JP2002296891A - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナーエンド解除前後におけるトナー過補給
を抑制して安定した画像濃度を得ることができる現像装
置を提供すること。 【構成】 感光ドラム（像担持体）１に形成された静電
画像を顕像化するための磁性を有するキャリアにトナー
を混合した乾式２成分現像剤と、該現像剤のトナー濃度
変化を透磁率センサー２２によって検知するトナー濃度
検知手段と、トナー補給手段と、前記トナー濃度検知手
段で検知した検出信号の出力値とトナー補給制御の基準
値との比較結果から前記トナー補給手段を動作させるエ
ンジンコントローラ（現像剤濃度制御手段）２４とを有
し、前記トナー濃度検知手段によって検出された電圧値
が所定値である場合にトナーエンドを検知する現像装置
４において、予め定められた検出電圧値とトナー補給量
の関係と実際にトナーエンドを検知したときの検出電圧
値とからトナー補給量を定め、所望の現像剤トナー濃度
になるようにトナーを補給することによってトナーエン
ド検知解除を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像装置とこれを
備えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を採用する画像形成装置に
おいては、像担持体表面に形成した静電潜像に帯電した
現像剤のトナーを吸着させてトナー像を形成するととも
に、像担持体に当接するよう搬送された転写紙にトナー
像を転写し、加熱定着処理を行って転写紙上に画像形成
を完了するようにしたものが一般的である。ここで、現
像剤としては、キャリアと呼ばれる磁性を有する粉末に
トナーを混合した２成分現像剤が用いられ、キャリアと
トナーの混合によってトナーを帯電させ、トナーだけを
像担持体表面の静電潜像に吸着させるようになってい
る。

【０００３】周知のように、２成分現像剤のトナー濃度
（トナーとキャリアの合計重量に対するトナーの割合）
は、画質品質を安定化させる上で極めて重要な要素とな
っている。当然ながら、画像形成処理を実行すると現像
剤中のトナーが減少するため、画像形成装置は現像剤の
トナー濃度を検知する手段を備えており、トナーの残量
が一定量以下になるとトナーカートリッジからトナーの
補給動作が入るようになっている。

【０００４】このように、現像剤のトナー濃度を適時検
出してその変動に応じて適切なトナー補給を行う自動ト
ナー補給制御手段（ＡＴＲ）を使用し、トナー濃度を所
定の基準値に対して常に一定の許容範囲に内に保持する
必要がある。

【０００５】上記自動トナー補給制御手段（ＡＴＲ）
は、一般に現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検
知手段と、該トナー濃度検知手段の出力データを処理し
てトナー補給量を決定するトナー補給量制御手段と、該
トナー補給量制御手段において決定されたトナー補給量
に基づいて実際にトナーを補給するトナー補給手段とで
構成されている。

【０００６】特に、トナー濃度検知手段には様々な方式
のものが実用化されている。例えば、現像容器内若しく
は現像剤担持体上の現像剤の光反射率がトナー濃度によ
り変化することを利用した光センサーによるトナー濃度
検知装置、現像剤の透磁率がトナー濃度により変化する
ことを利用して透磁率を電気信号に変換する透磁率セン
サーによるトナー濃度検知装置、潜像担持体上に所定の
条件下で形成された所定のパッチ画像の光反射率変化を
検知して間接的に現像剤のトナー濃度を推定する方式等
がある。

【０００７】又、レーザスキャナやＬＥＤアレイを用い
てデジタル潜像を形成するタイプの画像形成装置では、
１ページ当たりの画像情報信号における印字画素数の累
計値（以下、「ビデオカウント数」と呼ぶ）から１ペー
ジ当たりのトナー消費量が比較的正確に推定できるた
め、この推定された消費量に対応してトナー補給量を決
定する方式の自動トナー補給制御手段（以下、「ビデオ
カウントＡＴＲ」と呼ぶ）も知られている。ビデオカウ
ントＡＴＲは、トナー濃度検知手段を必要としないこと
からコスト面から大きな利点があるが、トナー補給量の
誤差が徐々に累積されていく欠点を有しており、これを
補正する何らかの手段が必要であるため、現在のところ
単独で使用するには困難を伴う。

【０００８】現像装置に検知手段を設置する必要がある
が、同時に現像装置の小型化も望まれている。従って、
透磁率センサーの設置スペースだけで済み、小型化にも
有利な透磁率センサーによるトナー濃度検知装置を用い
た自動トナー補給制御装置が選択されることが多い。

【０００９】透磁率センサーは、検知部であるコイルを
内包したセンサーのヘッド部が常に現像剤に触れている
状態となるように現像装置の内部の現像剤搬走路等の一
部に設置される。ヘッド内部のコイルに高周波を印加し
た際に生じる磁場の強さは、ヘッド周りの透磁率に応じ
て変化するため、コイル自身の自己インダクタンス（又
は別の測定用のコイルの相互インダクタンス）を測定す
ることによってヘッドの周りにある現像剤の透磁率を電
気出力値に変換することができる。

【００１０】現像剤の透磁率は、磁性体であるキャリア
と非磁性体であるトナーとの混合比率によって変化す
る。例えば、現像剤の透磁率が増加したと検知された場
合は、一定体積内で現像剤中のキャリアが占める割合が
多くなってトナー濃度が低くなったことを意味するため
にトナー補給を開始し、逆に透磁率が小さくなった場合
は、一定体積内で現像剤中のキャリアが占める割合が少
なくなってトナー濃度が高くなったことを意味するため
にトナー補給を停止する、という制御に基づいてトナー
濃度を制御することになる。

【００１１】現像剤の耐久劣化による透磁率変化や温湿
度変化による透磁率センサーの感度シフト等のように予
め予測できる変動があるならば、他の手段で計測された
現像剤の耐久度や温湿度等の環境変化に応じて初期値に
所定の「補正値」を付加し、「初期値」＋「補正値」を
基準値にしても良い。

【００１２】前述の透磁率センサーによるトナー濃度検
知装置を用いた自動トナー補給制御装置で画像形成動作
を行うと、当然のことながらトナーは消費される。この
とき、トナー補給手段であるトナーカートリッジには補
給用のトナーが収納されており、トナーカートリッジか
らトナーを補給することによって画像形成動作を繰り返
し行うことが可能になる。トナーカートリッジ内の補給
用のトナー残量が少なくなった状態で画像形成動作を続
けると、透磁率センサーからの検出出力電圧値が所定の
値になる。この検出出力電圧値が所定値になることによ
ってトナーカートリッジの交換を促すような警告表示を
行うようにしている。このような警告表示は一般にトナ
ーエンド表示と称され、トナー補給が完了する。そし
て、トナーエンド表示を自動的に解除するため、トナー
の補給が正常に行われたことを検出する手段が必要であ
る。

【００１３】従来、乾式２成分現像剤を使用するものに
おいては、キャリアの磁性を利用し、透磁率センサーに
よって現像剤中のトナー濃度制御を行うものが提案され
ている。この方法は、トナー補給動作を行ってもトナー
濃度が上昇しない場合に補給用トナー容器中のトナー残
量が少なくなったものとしてトナーエンドと判断すると
ともに、新しいトナーカートリッジヘの交換を促し、そ
の後のトナー濃度検出においてトナー濃度の上昇が確認
されたときにトナーエンド解除を行うものである。この
方法によれば、透磁率センサーのみによる構成によっ
て、トナー濃度制御、トナーエンド検出・解除という目
的を達成することができる。

【００１４】ところで、トナーエンド検出の際に新しい
トナーカートリッジに交換し、トナー濃度を正常値に戻
すために現像剤を撹拌しながらトナー補給を行い、トナ
ー濃度を正常値に戻す方法が現在までに提案されてい
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現像剤
の寿命の範囲内において、トナーエンド検知の度に新し
いトナーカートリッジに交換する通常の画像形成動作を
続けていると、現像剤の状態は次第に劣化してくる。こ
のように現像剤が劣化している状態において、従来の方
法で現像剤のトナー濃度を正常値まで復帰させてトナー
エンドを解除すると、通常画像形成動作中に転写紙上の
白地部にカブリが発生する現象があった。この現象は、
新しい現像剤の状態に比べ、 現像剤の劣化の影響により
トナーヘの電荷付与能力が低下しているために生じるも
のである。

【００１６】新しい現像剤と劣化した現像剤におけるト
ナー帯電量の違いは、現像剤の嵩密度の変化を招き、こ
の嵩密度は現像剤が劣化する程高くなる。トナー帯電量
が低い状態であると、キャリア同士の反発力が通常の嵩
密度のときよりも弱くなるからである。そのため、トナ
ーエンド解除までのトナー補給時において、透磁率セン
サーの検出出力電圧値は、嵩密度が新しい現像剤のとき
の検出出力電圧値に比べて高い値を検出することにな
る。このような現像剤の状態であると、トナー濃度正常
値に対して過剰にトナーを補給してしまうことになり、
過補給の状態でトナーエンド検知解除を行ってしまう
と、白地部にカブリが発生する場合や、新しく補給され
たトナーの帯電量の違いによって交換前後で画像の濃度
に差が生じることがあった。

【００１７】従来、トナー濃度を正常値に戻してトナー
エンド解除の段階でトナーの帯電量を制御するのは困難
であった。そのため、利用者にとっては、新しくトナー
カートリッジを交換した場合において、白地部にカブリ
が発生したり、画質濃度の急激な変動が生じるために混
乱を招き、無駄にトナーを消費することになってしまう
という問題があった。

【００１８】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、トナーエンド解除前後におけ
るトナー過補給を抑制して安定した画像濃度を得ること
ができる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成
装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、像担持体に形成された静電
潜像を顕像化するための磁性を有するキャリアにトナー
を混合した乾式２成分現像剤と、該現像剤のトナー濃度
変化を透磁率変化として透磁率センサーによって検知す
るトナー濃度検知手段と、トナー補給手段と、前記トナ
ー濃度検知手段で検知した検出信号の出力値とトナー補
給制御の基準値との比較結果から前記トナー補給手段を
動作させる現像剤濃度制御手段とを有し、前記トナー濃
度検知手段によって検出された電圧値が所定値である場
合にトナーエンドを検知する現像装置において、予め定
められた検出電圧値とトナー補給量の関係と実際にトナ
ーエンドを検知したときの検出電圧値とからトナー補給
量を定め、所望の現像剤トナー濃度になるようにトナー
を補給することによってトナーエンド検知解除を行うこ
とを特徴とする。

【００２０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、所望の現像剤トナー濃度になるようにトナ
ーを断続的に補給することによってトナーエンド検知解
除を行うことを特徴とする。

【００２１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記トナーエンド検知解除後にトナ
ー補給動作によってトナーエンドを解除したとき、画像
情報信号の印字画素数の累計値に基づいて前記トナー補
給手段を動作させる現像剤濃度制御を所定回数行い、そ
の後、現像剤の透磁率を前記現像剤濃度制御手段により
前記トナー補給手段を動作させることを特徴とする。

【００２２】請求項４記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、トナーエンド検知解除時の前記透磁
率センサーの検出出力電圧値を新たにトナー補給制御の
基準値に設定して現像剤濃度制御を行った後、透磁率セ
ンサーの検出出力電圧値をそれまでに設定されていたト
ナー補給制御の基準値に戻すことを特徴とする。

【００２３】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、前記新たに設定した透磁率センサーの検出
出力電圧値を、所定の画像形成動作回数で、それまでに
設定されていたトナー補給制御の基準値に戻すことを特
徴とする。

【００２４】請求項６記載の発明は、請求項４記載の発
明において、前記新たに設定した透磁率センサーの検出
出力電圧値を、所定の画像形成動作回数で、それまでに
設定されていたトナー補給制御の基準値に段階的に戻す
ことを特徴とする。

【００２５】請求項７記載の発明は、請求項４記載の発
明において、前記新たに設定した透磁率センサーの検出
出力電圧値を、所定の画像形成動作回数で、それまでに
設定されていたトナー補給制御の基準値に線形的に戻す
ことを特徴とする。

【００２６】請求項８記載の発明は、請求項４記載の発
明において、前記新たに設定した透磁率センサーの検出
出力電圧値を、所定の画像形成動作回数で、それまでに
設定されていたトナー補給制御の基準値に非線形的に戻
すことを特徴とする。

【００２７】請求項９記載の発明は、画像形成装置本体
に対して着脱可能なプロセスカートリッジを、少なくと
も請求項１〜８の何れかに記載の現像装置を含んで構成
したことを特徴とする。

【００２８】請求項１０記載の発明は、像担持体に形成
された静電潜像を顕像化する現像装置を備え、現像工程
を含む作像プロセスを適用して画像を形成する画像形成
装置において、前記現像装置を請求項１〜８の何れかに
記載の現像装置で構成したことを特徴とする。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００３０】＜実施の形態１＞図１は本発明に係る画像
形成装置の一形態としての電子写真方式のプリンタの断
面図であり、図示のプリンタは、図１の矢印Ａ方向に回
転する像担持体である電子写真感光ドラム１を具備し、
該感光ドラム１の周りには、帯電器２、現像装置４、転
写帯電器１１、クリーニング手段１７及び感光ドラム１
の上方に配設されたレーザビームスキャナ等から成る画
像形成手段が配設されている。上記感光ドラム１は、外
径が３０ｍｍで矢印Ａ方向に周速１００ｍｍ／ｓで回転
する。

【００３１】ここで、図２に本発明に係る前記現像装置
４の断面を示す。

【００３２】現像装置４は、非磁性トナーとキャリアを
含有する２成分現像剤を用いて静電潜像を現像する装置
であり、帯電されたトナーを感光ドラム１上の静電潜像
に供給してこれを可視化するものである。

【００３３】２２は現像装置４に設置された透磁率セン
サー、２３は現像装置４に設置された記憶装置であっ
て、この記憶装置２３として本実施の形態では読み書き
可能なＥＰ−ＲＯＭを使用した。記憶装置２３は、現像
装置４をプリンタにセットすることによってエンジンコ
ントローラ２４と電気的に接続され、現像装置４の画像
形成処理情報をプリンタ側から読み書きできるものであ
る。

【００３４】本実施の形態に係るプリンタにおいては、
画像形成動作によってトナーが減少するため、現像剤中
のトナーの割合が減少する。現像剤中のトナーの割合
（即ち、トナー濃度）を検出するには透磁率センサー２
２によって現像剤の透磁率を検出すれば良い。このた
め、本実施の形態では透磁率センサー２２を使用する
が、現像剤中のトナー濃度が小さい場合はキャリア比率
が大きくなるために現像剤の透磁率は大きくなり、透磁
率センサー２２の出力レベルが大きくなる。

【００３５】ここで、現像剤のトナー濃度と透磁率セン
サーの出力との関係について詳細に説明する。

【００３６】図３は透磁率センサーの出力特性の一例を
示す図であり、この例ではトナー濃度が小さい範囲では
出力電圧値が大きな値で飽和し、トナー濃度が大きくな
るに従ってセンサー出力が徐々に小さくなり、更に濃度
が大きな範囲では出力電圧値が小さい値で飽和すること
を示している。

【００３７】本実施の形態においては、トナー濃度が指
標値８％であるとき、透磁率センサー２２の検出出力電
圧値が２．５Ｖになるように調整されている。電圧値が
２．５Ｖ近傍において、検出出力値はトナー濃度に対し
てほぼ直線的に変化する。

【００３８】次に、通常の画像形成動作時からトナーエ
ンド検知を迎える間の現像剤のトナー濃度の推移を図４
に基づいて説明する。

【００３９】図４はトナーエンドを検知するまでの透磁
率センサーの検出出力電圧がどのように変化するかを示
した図である。通常の画像形成動作時においては、透磁
率センサーの検出出力電圧（Ｖａ）２．５Ｖになってい
る。トナーカートリッジ内のトナー量が少なくなった状
態で繰り返し画像形成動作を行っていると、次第にトナ
ーが補給されなくなる。トナーが消費されると現像剤の
トナー濃度が低くなっていくが、余りにもトナー濃度が
低くなると、画像濃度が低くなり過ぎてしまう。

【００４０】そこで、画像濃度が余り低くならないよう
に、トナー濃度が低くなった状態を検知する（つまり、
トナーエンドを検知する）ことが必要である。トナーエ
ンドは、透磁率センサーの検出出力電圧値によって検知
される。例えば、トナー濃度が基準値である場合には、
透磁率センサーの検出出力電圧（Ｖａ）は２．５Ｖで検
出されているが、現像剤のトナー濃度が低くなり、トナ
ー濃度が５％になるときの透磁率センサーの検出出力電
圧（Ｖｂ）が３．７Ｖになったときにトナーエンド検知
を行う。尚、このトナーエンド検知の検知基準は、前述
のトナー濃度における透磁率センサーの検出出力電圧値
でなくても、画像濃度変動が余り生じない範囲で設定し
たトナーエンドの検知基準値であれば構わない。

【００４１】次に、トナーエンド検知からトナーエンド
解除時までの間に行うトナー補給動作について説明す
る。

【００４２】図５はトナーエンド解除時に透磁率センサ
ーの検出出力電圧がトナー補給動作に伴ってどのように
変化するかを示した図である。

【００４３】トナーエンド検知時においては現像剤中の
トナー量が少なくなっているため、当然ながら透磁率セ
ンサーの検出出力電圧値はトナー濃度が基準値である場
合よりも高く検出される。トナーエンド検知の状態から
トナーカートリッジが新しく交換され、トナーが現像剤
に対して補給される。このとき、補給されたトナーは、
撹拌動作に伴って徐々に均一に混ざり合う。このトナー
補給動作中の透磁率センサーの検出出力電圧値が通常の
画像形成動作におけるトナー濃度基準値になったときに
トナー補給を終了する。実際には、トナー補給時に透磁
率センサーの検出出力電圧（Ｖｂ）が２．５Ｖになった
ときにトナー補給を終了し、トナーエンドを解除する。

【００４４】トナーエンド検知した時間からトナーエン
ド解除を行った時間Ｔｆ以降において通常の画像形成動
作が行われる。このように、トナーエンド検知からトナ
ーエンド解除までの補給動作において、現像剤中のトナ
ー濃度を高精度で検出して制御する手段は、高品質の画
像を形成する上で極めて重要なことである。

【００４５】しかし、劣化した現像剤ではトナーヘの帯
電付与能力が低下しているため、従来技術の方法でトナ
ーエンドを解除した画像形成動作を続けると、白地部に
カブリが発生したり、画質濃度の急激な変動が生じる可
能性がある。

【００４６】そこで、本実施の形態では、トナーエンド
解除時に生じるトナー過補給という欠点を除去するため
に以下のことを行うようにした。

【００４７】即ち、現像装置４は、透磁率センサー２２
の検出電圧値が所定値になったときにトナーエンドを迎
えるようにする。即ち、予め定められた透磁率センサー
２２の検出電圧値とトナー補給量との関係と実際にトナ
ーエンドを検知したときの出力電圧値とからトナー補給
量を定める。そして、透磁率センサー２２の出力電圧値
とトナー補給量の関係から決められたトナー補給量を現
像剤を撹拌しながら補給し終えたときにトナーエンドを
解除する。

【００４８】以下、トナーエンド検知解除の方法につい
て説明する。

【００４９】図６に示すように、予め現像装置４に透磁
率センサー２２の検出電圧値とトナー補給量との関係の
情報を記憶装置２４に格納しておく。尚、透磁率センサ
ーの検出電圧値とトナー補給量との関係の情報を格納す
る場所は現像装置でなくても構わない。

【００５０】本実施の形態では、現像剤の重量を２００
ｇ（トナー重量＋キャリア重量）とし、トナー濃度が正
常値のときを８％（現像剤中のトナー重量１６ｇ）と
し、トナーエンド検知はトナー濃度が５％（現像剤中の
トナー重量１０ｇ）のときに検知される。このとき、透
磁率センサー２２の検出出力電圧値は、トナー濃度基準
値で２．５Ｖ、トナーエンド検知時で３．７Ｖとした。
ここで、トナーエンドを検知する電圧値とトナーエンド
検知時のトナー濃度は、キャリアの劣化による透磁率変
化や温湿度変化により透磁率センサーの感度シフト等、
予め予測できる変動があるならば、他の手段で計測され
た現像剤の耐久度や温湿度等の環境変化に応じて設定を
変えても良い。

【００５１】トナーエンドを検知する場合において、透
磁率センサーの検出出力値は、前記したトナーエンド検
知時の透磁率センサーの検出出力値が画像形成動作が終
了した時点で３．７Ｖになるときは稀である。なぜなら
ば、透磁率センサーの検出出力電圧値は、トナーエンド
を検知する直前に行われる画像形成動作の印字パターン
（高印字時、低印字時）等によって３．７Ｖ以上になる
ことがあるためである。例えば、高印字パターン（Ａ３
印字率１００％）では、透磁率センサーの検出出力電圧
値は３．８５Ｖを検出して高い電圧値になり、低印字パ
ターン（Ａ３印字率４％）では、透磁率センサーの検出
出力電圧値は３．７２Ｖを検出し、トナーエンド時の透
磁率センサーの検出電圧値３．７Ｖよりも少し高い電圧
値になることがある。

【００５２】以下にトナーエンド検知解除までに行うト
ナー補給動作について説明する。

【００５３】トナーエンド時の透磁率センサーの検出電
圧値３．７Ｖからトナー濃度基準値２．５Ｖの電圧値の
差から、透磁率センサーによるトナー濃度検知装置を用
いた自動トナー補給制御を行う。具体的には、トナーエ
ンド時の透磁率センサーの検出電圧値３．７Ｖでは現像
剤中のトナー重量は１６ｇになり、トナー濃度基準値
２．５Ｖの電圧値における現像剤中のトナー重量は１０
ｇになり、現像剤中のトナー重量の差が６ｇになる。そ
して、トナーエンド検知時に新しいトナーカートリッジ
に交換したときに、前述の現像剤中のトナー重量の差
（６ｇ）をトナーカートリッジから現像剤に対して撹拌
しながらトナーを補給する。このトナー補給動作が終了
してトナーエンド検知解除を行い、現像剤のトナー濃度
を回復させ、その後にトナーエンド検知解除を行う。

【００５４】同様に、高印字時にトナーエンドを検知し
たときは、前述のように透磁率センサーの検出出力電圧
値は高く検出する。例えば、検出電圧値が３．８５Ｖで
あるときは、現像剤のトナー重量は１６．７５ｇになる
ため、この検出電圧値の差から求まる現像剤に補給すべ
きトナー重量は６．７５ｇになる。この重量のトナーを
補給手段であるトナーカートリッジから現像剤を撹拌し
ながら補給する。トナー補給動作は、図６に示すよう
に、トナーエンド検知直後に検出した透磁率センサーの
検出出力電圧値（図６におけるＶｘ）とトナー補給重量
（図６におけるＸｇ）の関係に関する情報を記憶手段に
格納しておけば、トナーエンド検知直前の画像形成動作
において印字率に関係なく現像剤のトナー濃度を回復す
ることができる。

【００５５】ここで、上記で定めた補給重量のトナーを
トナーカートリッジから補給するときには、連続的或は
断続的に補給しても構わない。又、現像剤の耐久劣化に
よる透磁率変化や温湿度変化における透磁率センサーの
感度シフト等、予め予測できるものであれば、他の手段
で計測された現像剤の耐久度や温湿度等の環境変化に応
じてトナー補給動作を断続的に行ってトナーエンド検知
解除を行っても良い。

【００５６】以上の方法でトナーエンドを検知してトナ
ーエンド解除を行うとき、予め定められた透磁率センサ
ーの検出電圧値とトナー補給量との関係からトナー補給
を行うため、現像剤のトナー濃度は正常値になる。その
ため、従来技術において生じてしまうトナーエンド解除
時のトナーの過補給という問題を解決することができ、
白地部でのカブリや画質濃度の急激な変動が生じないト
ナーエンド検知解除の判断を行うことができる。

【００５７】上述の方法でトナーエンド検知からトナー
エンド検知解除を行ったときまでの透磁率センサーの検
出出力電圧値の推移を図７に示す。

【００５８】前記方法で現像剤を撹拌しながらトナーを
補給を行うと、現像剤のトナー濃度は徐々に高くなる。
そのため、トナーが補給されるに従って出力電圧値はト
ナーエンド検知時の透磁率センサーで検出した出力電圧
値（Ｖｂ）から下がり始める。

【００５９】しかし、所定重量のトナー補給をし終わっ
てトナーエンド検知解除を行うと、透磁率センサーで検
出した出力電圧値（Ｖｃ）は、トナー濃度基準値におけ
る透磁率センサーの検出出力電圧値（Ｖａ）と比較して
高い値を示す。以上のトナー補給動作を行う限り、現像
剤のトナー濃度は本来基準値を示す筈である。

【００６０】次に、透磁率センサーの検出出力電圧値
（Ｖａ）が高く検出される原因を以下に説明する。

【００６１】トナーエンドを検知して所定量のトナーを
新たに補給したときの現像剤の状態では、トナーヘの帯
電量が通常画像形成動作時のトナー帯電量より低くなっ
ている。このトナー帯電量の違いは現像剤の嵩密度に変
化を来たす。この現像剤の嵩密度は、トナー帯電量が低
い程高くなる。なぜならば、トナー帯電量が低い状態で
ある場合、キャリア同士の反発力が通常の画像形成動作
中のそれよりも弱くなるためである。そのため、透磁率
センサー近傍の単位体積当たりのキャリアの量が多くな
る。

【００６２】トナーエンド解除時における透磁率センサ
ーの検出出力電圧値は、通常画像形成動作時の検出出力
電圧値に比べて高い値を示すことになる。図７におい
て、トナーエンド検知解除を行ったときに透磁率センサ
ーで検出した出力電圧値（Ｖｃ）は、Ｖａ＋ΔＶとなっ
て、ΔＶだけ高く検出される。

【００６３】前記トナー補給動作の制御は、トナーエン
ドを解除した直後の画像形成動作において有効であっ
て、画像形成動作を再開して初めの１枚における画質安
定性は確保することができる。

【００６４】しかし、現像剤のトナー濃度を検知する透
磁率センサーの検出出力電圧値は、トナー濃度正常値に
比べて高いままである。そのため、その後の通常画像形
成動作において透磁率センサー検知によるトナー濃度制
御手段でトナー補給を行うと、現像剤の透磁率を検知し
た結果に基づく検出信号の値とトナー補給制御の正常植
との比較結果からトナーを補給してしまうため、画像形
成動作中にトナーを過剰に補給してしまう。このように
トナーが過補給状態になると、トナーヘの帯電量は不足
してしまう。このような場合、特に現像剤の寿命が近い
状態（例えば、寿命の８０％〜９０％）でトナーエンド
を解除した後に白地部にカブリが発生したり、画質濃度
の急激な変動が生じてしまう。

【００６５】上記問題を解決するために、本実施の形態
では、前述のトナー補給制御を適用したトナーエンド解
除後に行われるトナー補給動作を所定印字枚数分におい
て以下のように行うようにした。

【００６６】即ち、画像形成動作中のトナー補給動作を
１ページ当たりの画素情報信号における印字画素数の累
計植から１ページ当たりのトナー消費量を比較的正確に
推定することができるため、この推定された消費量に対
応してトナー補給量を決定する方式でトナー補給を行っ
てトナー濃度を制御するようにした。

【００６７】前記方式によるトナーエンド解除後におい
て、トナー補給を行う間は、現像剤のトナー濃度を比較
的所定の値に一定に保つことができる。この方式で所定
枚数トナー補給を行うことによって、劣化した現像剤に
おいて懸念されるトナーの帯電付与不足を解消し、トナ
ーの帯電量が十分になったとき（つまり、現像剤の嵩密
度が通常の画像形成動作時の嵩密度に回復したとき）、
トナー補給方式の透磁率センサーによる現像剤の濃度検
知手段に切り替える。

【００６８】トナーエンド検知解除後から、現像剤のト
ナーの帯電が十分に行われる所定枚数分だけトナー補給
動作を続けるが、本実施の形態では所定枚数として１０
０枚を設定している。尚、方式でトナー補給を行う枚数
は、トナーの帯電量が通常印字におけるトナーの帯電量
に近い状態になっている画像形成動作枚数であれば構わ
ない。

【００６９】上記所定枚数後のトナー補給動作において
は、通常のトナー補給動作である透磁率センサーによる
トナー濃度制御を行う。トナー濃度が基準値になるよう
トナー補給を行うことによって通常の画像形成動作を続
けることが可能になる。

【００７０】このように記憶装置に格納された画像形成
処理情報に基づいてトナーエンド検知解除を行い、トナ
ーエンド検知解除後の補給動作においても、白地部での
カブリや画像濃度変動の発生を防ぐことができる。

【００７１】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２について説明する。

【００７２】本実施の形態に係る画像形成装置の構成は
前記実施の形態１のそれと同じであるため、これについ
ての説明は省略し、以下、トナーエンド検知解除以降に
行われるトナー補給動作を現像剤の透磁率を透磁率セン
サーで検知して検知結果に基づく検出信号の値とトナー
補給制御の基準値との比較結果からトナー補給手段を動
作させる方式で行う制御について説明する。

【００７３】前記実施の形態１でも述べたように、トナ
ーエンド検知解除時における透磁率センサーの検出出力
電圧値は、通常画像形成動作時の検出出力電圧値に比べ
て高い値を示す。

【００７４】トナーエンド検知解除後にトナーの過補給
を招かないように、透磁率センサーの基準値（図４にお
ける電圧値Ｖａ）をトナーエンド検知解除時の検出出力
電圧値に設定する。このように基準値の電圧値を変更す
ることによって画像形成動作中に生じるトナー過補給と
いう問題を解決することができる。

【００７５】本実施の形態においては、トナーエンド検
知以前に行われている透磁率センサーの基準値は２．５
Ｖであり、トナーエンド検知解除時の透磁率センサーの
検出出力電圧値（Ｖｃ）は２．６Ｖである。このとき、
透磁率センサーの基準値を２．５Ｖから２．６Ｖに設定
する。

【００７６】上述のように基準値の電圧値を設定変更し
た後に画像形成動作を開始する。トナーエンド検知解除
後から、現像剤のトナーの帯電が十分に行われて現像剤
の嵩密度が通常の画像形成動作時の嵩密度に回復する所
定枚数を、現像剤の透磁率を透磁率センサーで検知した
結果に基づく検出信号の値とトナー補給制御の基準値と
の比較結果から求め、これに基づいてトナー補給手段を
動作させる方式を続ける。

【００７７】本実施の形態では、上記制御を行う画像形
成動作を１００回に設定している。尚、この方式でトナ
ー補給を行う回数は、トナーの帯電量が通常印字におけ
るトナーの帯電量に近い状態になっている画像形成動作
枚数であれば構わない。

【００７８】上記所定枚数を上記方法で画像形成動作を
続けた後にトナー補給動作を現像剤の透磁率を透磁率セ
ンサーで検知し、その検知結果に基づく検出信号の値と
トナー補給制御の基準値との比較結果からトナー補給手
段を動作させる。

【００７９】上述の方法において、トナーエンド検知解
除時に新たに設定された基準値を今までにに設定されて
いた基準値に戻す場合、図８に示すように、段階的又は
線形的、或は非線形的に戻しても構わない。このように
することによって、トナー濃度制御の誤差をより小さく
抑えた上で、トナー濃度を再び所望の値に設定すること
が可能になる。

【００８０】又、現像剤の耐久劣化による透磁率変化や
温湿度変化による透磁率センサーの感度シフト等、予め
予測できるものであれば、他の手段で計測された現像剤
の耐久度や温湿度等の環境変化に応じて、新たに設定さ
れた基準値を今までに設定されていた基準値に戻しても
構わない。

【００８１】このように記憶装置に格納された画像形成
処理情報に基づいてトナーエンド検知解除を行い、トナ
ーエンド検知解除後の補給動作においても白地部でのカ
ブリの発生や画像濃度変動等の不具合を解消することが
できる。

【００８２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、像担持体に形成された静電潜像を顕像するため
の磁性を有するキャリアにトナーを混合した乾式２成分
現像剤と、該現像剤のトナー濃度変化を透磁率変化とし
て透磁率センサーによって検知するトナー濃度検知手段
と、トナー補給手段と、前記トナー濃度検知手段で検知
した検出信号の出力値とトナー補給制御の基準値との比
較結果から前記トナー補給手段を動作させる現像剤濃度
制御手段とを有し、前記トナー濃度検知手段によって検
出された電圧値が所定値である場合にトナーエンドを検
知する現像装置とこれを備えるプロセスカートリッジ及
び画像形成装置において、予め定められた検出電圧値と
トナー補給量の関係と実際にトナーエンドを検知したと
きの検出電圧値とからトナー補給量を定め、所望の現像
剤トナー濃度になるとようにトナーを補給することによ
ってトナーエンド検知解除を行うようにしたため、トナ
ーエンド解除前後におけるトナー過補給を抑制して安定
した画像濃度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一形態としての電
子写真方式のプリンタの断面図である。

【図２】本発明に係る現像装置の断面図である。

【図３】本発明において使用する透磁率センサーの出力
特性の一例を示す図である。

【図４】本発明において使用する透磁率センサーの出力
電圧図である。

【図５】本発明において使用する透磁率センサーの出力
電圧図である。

【図６】本発明において使用する透磁率センサーの出力
電圧図である。

【図７】本発明において使用する透磁率センサーの出力
電圧図である。

【図８】本発明において使用する透磁率センサーの出力
電圧図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム ２ 帯電器 ４ 現像器 １１ 転写帯電器 １７ クリーニング手段 ２２ 透磁率センサー（トナー濃度検知手段） ２３ 記憶装置（記憶手段） ２４ エンジンコントローラ（現像剤濃度制御手
段）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA01 DA41 DA45 DB01 DD02 DD07 DE04 DE07 EA06 EC06 EC20 ED10 EE02 EE07 EE08 GA30 GA47 2H077 AE06 DA08 DA10 DA16 DA22 DA42 DA54 DA78 DA87 DB02 DB22 EA03

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体に形成された静電潜像を顕像化
   するための磁性を有するキャリアにトナーを混合した乾
   式２成分現像剤と、該現像剤のトナー濃度変化を透磁率
   変化として透磁率センサーによって検知するトナー濃度
   検知手段と、トナー補給手段と、前記トナー濃度検知手
   段で検知した検出信号の出力値とトナー補給制御の基準
   値との比較結果から前記トナー補給手段を動作させる現
   像剤濃度制御手段とを有し、前記トナー濃度検知手段に
   よって検出された電圧値が所定値である場合にトナーエ
   ンドを検知する現像装置において、 予め定められた検出電圧値とトナー補給量の関係と実際
   にトナーエンドを検知したときの検出電圧値とからトナ
   ー補給量を定め、所望の現像剤トナー濃度になるように
   トナーを補給することによってトナーエンド検知解除を
   行うことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 所望の現像剤トナー濃度になるようにト
   ナーを断続的に補給することによってトナーエンド検知
   解除を行うことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記トナーエンド検知解除後にトナー補
   給動作によってトナーエンドを解除したとき、画像情報
   信号の印字画素数の累計値に基づいて前記トナー補給手
   段を動作させる現像剤濃度制御を所定回数行い、その
   後、現像剤の透磁率を前記トナー濃度制御手段により前
   記トナー補給手段を動作させることを特徴とする請求項
   １又は２記載の現像装置。
4. 【請求項４】 トナーエンド検知解除時の前記透磁率セ
   ンサーの検出出力電圧値を新たにトナー補給制御の基準
   値に設定して現像剤濃度制御を行った後、透磁率センサ
   ーの検出出力電圧値をそれまでに設定されていたトナー
   補給制御の基準値に戻すことを特徴とする請求項１又は
   ２記載の現像装置。
5. 【請求項５】 前記新たに設定した透磁率センサーの検
   出出力電圧値を、所定の画像形成動作回数で、それまで
   に設定されていたトナー補給制御の基準値に戻すことを
   特徴とする請求項４記載の現像装置。
6. 【請求項６】 前記新たに設定した透磁率センサーの検
   出出力電圧値を、所定の画像形成動作回数で、それまで
   に設定されていたトナー補給制御の基準値に段階的に戻
   すことを特徴とする請求項４記載の現像装置。
7. 【請求項７】 前記新たに設定した透磁率センサーの検
   出出力電圧値を、所定の画像形成動作回数で、それまで
   に設定されていたトナー補給制御の基準値に線形的に戻
   すことを特徴とする請求項４記載の現像装置。
8. 【請求項８】 前記新たに設定した透磁率センサーの検
   出出力電圧値を、所定の画像形成動作回数で、それまで
   に設定されていたトナー補給制御の基準値に非線形的に
   戻すことを特徴とする請求項４記載の現像装置。
9. 【請求項９】 画像形成装置本体に対して着脱可能なプ
   ロセスカートリッジであって、少なくとも請求項１〜８
   の何れかに記載の現像装置を有することを特徴とするプ
   ロセスカートリッジ。
10. 【請求項１０】 像担持体に形成された静電潜像を顕像
    化する現像装置を備え、現像工程を含む作像プロセスを
    適用して画像を形成する画像形成装置において、 前記現像装置を請求項１〜８の何れかに記載の現像装置
    で構成したことを特徴とする画像形成装置。