(57)【要約】【課題】トナーのゆるみ見掛け密度の変動によるトナー濃度の誤検知を抑制することのできる現像装置、画像形成装置、トナー収容装置およびプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】制御部１１０は、トナーゆるみ見掛け密度を検知して、トナー濃度センサの検知結果を補正することで、トナー濃度センサの検知結果を現像装置内のトナーのゆるみ見掛け密度対応したものにすることができる。これにより、基準のトナーゆるみ見掛け密度よりも高いトナーや低いトナーが現像剤収容部内に供給されても、トナー濃度センサが、剤収容部内のトナー濃度を実際よりも高く検知したり、実際よりも低く検知したりするのを抑制することができる。その結果、製造によるトナーのゆるみ見掛け密度のばらつきが大きくても、信頼性の高いトナー濃度検知を行うことができる。【選択図】図５
2009036793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自らの表面に担持したトナーと磁性キャリアとを含有する現像剤により、潜像担持体に担持される潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備えた現像装置において、
トナーのゆるみ見掛け密度情報を検知するトナーゆるみ見掛け密度検知手段と、
前記トナーゆるみ見掛け密度検知手段が検知したトナーのゆるみ見掛け密度情報に基づいて、前記トナー濃度検知手段の検知結果を補正するトナー濃度補正手段とを備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
前記トナー濃度補正手段は、基準のトナーゆるみ見掛け密度と、トナーゆるみ見掛け密度検知手段が検知したトナーのゆるみ見掛け密度との差分値を求め、前記差分値に基づいて、検知結果を補正することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２の現像装置において、
前記トナー濃度検知手段として、透磁率センサを用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
潜像を担持する潜像担持体と、
トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤によって前記潜像担持体上の潜像をトナー像に顕著化する現像装置と、を備えた画像形成装置において、
前記現像装置として、請求項１乃至３いずれかの現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４の画像形成装置において、
前記トナー濃度検知手段の検知結果と、前記現像剤収容部内のトナー濃度を制御するために参照されるトナー濃度制御基準値とに応じて前記トナー濃度を制御するトナー濃度制御手段と、
トナー入換量または／および現像された画像の画像濃度に基づいて、前記トナー濃度制御基準値を補正するトナー濃度制御基準値補正手段とを備え、
トナー濃度制御基準値補正手段は、前記トナーゆるみ見掛け密度検知手段が検知したトナーのゆるみ見掛け密度情報に基づいて、前記トナー濃度制御基準値の補正の上限値および下限値を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４または５の画像形成装置において、
前記現像剤収容部に補給するためのトナーを収容するトナー収容装置を備え、少なくとも前記トナー収容部が装置本体に対して着脱可能に構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、
操作者による情報の入力操作がなされる情報入力手段を有し、
トナーゆるみ見掛け密度検知手段は、前記トナー収容装置に記載されたトナーのゆるみ見掛け密度情報に基づいて前記操作者が前記情報入力手段に入力した入力情報に基づいてトナーのゆるみ見掛け密度情報を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項６の画像形成装置において、
画像を読み取る画像読取装置を有し、
前記トナーゆるみ見掛け密度検知手段は、前記トナー収容装置に貼付されているラベル部材に記載されたトナーのゆるみ見掛け密度情報を前記画像読取装置で読み取った読取情報に基づいてトナーのゆるみ見掛け密度情報を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項６の画像形成装置において、
前記トナーゆるみ見掛け密度検知手段は、
前記トナー収容装置に設けられた前記トナーのゆるみ見掛け密度情報が記憶された不揮発性メモリから、前記不揮発性メモリに記憶された前記トナーのゆるみ見掛け密度情報を読み出すことでトナーのゆるみ見掛け密度情報を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項７の画像形成装置に対して着脱可能に構成され、前記現像剤収容部に補給するためのトナーを収容するトナー収容装置において、
当該トナー収容装置にトナーのゆるみ見掛け密度情報を記載したことを特徴とするトナー収容装置。
【請求項１１】
請求項１０のトナー収容装置において、
前記トナーのゆるみ見掛け密度情報を、レーザーマーカーを用いて記載したことを特徴とするトナー収容装置。
【請求項１２】
請求項８の画像形成装置に対して着脱可能に構成され、前記現像剤収容部に補給するためのトナーを収容するトナー収容装置において、
前記トナーのゆるみ見掛け密度情報を表わすコードシンボルが記載されたラベル部材を貼付したことを特徴とするトナー収容装置。
【請求項１３】
請求項９の画像形成装置に対して着脱可能に構成され、前記現像剤収容部に補給するためのトナーを収容するトナー収容装置において、
前記トナーのゆるみ見掛け密度情報が記憶された不揮発性メモリを設けたことを特徴とするトナー収容装置。
【請求項１４】
潜像を担持する潜像担持体と、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤によって前記潜像担持体上の潜像をトナー像に顕著化する現像装置とを備え、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像装置として、請求項１乃至３いずれかひとつの現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、画像形成装置、トナー収容装置およびプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される現像装置おいて、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を用いて感光体等の潜像担持体に担持される潜像を現像するものが知られている。現像ローラ等の現像剤担持体に担持した現像剤を潜像担持体との対向領域である現像領域まで搬送し、ここで現像剤中のトナーを磁性キャリア表面から潜像担持体上の潜像に転移させることで潜像を現像する現像装置である。現像剤中の磁性キャリアについては、現像剤担持体によって現像領域から現像装置内に戻して再利用する。かかる構成の現像装置では、現像を行うのに伴って現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度が徐々に低下していく。そこで、現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度をトナー濃度検知手段たるトナー濃度センサによって検知し、検知結果に基づいて現像剤収容部内にトナーを適宜補給することで現像剤のトナー濃度を一定範囲内に保つことが一般的に行われる。
【０００３】
トナー濃度センサとしては、透磁率に応じた電圧を出力する透磁率センサを用いるのが一般的である。現像剤のトナー濃度が変化するとそれに応じて透磁率が変化するため、透磁率に対応させたトナー濃度を検知することができる。
【０００４】
上記透磁率センサの出力は、磁性体であるキャリアが遠いほど、また、キャリアがまばらなほど、その出力が低くなる。よって、現像剤嵩密度の低下で透磁率センサ上部からキャリアが離れたりまばらであったりすると、トナー濃度は変わらないのにその出力が低くなってトナー濃度が高くなったという誤検出をしてしまう。
【０００５】
特許文献１には、粒子径（Ｄ）と結着樹脂の膜厚（ｈ）とが１＜［Ｄ／ｈ］＜１０の関係を満たすキャリアを用いた現像装置が記載されている。このようなキャリアを用いることで現像剤に高いストレスがかかるような使用をしても現像剤の嵩密度変動を抑制することができ、安定的なトナー濃度を検知することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３４６１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のキャリアを用いてもトナー濃度は変わらないのに現像剤嵩密度が変動して、その出力が変動してしまい、安定的なトナー濃度を検知することができない場合があった。
【０００８】
そこで、本発明者らは、現像剤嵩密度の変動による透磁率センサの出力値の変動について鋭意研究を行ったところ、次のことがわかった。すなわち、トナー収容装置たるトナーカートリッジ内のトナーのゆるみ見掛け密度が、製造によってばらついてしまう。このようにトナーカートリッジ内のトナーのゆるみ見掛け密度のばらつきにより、トナー濃度は変わらないのに現像剤嵩密度が変動することがわかった。すなわち、センサの出力値とトナー濃度との関係を算出した基準のトナーにおけるゆるみ見掛け密度よりもゆるみ見掛け密度が高い場合は、現像剤嵩密度が高くなり、トナー濃度は変わらないのにその出力が高くなってトナー濃度が低くなったという誤検出をしてしまう。基準のトナーのゆるみ見掛け密度よりもゆるみ見かけ密度が低い場合は、現像剤嵩密度が低くなり、トナー濃度は変わらないのにその出力が低くなってトナー濃度が高くなったという誤検出をしてしまう。
なお、ゆるみ見掛け密度とは、粉体をふるいにかけて、ふるい落としたままの状態での密度である。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナーのゆるみ見掛け密度の変動によるトナー濃度の誤検知を抑制することのできる現像装置、画像形成装置、トナー収容装置およびプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、自らの表面に担持したトナーと磁性キャリアとを含有する現像剤により、潜像担持体に担持される潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備えた現像装置において、トナーのゆるみ見掛け密度情報を検知するトナーゆるみ見掛け密度検知手段と、前記トナーゆるみ見掛け密度検知手段が検知したトナーのゆるみ見掛け密度情報に基づいて、前記トナー濃度検知手段の検知結果を補正するトナー濃度補正手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、前記トナー濃度補正手段は、基準のトナーゆるみ見掛け密度と、トナーゆるみ見掛け密度検知手段が検知したトナーのゆるみ見掛け密度との差分値を求め、前記差分値に基づいて、検知結果を補正することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の現像装置において、前記トナー濃度検知手段として、透磁率センサを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤によって前記潜像担持体上の潜像をトナー像に顕著化する現像装置と、を備えた画像形成装置において、前記現像装置として、請求項１乃至３いずれかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置において、前記トナー濃度検知手段の検知結果と、前記現像剤収容部内のトナー濃度を制御するために参照されるトナー濃度制御基準値とに応じて前記トナー濃度を制御するトナー濃度制御手段と、トナー入換量または／および現像された画像の画像濃度に基づいて、前記トナー濃度制御基準値を補正するトナー濃度制御基準値補正手段とを備え、トナー濃度制御基準値補正手段は、前記トナーゆるみ見掛け密度検知手段が検知したトナーのゆるみ見掛け密度情報に基づいて、前記トナー濃度制御基準値の補正の上限値および下限値を変更することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項４または５の画像形成装置において、前記現像剤収容部に補給するためのトナーを収容するトナー収容装置を備え、少なくとも前記トナー収容部が装置本体に対して着脱可能に構成したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、操作者による情報の入力操作がなされる情報入力手段を有し、トナーゆるみ見掛け密度検知手段は、前記トナー収容装置に記載されたトナーのゆるみ見掛け密度情報に基づいて前記操作者が前記情報入力手段に入力した入力情報に基づいてトナーのゆるみ見掛け密度情報を検知することを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項６の画像形成装置において、画像を読み取る画像読取装置を有し、前記トナーゆるみ見掛け密度検知手段は、前記トナー収容装置に貼付されているラベル部材に記載されたトナーのゆるみ見掛け密度情報を前記画像読取装置で読み取った読取情報に基づいてトナーのゆるみ見掛け密度情報を検知することを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項６の画像形成装置において、前記トナーゆるみ見掛け密度検知手段は、前記トナー収容装置に設けられた前記トナーのゆるみ見掛け密度情報が記憶された不揮発性メモリから、前記不揮発性メモリに記憶された前記トナーのゆるみ見掛け密度情報を読み出すことでトナーのゆるみ見掛け密度情報を検知することを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項７の画像形成装置に対して着脱可能に構成され、前記現像剤収容部に補給するためのトナーを収容するトナー収容装置において、当該トナー収容装置にトナーのゆるみ見掛け密度情報を記載したことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０のトナー収容装置において、前記トナーのゆるみ見掛け密度情報を、レーザーマーカーを用いて記載したことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項８の画像形成装置に対して着脱可能に構成され、前記現像剤収容部に補給するためのトナーを収容するトナー収容装置において、前記トナーのゆるみ見掛け密度情報を表わすコードシンボルが記載されたラベル部材を貼付したことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項９の画像形成装置に対して着脱可能に構成され、前記現像剤収容部に補給するためのトナーを収容するトナー収容装置において、前記トナーのゆるみ見掛け密度情報が記憶された不揮発性メモリを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤によって前記潜像担持体上の潜像をトナー像に顕著化する現像装置とを備え、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置として、請求項１乃至３いずれかひとつの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１乃至１４の発明によれば、トナーのゆるみ見掛け密度情報を検知し、検知したトナーのゆるみ見掛け密度情報に基づいて、トナー濃度検知手段の検知結果を補正することで、現像装置内のトナーのゆるみ見掛け密度対応したトナー濃度検知結果を得ることができる。これにより、基準のトナーゆるみ見掛け密度よりも高いトナーや低いトナーが現像剤収容部内に供給されても、トナー濃度検知手段が、現像剤収容部内のトナー濃度を実際よりも高く検知したり、実際よりも低く検知したりするのを抑制することができる。その結果、信頼性の高いトナー濃度検知を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本実施形態に係るタンデム型間接転写方式のカラー複写機の全体構成及び動作について説明する。
図１は、カラー複写機の概略構成図である。図１に示すカラー複写機は、カラー複写機本体であるプリンタ本体１００、プリンタ本体１００を載せる給紙テーブル２００、プリンタ本体１００上に取り付ける画像読取装置たるスキャナ３００、スキャナ３００のさらに上に取り付ける原稿自動搬送装置４００（ＡＤＦ）を備えている。
プリンタ本体１００には、中央に、無端ベルト状の転写体としての中間転写体１０を設けている。この中間転写体１０は、３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回され、図中時計回りに回転搬送可能となっている。３つの支持ローラのうち第２の支持ローラ１５の左には、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７が設けられている。また、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの４つの画像形成部１８が横に並べて配置されている。
これらの４つの画像形成部１８により、各感光体ドラム４０上に互いに異なる色のトナー画像を形成する画像形成手段としてのタンデム画像形成部２０が構成されている。
タンデム画像形成部２０における個々の画像形成部１８は、潜像担持体としての感光体ドラム４０のまわりに、帯電装置、現像装置、転写手段としての１次転写ローラ６２、感光体クリーニング装置、除電装置などを備えている。また、タンデム画像形成部２０の上には、露光装置２１が設けられている。
【００１３】
また、中間転写体１０を挟んでタンデム画像形成部２０と反対の側には、転写手段としての２次転写装置２２を備えている。この２次転写装置２２は、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写体１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写体１０上の画像を転写紙に転写する。
また、２次転写位置の転写紙搬送方向下流側には、転写紙上の転写画像を定着する定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てた構成となっている。
また、２次転写装置２２及び定着装置２５の下側には、タンデム画像形成部２０と平行に、転写紙の両面に画像を記録すべく転写紙を反転する転写紙反転装置２８を備えている。
【００１４】
図１に示すカラー複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動した後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読み取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４、１５、１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成部１８で像担持体としての感光体ドラム４０を回転して各感光体ドラム４０上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから転写紙を繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写紙を繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
そして、中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間に転写紙を送り込み、２次転写装置２２で転写して転写紙上にカラー画像を記録する。
【００１５】
画像転写後の転写紙は、搬送ベルト２４で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像が定着された後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。
一方、画像転写後の中間転写体１０は、中間転写体クリーニング装置１７で表面に残留する残留トナーが除去され、タンデム画像形成部２０による再度の画像形成に備える。
【００１６】
次に、現像装置について説明する。
図２は、本実施形態の複写機に採用される現像装置１の概略構成図である。
現像装置１は、第１搬送スクリュウ５ａ、現像ロール２、ドクターブレード４などが配設された第１剤収容部１ａを有している。また、透磁率センサからなるトナー濃度センサ６、第２搬送スクリュウ５ｂが配設された第２剤収容部１ｂを有している。また、現像装置１は、トナー収容装置たるトナーカートリッジ５００と、トナー補給手段たる不図示の粉体ポンプを備えている。
【００１７】
２つの剤収容部１ａ、１ｂ内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のトナーとからなる図示しない現像剤が内包されている。第２搬送スクリュウ５ｂは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、第２剤収容部１ｂ内の現像剤を図中手前側から奥側へと搬送する。搬送途中の現像剤は、第２剤収容部１ｂの底部に固定されたトナー濃度センサ６によってそのトナー濃度が検知される。そして、第２剤収容部１ｂと第１剤収容部１ａとの間の仕切壁に設けられた図示しない連通口を経て、第１剤収容部１ａ内に進入する。なお、第２剤収容部１ｂの上部には、初期現像剤が収容されるプリセットケース７が設けられている。新品時には、プリセットケース７と第２剤収容部１ｂとの間にフィルム状のシール部材によって封がされており、現像装置使用時に、シール部材を剥がしてプリセットケース７と第２剤収容部１ｂとを連通させて、プリセットケース７に収容されている初期剤を第２剤収容部へ投入する。第２剤収容部１ｂの奥側には、不図示のトナー補給口が設けられており、この補給口からトナーカートリッジ５００に収容されているトナーが補給される。
【００１８】
第１剤収容部１ａ内の第１搬送スクリュウ５ａは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、現像剤を図中奥側から手前側へと搬送する。このようにして現像剤を搬送する第１搬送スクリュウ５ａの図中上方には、固定配置された複数磁極を有するマグネットローラ２ａを内包し、図中反時計回りに回転駆動せしめられる現像スリーブ２が平行配設されている。
【００１９】
マグネットローラ２ａは、プラスチックローラに複数のマグネットブロックを埋め込むことで形成されている。また、プラスチック樹脂粉末（高分子化合物）に磁性粉を分散混練した所謂プラスチックマグネット、あるいはゴムマグネットを磁場印加しながら押し出し成形又は射出成形して、その後現像極部分にマグネットブロックを埋設することで得ることもできる。マグネットローラ２ａとしては、図示のように５つの磁石を有するいわゆる６極磁極のものを用いた。詳しくは、スリーブ２と感光体ドラム４０の最近接位置に対向する位置には、現像極２ｂ（Ｓ極）を備えている。そして、現像剤の搬送方向に順に磁極２ｃ（Ｎ極）、磁極２ｄ（Ｓ極）、磁極２ｅ（Ｓ極）、磁極２ｆ（Ｎ極）を備えている。なお、本実施形態のマグネットローラ２ａとしてはこのような構成のものを用いたが、必要に応じて８極や１０極で構成したものを用いても良い。
【００２０】
第１搬送スクリュウ５ａによって搬送される現像剤は、マグネットローラ２ａの発する磁力によって現像スリーブ２表面に汲み上げられる。そして、現像スリーブ２と所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード４によってその層厚が規制された後、感光体ドラム４０と対向する現像領域まで搬送され、感光体８上の静電潜像にトナーを付着させる。この付着により、感光体ドラム４０上にトナー像が形成される。現像によってトナーを消費した現像剤は、現像スリーブ２の回転に伴って第１搬送スクリュウ５ａ上に戻される。そして、図中手前端まで搬送されると、図示しない連通口を経て第２剤収容部５ｂ内に戻る。
【００２１】
トナー濃度センサ６による現像剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として後述する制御部に送られる。現像剤の透磁率は、現像剤のトナー濃度と相関を示すため、トナー濃度センサ６はトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。上記制御部はＲＡＭを備えており、この中にトナー濃度センサ６からの出力電圧の目標値（トナー濃度制御基準値）であるＶｒｅｆのデータを格納している。現像装置１については、トナー濃度センサ６からの出力電圧の値（Ｖｔ）とＶｒｅｆとの差ΔＴ（ΔＴ＝Ｖｒｅｆ−Ｖｔ）を演算し、ΔＴが＋（プラス）の場合はトナー濃度が十分高いと考えてトナー補給を行わない。一方、ΔＴが−（マイナス）の場合、｜ΔＴ｜の値に応じた時間だけ不図示の粉体ポンプを駆動させる。この駆動により、現像に伴ってトナーを消費してトナー濃度を低下させた現像剤に対して第２剤収容部１ｂで適量のトナーが供給される。このため、第２剤収容部１ｂ内の現像剤のトナー濃度が所定の範囲内に維持される。
【００２２】
また、画像形成枚数が１０〜５０枚（コピースピードなどにより約５〜２００枚）に達するごとに一回の割合で、プロセスコントロールにより目標出力値Ｖｒｅｆ、帯電電位、光量等を調整する。詳しくは、例えば、感光体ドラム４０上に形成された複数のハーフトーン及びベタパターンを中間転写体１０に転写し、その濃度を図示しない反射濃度センサにより検知して、その検知値からトナー付着量を把握し、トナー付着量が狙いの付着量になるように目標値Ｖｒｅｆ、帯電電位、光量等を調整する。
【００２３】
更に、プロセスコントロールとは別に、１回の画像形成ごとに目標値Ｖｒｅｆを補正する処理も行う。具体的に説明すると、一定期間内における現像装置１のトナー入換量の違いによってその後の画像形成時における現像能力に差異が発生する。現像能力に差異が発生すると、形成される画像の画像濃度にも差異が生じ、一定の画像濃度で画像形成を行うことができなくなる。そこで、一定期間内における現像装置１のトナー入換量が違っても、現像能力を一定に維持するように、目標値Ｖｒｅｆを補正する。目標値Ｖｒｅｆを補正すれば、トナー濃度センサ６の出力値Ｖｔがその補正後の目標出力値Ｖｒｅｆに近づくようにトナー濃度が調整される。その結果、現像装置１のトナー入換量が多い画像面積率の高い画像を出力したときには、目標値Ｖｒｅｆを低くめに補正し、トナー濃度を低くして現像能力を低める。一方、現像装置１のトナー入換量が少ない画像面積率の低い画像を出力したときは、目標値Ｖｒｅｆを高めに補正し、トナー濃度を高くして現像能力を増加させ、現像能力が一定になるようにする。
【００２４】
なお、一定期間内における現像装置２０のトナー入換量は、出力する画像の面積［ｃｍ２］や画像面積率［％］などの種々の情報から把握することが可能である。なお、画像面積率［％］は次のようにしてトナー入換量［ｍｇ／ｐａｇｅ］という単位に換算して利用する。適正な現像能力を発揮した場合、Ａ４の転写紙に対して１００％のベタ画像を出力するときに３００［ｍｇ］のトナーを消費し、３００［ｍｇ］のトナーが補給される。よって、この場合のトナー入換量は３００［ｍｇ／ｐａｇｅ］となる。ただし、画像面積率をトナー入換量に換算する場合、例えば基準の転写紙をＡ４横通紙に設定したときには、出力する全ての転写紙をこの基準転写紙に換算して画像面積率を換算する等の必要がある。本実施形態における現像装置２０の現像剤容量は２４０［ｇ］である。
【００２５】
このように、目標値Ｖｒｅｆを環境や使用状況により補正して、現像装置内のトナー濃度を変化させているが、現像装置として適切なトナー濃度範囲が有る。この適正な濃度範囲を超えるとトナー飛散や地汚れを生じてしまう。また、この適正な濃度範囲を下回ると、現像剤の供給不足による異常画像を生じる。
そこで、本実施形態においては、予め目標値Ｖｒｅｆの上下限値を設定し、現像装置内のトナー濃度が適正範囲内に収まるようにしている。具体的には、トナー入換え量や画像の画像濃度に基づいて算出したＶｒｅｆの上下限処理を行う。すなわち、算出したＶｒｅｆが予め設定された上限値を越える場合には、その上限値を補正後のＶｒｅｆとする。一方、算出したＶｒｅｆが予め設定された下限値を下回る場合には、その下限値を補正後のＶｒｅｆとする。また、算出したＶｒｅｆがこれらの上限値と下限値の間である場合には、その算出したＶｒｅｆを補正後のＶｒｅｆとするのである。
【００２６】
次に、トナー収容装置たるトナーカートリッジ５００について、説明する。
図３は、トナーカートリッジ５００の概略斜視図である。トナーカートリッジ５００は、装置本体から着脱可能に構成されている。図３において、トナーカートリッジ５００は、図示しないトナーを収容するボトル状のボトル部５００ａと、トナーを排出する円筒状のホルダー部５００ｂとを備えている。
【００２７】
ホルダー部５００ｂは、ボトル状のボトル部５００ａの頭部（先端部）に形成された図示しないトナー送出開口としてのボトル開口を覆うようにボトル部５００ａの頭部に係合して、ボトル部５００ａを回転自在に保持する。ボトル部５００ａの内周面には、容器の外側から内側に向けて突出するスクリュー状の螺旋突起５００ｃがボトル軸線方向に延在するように形成されている。
【００２８】
図示しない駆動装置によってボトル部５００ａがホルダー部５００ｂ上で回転せしめられると、ボトル部５００ａ内のトナーが上述のスクリュー状の螺旋突起５００ｃに沿ってボトル底側からボトル頭部側に向けて移動する。そして、トナーを収容するボトル部５００ａの先端に設けられた図示しないボトル開口を通って、円筒状のホルダー部５００ｂ内に流入する。そして、ホルダー部５００ｂから第２剤収容部１ｂ内にトナーが供給される。
【００２９】
次に、本実施形態の特徴点について説明する。
本来ならば、トナー濃度センサの出力（Ｖｔ）が同じで有れば、トナーが補給された現像剤同士でも同じトナー濃度になっている事が理想で有る。しかし、実際には、トナー濃度センサの出力（Ｖｔ）とトナー濃度関係が、現像剤に含まれるトナーのゆるみ見かけ密度により異なってしまうことがわかった。以下に、具体的に説明する。
ゆるみ見掛け密度が、０．２［ｇ／ｃｍ３］のトナーと、０．４［ｇ／ｃｍ３］のトナーと、０．６［ｇ／ｃｍ３］のトナーとを用意した。なお、トナーゆるみ見掛け密度とは、トナーをふるいにかけて、ふるい落としたままの状態での密度である。本実施形態においては、トナー１０［ｇ］を５０［ｍｌ］メスシリンダー内に入れ、蓋をして５０回振り、蓋を開けて１０分間静置後に目盛りを読み取り、計量したトナー量との比を、ゆるみ見掛け密度の測定値とした。 なお、ゆるみ見掛け密度は、同様の原理法則によって求められるのであれば、特に上記の条件で測定されたものでなくても良い。そして、ゆるみ見掛け密度が０．４［ｇ／ｃｍ３］のトナーを７［ｗｔ％］含有した現像剤を用いて、トナー濃度センサの出力値とトナー濃度との関係を調整した画像形成装置を用意した。この画像形成装置に、ゆるみ見掛け密度が０．２［ｇ／ｃｍ３］のトナー含有した現像剤を用いると、トナー濃度は変わらないのに、トナー濃度センサの出力値Ｖｔが低くなりトナー濃度が高くなったという誤検出を引き起こしてしまった。また、上述の画像形成装置に、ゆるみ見掛け密度が０．６［ｇ／ｃｍ３］のトナー含有した現像剤を用いると、トナー濃度は変わらないのに、トナー濃度センサの出力値Ｖｔが高くなりトナー濃度が低くなったという誤検出を引き起こしてしまった。
【００３０】
このように、基準のトナーゆるみ見掛け密度（０．４［ｇ／ｃｍ３］）よりも低い場合は、現像剤嵩密度が低下してトナー濃度センサ上部からキャリアが離れたりまばらとなったりして、トナー濃度は変わらないのに、その出力が低くなりトナー濃度が高くなったという誤検出をしてしまう。逆に、基準のトナーゆるみ見掛け密度よりも高い場合は、現像剤嵩密度が上昇し、トナー濃度センサ上部のキャリアが密になり、トナー濃度は変わらないのに、その出力が高くなってトナー濃度が低くなったという誤検出してしまう。
【００３１】
そこで、本実施形態においては、現像剤中のトナーのゆるみ見掛け密度のばらつきによるトナー濃度センサの誤検知を抑制するために、トナー濃度センサの検知結果をトナーのゆるみ見掛け密度情報に基づいて、補正するようにしている。以下に、具体的に説明する。
【００３２】
図４は、現像装置および画像形成装置を制御する制御部１１０の構成を示す説明図である。
本実施形態の制御部１１０は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、Ｉ／Ｏユニット１０４等から構成されている。Ｉ／Ｏユニット１０４には、上記トナー濃度センサ６が図示しないＡ／Ｄ変換器を介して接続されている。制御部１１０は、ＣＰＵ１０１が所定のトナー濃度制御プログラムを実行することにより、Ｉ／Ｏユニット１０４を介してトナーカートリッジ５００のボトル部５００ａを回転駆動させて図示しない駆動装置に制御信号を伝達し、また、トナーカートリッジ５００から排出されたトナーを現像収容部へ搬送するための図示しない粉体ポンプに制御信号を伝達し、トナー補給動作を制御する。また、所定の目標出力値補正プログラムを実行することにより、目標出力値Ｖｒｅｆを補正し、常に一定の画像濃度が得られるようにする。また、所定のトナー濃度補正プログラムを実行することにより、センサの出力値（Ｖｔ）とトナー濃度との関係を補正し、トナー濃度センサの誤検知を抑制するようにする。ＲＯＭ１０２には、ＣＰＵ１０１が実行するトナー濃度制御プログラム、出力値補正プログラム、トナー濃度補正プログラムなどが記憶されている。すなわち、制御部１１０が、トナー濃度制御手段、トナー濃度制御基準値補正手段、トナーゆるみ見掛け密度検知手段として機能する。また、制御部１１０には、画像読取装置たるスキャナ３００や情報入力手段たる操作表示部１０５が接続されている。操作表示部１０５は、タッチパネル、あるいは液晶パネル及び複数のタッチキーから構成されるのもで、制御部１１０の制御によって様々な情報を表示したり、操作者からの入力情報を制御部１１０に送ったりする。
【００３３】
図５は、トナー濃度補正制御の制御フロー図である。
まず、制御部１１０は、トナーカートリッジ５００が交換されたら（Ｓ１のＹＥＳ）、トナーのゆるみ見かけ密度を検知する（Ｓ２）。具体的には、制御部１１０は、トナーカートリッジ５００が装置本体から抜き出されたら、トナーカートリッジ５００に記載されているトナーゆるみ見掛け密度情報を入力するように、操作表示部１０５に表示する。トナーカートリッジ５００には、例えば、レーザーマーカーなどによって、トナーカートリッジ５００のホルダー部５００ｂなどの所定の位置にトナーカートリッジ５００に収容されているトナーのゆるみ見掛け密度情報が記載されている。トナーのゆるみ見掛け密度情報としては、トナーカートリッジ５００にトナーのゆるみ見掛け密度を記載してもよいし、番号などで標記してもよい。操作者は、新品のトナーカートリッジ５００を装置本体に挿入する前に、トナーカートリッジ５００に記載されているトナーのゆるみ見掛け密度情報を、操作表示部１０５に表示されている指示に従って入力する。操作者が、操作表示部１０５にトナーのゆるみ見掛け密度情報を入力したら、制御部１１０は、入力されたトナーのゆるみ見掛け密度情報に基づいて、予め基準トナー（例えば、ゆるみ見掛け密度０．４［ｇ／ｃｍ３］のトナー）を用いて算出したトナー濃度センサ出力値Ｖｔとトナー濃度との関係を補正する（Ｓ３）。具体的には、制御部１１０は、入力されたトナーのゆるみ見掛け密度と、基準トナーとの差分値を演算する。そして、図６に示すようなグラフに基づいて演算した差分値からトナー濃度補正値を決定し、決定したトナー濃度補正値に基づいてトナー濃度センサ出力値Ｖｔとトナー濃度との関係を補正する。実際においては、トナー濃度補正値とゆるみ見掛け密度の差分値との関係式をＲＡＭ１０３などに記憶しておき、演算した差分値と関係式とによって、トナー濃度補正値を演算する。トナー濃度センサ出力値Ｖｔとトナー濃度Ｔとの関係は、Ｖｔ＝−α（Ｔ＋Ｘ）＋βで表すことができる。なお、Ｘは、トナー濃度補正値である。なお、トナー濃度センサ出力値Ｖｔをゆるみ見掛け密度の差分値に基づいて補正してもよい。
【００３４】
これにより、トナー濃度出力値とトナー濃度との関係が、現像剤収容部に補給されるトナーのゆるみ見掛け密度に対応したものとなるので、トナー濃度センサの誤検知を抑制することができる。その結果、良好な画像を維持することができる。
【００３５】
また、上述においては、操作者が操作表示部１０５にトナーカートリッジ５００に記載されているトナーのゆるみ見掛け密度情報を入力することで、制御部１１０は、トナーのゆるみ見掛け情報を得ているが、スキャナ３００から、トナーのゆるみ見掛け情報を得るようにしてもよい。具体的に説明すると、例えば、ゆるみ見掛け密度情報を、バーコードなど所定のコードシンボルで表示したラベルをトナーカートリッジに貼付する。制御部１１０は、トナーカートリッジ５００が装置本体から抜き出されたら、操作表示部１０５に、ラベルをスキャナにセットするように、操作者に促す表示を行う。操作者は、新品のトナーカートリッジ５００を装置本体に挿入する前に、トナーカートリッジからラベルを剥がして、スキャナ３００にセットする。ラベルをスキャナ３００にセットして、操作者が、操作表示部１０５の表示に従って、操作を行うと、制御部１１０は、スキャナ３００を駆動させて、ラベルに記載されているトナーのゆるみ見掛け密度情報を読み出す。そして、読み出したトナーのゆるみ見掛け密度情報に基づいて、トナー濃度センサ出力値Ｖｔとトナー濃度との関係を補正する。
【００３６】
また、トナーカートリッジが装着されたときにトナーカートリッジに記載されたバーコードなどのコードシンボルと対向する位置にコードシンボルを読み取る読取装置を設けて、カートリッジが装着されたときに読取装置でコードシンボルを読み取るように構成することによって、操作者の負担を軽減することができる。また、入力忘れなどを無くすことができ、確実にトナー濃度センサ出力値Ｖｔとトナー濃度との関係を補正することができる。
【００３７】
また、トナーカートリッジにＩＤチップなどの不揮発性メモリを設け、この不揮発性メモリにトナーカートリッジに収容されているトナーのゆるみ見掛け密度情報を記憶してもよい。この場合は、トナーカートリッジが装置本体から着脱されたら、トナーカートリッジに設けられたＩＤチップと通信を行い、トナーのゆるみ見掛け情報を読み出す。読み出したトナーのゆるみ見掛け密度情報が、ＲＡＭに記憶されているトナーのゆるみ見掛け密度情報と異なる場合は、トナーのゆるみ見掛け密度情報を書き換えるとともに、トナー濃度センサ出力値Ｖｔとトナー濃度との関係を補正する。また、不揮発性メモリにトナーの色情報を記憶させておき、トナーカートリッジが装置本体に装着されたときに、色情報を読み出してチェックすることで、トナーカートリッジの誤装着を防止することもできる。
【００３８】
また、トナーのゆるみ見掛け密度情報に基づいて目標値Ｖｒｅｆの上下限値を補正してもよい。上述したように、基準のトナーゆるみ見掛け密度よりもゆるみ見掛け密度が低い場合は、トナー濃度が同じでもセンサ出力が低くなる。よって、目標値Ｖｒｅｆの上限値を補正しなかった場合は、適正な濃度範囲を下回る値に目標値Ｖｒｅｆが設定されてしまう場合があり、現像装置内のトナー濃度が適正な濃度範囲を下回って、現像剤の供給不足による異常画像を生じる。また、基準のトナーゆるみ見掛け密度よりもゆるみ見掛け密度が高い場合は、トナー濃度が同じでもセンサ出力が高くなる。よって、目標値Ｖｒｅｆの下限値を補正しなかった場合は、適正な濃度範囲を上回る値に目標値Ｖｒｅｆが設定される場合があり、現像装置内のトナー濃度が適正な濃度範囲を上回って、トナー飛散や地汚れを生じてしまう。
【００３９】
このため、トナーのゆるみ見掛け密度情報に基づいて目標値Ｖｒｅｆの上下限値を補正することによって、補給されるトナーのゆるみ見掛け密度に対応した目標値Ｖｒｅｆの上下限値を設定することができる。具体的には、上述同様、基準のトナーのゆるみ見掛け密度と、取得したトナーカートリッジ内のトナーのゆるみ見掛け密度との差分値を演算する。そして、この差分値に基づいて、目標値Ｖｒｅｆの上下限値を補正する。
【００４０】
以上、本実施形態の現像装置１は、自らの表面に担持したトナーと磁性キャリアとを含有する現像剤により、潜像担持体たる感光体ドラム４０に担持される潜像を現像する現像剤担持体たる現像スリーブ２と、現像スリーブに供給する現像剤を収容する現像剤収容部（第１剤収容部１ａ、第２剤収容部１ｂ）と、剤収容部内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段たるトナー濃度センサとを備えている。また、制御部１１０は、トナーのゆるみ見掛け密度情報を検知するトナーゆるみ見掛け密度検知手段として機能するとともに、検知したトナーのゆるみ見掛け密度情報に基づいて、トナー濃度センサの検知結果を補正するトナー濃度補正手段として機能する。
このように、制御部１１０は、トナーゆるみ見掛け密度を検知して、トナー濃度センサの検知結果を補正することで、トナー濃度センサの検知結果を現像装置内のトナーのゆるみ見掛け密度対応したものにすることができる。これにより、基準のトナーゆるみ見掛け密度よりも高いトナーや低いトナーが現像剤収容部内に供給されても、トナー濃度センサが、剤収容部内のトナー濃度を実際よりも高く検知したり、実際よりも低く検知したりするのを抑制することができる。その結果、製造によるトナーのゆるみ見掛け密度のばらつきが大きくても、信頼性の高いトナー濃度検知を行うことができる。
【００４１】
また、制御部１１０は、基準のトナーゆるみ見掛け密度と、検知したトナーのゆるみ見掛け密度との差分値を求め、差分値に基づいて検知結果を補正する。基準のトナーゆるみ見掛け密度と、検知したトナーのゆるみ見掛け密度との差分値と、トナー濃度センサの検知結果であるトナー濃度の補正量との関係は、図６に示すような一次関数の関係にあるので、検知したトナーのゆるみ見掛け密度との差分値から補正量を容易に演算することができ、検知結果を簡単な演算で補正することができる。
【００４２】
また、トナー濃度センサとして、透磁率センサを用いることで、安価で簡易な構成で財収容部のトナー濃度を検知することができる。
【００４３】
また、本実施形態の画像形成装置は、上述の現像装置を備えることによって、画像濃度不良のない良好な画像を得ることができる。
【００４４】
また、制御部１１０は、トナー濃度センサ６の検知結果と、剤収容部（１ａ、１ｂ）内のトナー濃度を制御するために参照されるトナー濃度制御基準値たる目標値Ｖｒｅｆに応じて前記トナー濃度を制御するトナー濃度制御手段として機能する。また、制御部１１０は、トナー入換量または／および現像された画像の画像濃度に基づいて、前記トナー濃度制御基準値を補正するトナー濃度制御基準値補正手段としても機能する。そして、制御部１１０は、検知したトナーのゆるみ見掛け密度情報に基づいて、目標値Ｖｒｅｆの補正の上限値および下限値を変更する。
このように構成することで、補給されるトナーのゆるみ見掛け密度に対応した目標値Ｖｒｅｆの上下限値を設定することができ、製造によりトナーのゆるみ見掛け密度がばらついても、適正な濃度範囲を維持することができる。その結果、トナー飛散や地汚れ、現像剤供給不足による異常画像を抑制することができる。
【００４５】
また、剤収容部に補給するためのトナーを収容するトナー収容装置たるトナーカートリッジ５００を備え、トナーカートリッジ５００は、装置本体に対して着脱可能に構成されている。このように構成することで、トナーカートリッジを容易に取り替えることができる。
【００４６】
また、操作者による情報の入力操作がなされる情報入力手段たる操作表示部１０５を備え、制御部１１０は、トナーカートリッジ５００に記載されたトナーのゆるみ見掛け密度情報に基づいて操作者が操作表示部１０５に入力した入力情報に基づいてトナーのゆるみ見掛け密度情報を検知する。このように構成することによって、剤収容部に補給されるトナーのゆるみ見掛け密度情報を取得することができる。
【００４７】
また、原稿に記録された画像を読み取る画像読取装置たるスキャナ３００を有し、トナーカートリッジ５００に貼付されているラベル部材に記載されたトナーのゆるみ見掛け密度情報をスキャナ３００で読み取った読取情報に基づいてトナーのゆるみ見掛け密度情報を検知するようにしてもよい。このような構成でも、剤収容部に補給されるトナーのゆるみ見掛け密度情報を取得することができる。また、操作者の入力ミスなどが発生することがないので、操作者が操作表示部１０５に入力することでトナーのゆるみ見掛け密度情報を検知する構成に比べて、正確にトナーのゆるみ見掛け密度情報を検知することができる。
【００４８】
また、トナーカートリッジに設けられたトナーのゆるみ見掛け密度情報が記憶された不揮発性メモリから、不揮発性メモリに記憶されたトナーのゆるみ見掛け密度情報を読み出すことでトナーのゆるみ見掛け密度情報を検知するようにしてもよい。このように構成することで、操作者の負担を軽減することができる。また、入力忘れなどを無くすことができ、確実にトナー濃度センサ出力値Ｖｔとトナー濃度との関係を補正することができる。
【００４９】
また、トナーカートリッジにトナーのゆるみ見掛け密度情報を記載することによって、操作者が操作表示部１０５にトナーカートリッジ５００内のトナーのゆるみ見掛け密度情報を入力することができる。
【００５０】
また、トナーのゆるみ見掛け密度情報を、レーザーマーカーを用いて記載することによって、簡単にトナーカートリッジにゆるみ見掛け密度情報を記載することができる。
【００５１】
また、トナーのゆるみ見掛け密度情報を表わすコードシンボルが記載されたラベル部材を、トナーカートリッジに貼付することで、操作者がラベル部材を容易にスキャナにセットすることが可能となる。
【００５２】
また、トナーカートリッジにトナーのゆるみ見掛け密度情報が記憶された不揮発性メモリを設けることにより、操作表示部にトナーのゆるみ見掛け密度情報を入力するなどの操作を行わずにトナーカートリッジ５００内のトナーのゆるみ見掛け密度情報を取得することが可能となる。
【００５３】
また、現像装置１と感光体ドラム４０とが一体的に形成され、画像形成装置に脱着可能なプロセスカートリッジとすることにより、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】現像装置の概略構成図。
【図３】トナーカートリッジを示す斜視図。
【図４】現像装置および画像形成装置を制御する制御部の構成を示す説明図。
【図５】トナー濃度補正制御の制御フロー図。
【図６】トナーのゆるみ見掛け密度の差分値と、補正する補正値との関係を示す図。
【符号の説明】
【００５５】
１：現像装置
２：現像スリーブ
４：ドクターブレード
６：トナー濃度セン
７：プリセットケース
１１０：制御部
１０５：操作表示部
３００：スキャナ
５００：トナーカートリッジ
【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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