剤面よりも下方にあって現像剤収容部５１の最低壁面よりも上方に位置する。トナー濃度センサ検知面が現像剤面よりも下方にあることを規定していることから現像剤量の増減による現像剤面の変動の影響を受けない領域（位置）で検知を行うことができる。また、最底面では重力によって現像剤が滞留しやすい状態となるため、それを避けるために検知面が最底面よりも上方にあることを規定している。これにより現像剤量の変動の影響を受けにくい検知ができる。トナー濃度検知を正確にできるようになるため、それに基づいてトナー補給制御を行うことによって、適切な制御をすることができるため、トナー濃度変動による画像濃度変動を抑えることができ、より高画像・高品質な機械を提供することができる。
【００３３】
図１４は、本発明の現像装置の一実施形態の構成を示す概略図である。図１５は、図１３と図１４を拡大して示した図である。
トナー濃度センサ５５は、最底面Ｃから下限現像剤面（レベル）Ｂの間であって、搬送スクリュー５４の回転方向の下流側に位置する。この位置において、現像剤はフィンで押し上げられた際、下から押し上げられる力と自重による圧を受け、よりかき集められた状態となりセンサ検知面上の剤量は安定する。
トナー濃度検知センサ５５の検知面が、現像剤収容部５１の最底面よりもスクリュー回転方向の下流側に位置する。トナー濃度センサ検知面が現像剤面よりも下方で、最底面よりも上方である範囲のうち、搬送スクリュー５４の回転方向の下流側に位置する構成となっている。この部分では、現像剤は搬送スクリュー５４が回転することにより、搬送スクリュー５４から受ける力とフィンから受ける力に挟まれる形となり、さらに最底面通過後のフィンは剤を上方へ押しあげるため、剤は自重力による下方への圧力を受けることとなる。そのため、スクリュー回転方向の下流側で、より剤は密な状態となることから、トナー濃度センサ検知面上での現像剤量変動の影響を受けにくい検知ができる。
トナー濃度検知を正確にできるようになるため、それに基づいてトナー補給制御を行うことによって、適切な制御をすることができるため、トナー濃度変動による画像濃度変動を抑えることができ、より高画像・高品質な機械を提供することができる。
【００３４】
現像装置５が、感光体１と帯電装置３とが一体となったプロセスカートリッジとなって交換可能になっている。このような形態にすることでユーザーの交換作業が容易になり、メンテナンス性が向上するほかに、プロセスカートリッジの交換だけで良好な画像が得られる画像形成装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】感光体を配設する作像形成部２の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の現像装置の構成を示す概略図である。
【図４】トナー濃度検知手段によるセンサ出力と現像剤の粗密の関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）が時間に対するトナー濃度センサの出力値を示すグラフであり、（ｂ）が時間に対するセンサ位置の内壁にかかる圧を測定した結果を示すグラフである。
【図６】トナー濃度検知方法の例をフローチャートで示している。
【図７】現像装置の現像剤収納部内にある一定のトナー濃度の現像剤が入っている時の（トナーの収支無し）、現像剤量とセンサ出力（Ｖｔ）の関係を表したものを示すグラフである。
【図８】本発明のトナー補給方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の現像装置で、トナー濃度検知手段の近傍に攪拌・清掃部材が配置されていることを示す概略図と現像装置の断面を示す概略図である。
【図１０】トナー濃度検知センサにおけるトナー濃度Ｔｃとセンサ出力Ｖｔとの関係を示すグラフである。
【図１１】トナー収支のない状態での、画像一枚分の作像動作をさせたときのトナー濃度センサ出力の例を示すグラフである。
【図１２】作像動作中のトナー濃度検知のタイミングを示すタイムチャートである。
【図１３】本発明の現像装置の一実施形態の構成を示す概略図である。
【図１４】本発明の現像装置の一実施形態の構成を示す概略図である。
【図１５】図１３と図１４を拡大して示した図である。
【図１６】これまでの透磁率センサが用いられているトナー濃度検知センサは、トナー濃度Ｔｃとセンサ出力Ｖｔとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１  感光体
２  作像形成部
３  帯電装置
４  露光装置
５  現像装置
５１  現像剤収納部
５２  現像ロール
５２ａ  現像ロール収納部
５３  現像剤攪拌領域
５３ａ  第１現像剤攪拌領域
５３ｂ  第２現像剤攪拌領域
５４  攪拌スクリュー
５４ａ  第１攪拌スクリュー
５４ｂ  第２攪拌スクリュー
５５  透磁率センサ
５６  排出口
５７  攪拌・清掃部材
６  転写装置
７  クリーニング装置
１０  中間転写ベルト
１１、１２、１３  支持ローラ
１４  一次転写ローラ
１５  ベルトクリーニング装置
１６  二次転写ローラ
【図１】
2009093133.tif 000003
【図２】
2009093133.tif 000004
【図３】
2009093133.tif 000005
【図４】
2009093133.tif 000006
【図５】
2009093133.tif 000007
【図６】
2009093133.tif 000008
【図７】
2009093133.tif 000009
【図８】
2009093133.tif 000010
【図９】
2009093133.tif 000011
【図１０】
2009093133.tif 000012
【図１１】
2009093133.tif 000013
【図１２】
2009093133.tif 000014
【図１３】
2009093133.tif 000015
【図１４】
2009093133.tif 000016
【図１５】
2009093133.tif 000017
【図１６】
2009093133.tif 000018