JP2005292376A

JP2005292376A - 画像形成装置

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Inventors: Takashi Yahagi; 高志矢作
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Abstract

【課題】トナーとキャリアを含む現像剤を使用する現像装置において、補給剤のトナー濃度の変化を考慮して、現像装置への補給剤の補給を高精度に行い、画像の安定したトナー飛散の無い、画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置３にトナーとキャリアを含む補給剤を補給する補給剤補給装置４を有する画像形成装置において、現像装置３は、補給剤補給装置４から徐々に補給剤が補給される一方で、これに応じて現像剤排出口２４ｂから徐々に現像剤が排出され、補給剤補給装置４は、補給剤のトナー濃度を検知する第１のトナー濃度検知手段５２を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真複写機やプリンタ、ファクシミリ等に用いられる現像装置が備えられた画像形成装置に関し、特に、トナー及びキャリアを含む現像剤を使用する現像装置が備えられた画像形成装置に関する。

従来、電子写真複写機等の画像形成装置においては、一般に、トナーとキャリアとの混合剤を含む二成分現像剤を用いる二成分現像方式で現像を行う現像装置が広く用いられている。特に、カラー画像形成装置には画像の色味などの観点から、多くの現像装置が二成分現像剤を使用している。

二成分現像剤を使用する現像装置では、トナーは現像動作によって消費され、消費された量だけ新たなトナーが補給される。一方、キャリアは消費されずに現像装置の現像剤収容部である現像容器内に残る。よって、トナーと共に攪拌されるキャリアは、攪拌されることによって劣化する。キャリアの劣化は、現像剤を攪拌するときの摩擦や、回転することによって現像剤を現像位置へと搬送する現像剤担持体としての現像ローラと現像ローラ上のトナー層厚を規制する現像剤規制部材（現像剤規制ブレード）との隙間を通過する際の圧縮によって、キャリア表層にトナーが付着することによって生じる。キャリアが劣化すると、現像剤の帯電性能が低下する。そこで、定期的にキャリアを交換することが行われている。

キャリアの交換は、現像装置に設けられている現像剤抜き取り口から現像剤を抜き取り、新しい現像剤を現像装置に充填するものである。つまり、キャリア交換とは、実質的に現像装置内の現像剤を全て入れ換えることであり、その時に、もちろん、トナーも更新される。この交換作業時には、粉体であるトナーが飛散し、画像形成装置及びその周囲を汚すことがある。

そこで、現像剤の劣化を抑え、現像剤交換作業を行わなくてもよい現像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。一般にトリクル方式といわれ、現像装置の現像容器であるハウジング側壁の所定高さに排出口を設け、トナーとキャリアを含む現像剤を現像装置に補給することによって、過剰になった現像装置内の現像剤を排出口から順次排出することによって現像剤の特性を一定にするものである（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、上記従来の装置では、補給する現像剤（補給剤）のトナー濃度、現像剤に対するトナーの割合であるＴ／Ｄ比が変動した場合に、トナーの補給精度が悪くなり、現像装置へのトナー補給が不足あるいは過剰になるといった問題が生じた。

トナーの補給が不足あるいは過剰になると現像装置内の現像剤のトナー濃度が変動し、トナー像の濃度が変動したり、現像装置からトナーが飛散してしまうことがある。

あるいは、湿度等の環境条件の変動によりトナーの持つ電荷（トリボ）が変動することによって、嵩密度が変化し、現像装置への補給精度が低下し、現像装置へのトナー補給が不足あるいは過剰になり、上記と同様な問題が生じる。
特公平２−２１５９１号公報特開２００３−２１５９０３号公報

本発明の目的は、トナーとキャリアを含む現像剤を使用する現像装置において、補給剤のトナー濃度の変化を考慮して、現像装置への補給剤の補給を高精度に行い、画像の安定したトナー飛散の無い、画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を、トナーとキャリアを含む現像剤にて現像する現像装置と、該現像装置にトナーとキャリアを含む補給剤を補給する補給剤補給装置と、を有する画像形成装置において、
前記現像装置は、前記補給剤補給装置から徐々に補給剤が補給される一方で、これに応じて現像剤排出口から徐々に現像剤が排出され、
前記補給剤補給装置は、前記補給剤のトナー濃度を検知する第１のトナー濃度検知手段を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明の一実施態様によると、前記第１のトナー濃度検知手段は、前記現像装置への前記補給剤の補給部近傍に配設されいる。

本発明の他の実施態様によると、前記現像装置への前記補給剤の補給は、補給テーブルにて設定された補給量に従ってなされ、前記第１のトナー濃度検知手段で検知した濃度に応じて、前記補給テーブルを切り替える。

本発明の他の実施態様によると、前記第１のトナー濃度検知手段は、補給剤の透磁率を検知するインダクタンス検知センサであり、前記第１のトナー濃度検知手段の検出値から補給剤の嵩密度の変化を考慮した現像剤の補給テーブルを求め、
前記現像装置への前記補給剤の補給は、前記求められた補給テーブルに従ってなされる。

本発明の他の実施態様によると、前記補給剤補給装置は、螺旋状部材を回転駆動して補給剤を搬送供給し、又、前記第１のトナー濃度検知手段近傍に補給剤を攪拌する攪拌手段を具備している。

本発明の他の実施態様によると、前記補給剤補給装置は、前記補給剤を収容する着脱自在の補給剤収容器を有し、該補給剤収容器は、内部の前記補給剤のトナー濃度の異なる少なくとも２つ以上の種類から選択されたものである。

本発明の他の実施態様によると、前記現像装置に収容されている現像剤のトナー濃度を検知する第２のトナー濃度検知手段を有し、前記補給テーブルは、前記第２のトナー濃度検知手段の検知結果に対応して前記補給剤補給装置からの前記現像装置への補給剤の補給量を設定したものである。

本発明の画像形成装置は、現像装置にトナーとキャリアを含む補給剤を補給する補給剤補給装置を有し、現像装置は、補給剤補給装置から徐々に補給剤が補給される一方で、これに応じて現像剤排出口から徐々に現像剤が排出され、補給剤補給装置は、補給剤のトナー濃度を検知する第１のトナー濃度検知手段を有するので、補給剤のトナー濃度を検知することにより、現像装置へ補給する現像剤のトナー濃度が変動しても高精度なトナー補給を行うことが可能であり、画像の安定したトナー飛散の無い画像形成装置を提供することが可能である。

又、湿度等の環境条件が変動しても高精度なトナー補給を行うことが可能であり、画像の安定したトナー飛散の無い画像形成装置を提供することが可能である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
本発明を備えた画像形成装置１の実施例について図８を参照して説明する。図８は画像形成装置としてのカラー電子写真複写機の概略構成を模式的に示した断面説明図である。

図８に示された複写機１においては、像担持体としての、例えば、ドラム形状の電子写真感光体（感光ドラム）２を有し、この感光ドラム２が回転することにより、その周囲の画像形成手段によって、感光ドラム２周面に所望画像に基づく現像像（トナー像）が形成される。

その画像形成手段として、一次帯電器７は、感光ドラム２上を一様に帯電させ、露光部１０は、画像情報を、一様に帯電された感光ドラム２表面に露光して潜像を形成する。この画像情報は、原稿処理装置１１によって、所望画像が記録された原稿が画像読取部である光学読み取り系９に導かれ、光学読取系９を構成するＣＣＤ９ａによって、原稿から読み取られた画像情報である。

露光部１０によって感光ドラム２周面に形成された潜像は、画像形成手段である現像装置３によって、現像剤に含まれるトナーを付着することによって顕像化される。即ち、現像され、トナー像となる。

こうして感光ドラム２上に顕像化されたトナー像は、画像形成手段である転写手段５によって、記録媒体であるシートＰに転写される。

表面のトナー像が転写された後の感光ドラム２は、表面に残留した現像剤及びその他の付着物がクリーニング装置６によって除去され、次の画像形成に備える。

又、ここでは、４個の現像装置３が、ロータリ３ａに搭載され、その回転運動により、順次感光ドラム２に対向する位置に搬送される。各現像装置３には、それぞれ異なる色の現像剤、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック色の色素を有する現像剤が収容される。そして、先ず第一色目のトナー像が感光ドラム２に形成され、それがシートＰに転写され、感光ドラム２上の第一色のトナー像の転写残現像剤（トナー）がクリーニング装置６にて除去された後に、再び感光ドラム２が帯電され、第二色目のトナー像が形成され、シートＰ上に転写された第１色目のトナー像の上に重ねて転写される。こうして、順に４色のトナー像がシートＰ上に重ねて転写され、シートＰ上には、フルカラートナー像が形成される。

ここで、感光ドラム２、現像装置３、転写手段５、クリーニング装置６、一次帯電器７を合わせて画像形成部８とする。

ここで、シートＰは、通常紙のような記録媒体はシート給送部１２から給送され、本体パス１３が搬送する、又は、ＯＨＰや厚いシート等特殊なシートの場合は手差しトレイ２３からシートＰは給送され、画像形成部８へと送り出される。そして、このシートＰは、感光ドラム２近傍に配置されたレジストローラ１９によって、転写手段５によって感光ドラム２に形成されたトナー像が転写される位置に送り込まれる。

画像形成部８でトナー像が転写されたシートＰ上のトナー像は、定着装置１４によってシートＰに定着され、所望の画像形成物が完成する。その後のシートＰは、内排紙ローラ２０によって搬送され、このまま排紙する場合と、裏面をも印刷する場合とで、シートＰの搬送路を切り替える排出部フラッパ２２に到来する。そのまま排紙する場合は、外排紙ローラ２１によって、ここでは画像形成装置１側面に備えられるシート排出部１５に搬送され、画像形成装置１外部に排出される。裏面をも印刷する場合は、両面記録時に再給送するシートＰを誘導する再給紙搬送路１６に搬送され、反転パス１７によって反転され、反転されたシートＰは、両面パス１８にてレジストローラ１９まで搬送され、再び画像形成部８へと送られる。

上記の画像形成装置の構成は、あくまでも一例であり、他の構成も考えられる。例えば、静電記録方式の画像形成装置でもよいし、転写手段として中間転写体を用いて、中間転写体に４色トナー像を転写した後に、シートＰに一括転写する中間転写方式を採用してもよいし、又、画像形成手段の構成は図８に示されたもの以外でもよく、電子写真方式の場合も、感光ドラム２の代わりに、ベルト形状の電子写真感光体である感光ベルトを用いたものであってもいい。又、図８に示されるような、１つの感光ドラムと現像装置を４個用いるいわゆる１Ｄ系の画像形成装置に限定するものではなく、白黒（単色）の画像形成装置や、複数の感光ドラム及びそれに作用する画像形成手段を画像形成部として並べたインライン構成の画像形成装置でもよい。もちろん、現像装置３の個数や使用する現像剤の色もいくつでもよい。

ここで、本実施例の画像形成装置において、現像装置３が実行する現像方式は、二成分現像方式であり、現像装置３には、トナーとキャリアを含む現像剤が収容されている。ここで、図１、図２、図３を用いて現像装置３及びそれに補給剤を補給する補給剤補給装置４について説明する。

現像装置３は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いた接触磁気ブラシ現像方式を用いている。

そして、現像装置３では、現像剤の置換、即ち、キャリアのオートリフレッシュ（ＡＣＲ）を行うために、トナーとキャリアを含む補給剤が補給され、同時に現像剤の排出が行われる。本実施例で説明する現像装置３においては、現像装置３内のトナー濃度つまり現像剤Ｄに対するトナーＴの質量混合比Ｔ／Ｄ比は８％で、補給剤のＴ／Ｄ比は８５％である。

現像装置３は、図１に示されるように、二成分現像剤を循環させながら現像を行う現像容器２４と、新規のトナー、キャリアが収容された補給剤収容器であるトナーボトル４２から現像剤の補給を実施する補給剤補給手段と、劣化した現像剤を現像剤回収タンク２７に回収する現像剤排出手段と、を有する。

現像装置３は、二成分現像剤を循環させながら現像を行う現像容器２４と、劣化した現像剤を排出するための排出パイプ２６を設けている。排出パイプ２６の中にはスクリュー２６ａが配置されており、回収タンク２７へと劣化した現像剤を排出する。排出パイプ２６の下端には現像剤回収タンク２７が着脱自在に装着されるようになっている。そして、補給剤を補給する補給剤補給装置４が現像装置３に接続されている。

現像容器２４は、補給剤補給口２４ａ、及び、現像剤排出口２４ｂを有している。現像剤排出口２４ｂに排出パイプ２６が接続されるようになっている。

補給剤補給口２４ａには、補給剤補給手段として、図２に詳しく示される補給剤補給装置４のトナーボトル４２に貯蔵されたトナー及びキャリアを搬送して補給する補給剤搬送路２８が構成されており、補給剤搬送路２８には螺旋状部材である補給スクリュー２８ａが配置されている。補給スクリュー２８ａは不図示の現像器駆動モータによりクラッチを介して回転される。補給スクリュー２８ａの現像剤搬送方向上流端には、補給スクリュー２８ａの回転量を検出するためのエンコーダ２９が一体的に取り付けられている。こうして、トナーボトル４２に貯蔵されたトナー、及び、キャリアが補給スクリュー２８ａを通って補給されるように構成されている。

現像容器２４内には、図３に示されるように、感光ドラム２と対向して、現像容器２４に収容された現像剤を感光ドラム２表面まで搬送する現像剤担持体である現像ローラ３０と、現像ローラ３０と所定の距離だけ離間して配置され、現像ローラ３０上に担持された現像剤の層厚を規制する非磁性体にて形成される層厚規制部材３１と、現像剤を撹拌して現像剤を現像ローラ３０上に供給するスクリュー３２と、現像剤を搬送するスクリュー３３が配設されている。

又、現像容器２４内は、図３に示すように、仕切り壁２４ｃにより現像剤の搬送方向の上流側と下流側に仕切られている。スクリュー３２、３３は仕切り壁２４ｃに仕切られた上流側と下流側の収容部にそれぞれ配置されている。仕切り壁２４ｃは、両端部が現像容器２４の内側面には達しておらず、現像剤搬送方向で上流側と下流側はこれら両端部で連通している。

そして、図１、図２に示されるように、現像容器２４には、現像容器２４内に収容されている現像剤のＴ／Ｄ比を検知する為のトナー濃度検知手段（トナー濃度センサ）５１が配設されている。トナー濃度センサ５１は、現像剤の透磁率を検知して濃度を検知するインダクタンス検知センサである。図４に、室温２３℃湿度５０％ｒｈにおけるＴ／Ｄ比とトナー濃度センサ５１出力の関係を示す。ここに示されるように、例えば、透磁率が小さくなった場合、現像剤中のＴ／Ｄ比が高くなったことを意味し、逆に透磁率が大きくなった場合、現像剤中のＴ／Ｄ比が低くなったことを意味する。よって、センサ５１の出力値がＴ／Ｄ比として検出される。このセンサ５１の検出値に基づいて、現像装置３内の現像剤中のトナー消費が検知され、補給スクリュー２８ａの回転量を調整し、適量の現像剤が現像装置３へ補給されるようになっている。

こうした構成により、現像装置３には、補給剤補給装置４から新規の補給剤が補給され、現像容器２４内の現像剤の体積が増加すると、現像容器２４内の現像剤が現像剤排出口２４ｂからオーバーフローすることにより、キャリアのオートリフレッシュ（ＡＣＲ）が行われるようになっている。

現像容器２４内において、図１に示されるように、現像剤排出口２４ｂは、現像容器２４の長手方向の一端側に設けられている。又、補給剤補給口２４ａ、現像剤排出口２４ｂは、スクリュー３２、３３による現像剤の搬送経路において、上流側から下流側に、現像剤が現像ローラ３０に補給される位置、現像剤排出口２４ｂ、補給剤補給口２４ａの順に配置され、補給剤補給口２４ａと現像剤排出口２４ｂは互いに離間して設けられている。

ここで、本実施例では、図２を参照すれば理解できるように、トナーボトル４２は、補給剤補給装置４に設けられており、補給剤補給装置４は、ホッパー部４１とトナーボトル４２で構成されており、ホッパー４１は、トナーボトル４２と補給剤搬送路２８とを連結している。そして、トナーボトル４２は補給剤補給装置４に対して交換可能な構成になっており、トナーボトル４２の補給剤がなくなると、別の新しいトナーボトル４２に交換することができる。ホッパー部４１内には攪拌手段（不図示）があり、トナーボトル４２から受け入れた補給剤は補給スクリュー２８ａへと送られる。

ここで、前記したようにトナーボトル４２に収容された補給剤の平均Ｔ／Ｄ比は８５％であるが、トナーボトル４２へトナーとキャリアを充填する時や物流時の振動等によってＴ／Ｄ比の分布が均一でなく、偏ってしまう場合がある。トナー充填が最も不均一だった場合は、平均Ｔ／Ｄ比８５％に対して、場所によって５０％〜９５％であった。

画像形成によって、トナーが消費される分を補う為に、トナーを含む補給剤を補給するわけであるが、所望のトナー補給量に対して、補給剤のＴ／Ｄ比が変わると、補給されるトナー量が変動することになり、現像装置内のＴ／Ｄ比が所望の値にならない。

このように、補給する現像剤（補給剤）のトナー濃度、現像剤に対するトナーの割合であるＴ／Ｄ比が変動した場合に、前記に説明したように、従来の装置では、トナーの補給精度が悪くなり、現像装置内の現像剤のトナー濃度が変動し、画像濃度変化やトナーの飛散等の問題が生じていた。

そこで、本実施例の特徴部分として、この補給剤補給装置４の攪拌手段の備えられたホッパー部４１に、トナー濃度センサ５２を備えさせ、補給剤のＴ／Ｄ比を検知し、補給剤の補給テーブルを変更して補給するものとした。

ホッパー部４１に備えられた補給剤のＴ／Ｄ比を検知する為のトナー濃度センサ５２は、現像容器２４のトナー濃度センサ５１と同様に、補給剤の透磁率を検知して濃度を検知するインダクタンス検知センサであるが、補給剤は現像剤よりもＴ／Ｄ比が高い為、高Ｔ／Ｄ比に適した設定を行ったセンサである。図５に、室温２３℃湿度５０％ｒｈにおけるＴ／Ｄ比とトナー濃度センサ５２の出力の関係を示す。ここでも、図４のトナー濃度センサ５１と時と同様に、透磁率が小さくなった場合、現像剤中のＴ／Ｄ比が高くなったことを意味し、逆に透磁率が大きくなった場合、現像剤中のＴ／Ｄ比が低くなったことが意味される。よって、センサ５２の出力値がＴ／Ｄ比として検出される。

本実施例では、このＴ／Ｄ比検出結果に応じて、補給剤の補給テーブルを変更する。補給テーブルとは、画像形成手段の動作を制御する画像形成装置本体の制御部に設定された、現像容器２４内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ５１出力値とエンコーダ２９が検出する補給スクリュー２８ａの回転量の関係を示したテーブルである。補給スクリュー２８ａの回転量とは、即ち現像剤の補給量を意味する。

図６は、本実施例における、補給剤のＴ／Ｄ比の異なるときのトナー補給制御に用いる補給テーブルを示したものである。横軸はトナー濃度センサ５１の出力値から求めたＴ／Ｄ比、縦軸は補給スクリュー２８ａの回転量である。

線Ａ、線Ｂ、線Ｃ、線Ｄはそれぞれ、補給剤補給装置４に設置されたトナー濃度センサ５２に検知された補給剤のＴ／Ｄ比９５％、８５％、７０％、５５％に対応している。線Ａ乃至線Ｄの傾きが異なるのは、補給スクリュー２８ａが１回転したときに排出される補給剤に含まれるトナー量が異なる為である。

本実施例で用いた補給スクリュー２８ａが１回転したときに排出される補給剤に含まれるトナー量（質量）は、トナーボトル４２のＴ／Ｄ比９５％、８５％、７０％、５５％の順に、０．２０２ｇ、０．１９７ｇ、０．１８８ｇ、０．１７４ｇであった。補給スクリュー２８ａの１回転あたりの補給剤に含まれるトナー量が少ないほど、補給テーブルの傾きが急である。

１６５ｇの現像剤を収容した本実施例の現像装置３のＴ／Ｄ比は８％であるから、現像剤中のトナーは１３．２ｇである。本実施例の画像形成装置における、連続画像形成時の最大トナー消費量（全面に最高濃度の画像を載せた場合のトナー消費量）は、１３．８ｇ／分であり、この消費されるトナーを逐次補給しなければならない。

つまり、補給剤補給装置４のホッパー部４１にトナー濃度センサが無く、補給剤の正確なＴ／Ｄ比を検知せずにＴ／Ｄ比を８５％として補給する場合、補給スクリュー２８ａが１回転したときに排出される補給剤に含まれるトナー量が０．１９７ｇであることから、１３．８ｇを補給する為には補給スクリュー２８ａを７０回転することになる。

しかし、前述したように、補給剤のＴ／Ｄ比が５５％程度にまで低下している場合があり、Ｔ／Ｄ比が５５％の場合、補給スクリュー２８ａを７０回転しても補給剤に含まれるトナーは１２．１８ｇである。つまり、１３．８ｇ消費したところに１２．１８ｇしか補給していない為、現像装置３内の現像剤は１．６２ｇ不足した状態であり、１分間で現像装置３内の現像剤のＴ／Ｄ比は７％に低下してしまう。

本実施例のように、補給剤補給装置４のホッパー部４１のトナー濃度センサ５２で補給剤のＴ／Ｄ比を検知し、補給剤のＴ／Ｄ比に応じて補給スクリュー２８ａの回転量を適宜選択、つまり補給テーブルを選択すれば、現像装置３へ補給するトナー量を正確に行うことができる。

ここで、本実施例では、トナーボトル４２を内部の補給剤のトナー濃度が違う複数種から選んで補給剤補給装置４に交換して取り付けることができる。その際も、補給剤のトナー濃度はセンサ５２によって検知されている。

そこで、前述のように、平均Ｔ／Ｄ比８５％の補給剤のＴ／Ｄ比の分布が偏った場合には、Ｔ／Ｄ比が５０％〜９５％の範囲でばらつくが、例えば、現像装置３の現像剤のキャリアの交換を早める為に平均Ｔ／Ｄ比を２０％にしたトナーボトル４２に交換した場合等は、部分的なＴ／Ｄ比が１０％程度になることがある。

このような場合、トナー濃度センサ５２で補給剤のＴ／Ｄ比の検知を行わないと、１分後の現像装置３内の現像剤のＴ／Ｄ比は５．４％にまで低下してしまう。しかし、ホッパー部４１のトナー濃度センサ５２で補給剤のＴ／Ｄ比を検知すれば、現像装置３へ補給するトナー量を正確に行うことができ、現像剤濃度を一定に保つことができる。

又、トナー濃度センサ５２の配置は、本実施例のようにホッパー部４１の攪拌部材（不図示）の近傍に設けられていることが好ましく、更に、現像装置３に補給する補給剤のＴ／Ｄ比を検知するものであるから、現像装置３に近い側が望ましい。よって、図７に示すように、補給搬送路を補給剤補給装置４の一部として、トナー濃度センサ５２を攪拌部材である補給スクリュー２８ａ近傍に配置し、補給スクリュー２８ａで搬送する補給剤や補給剤補給口２４ａ近傍に配置して検知を行うことも可能であるが、その時は、補給スクリュー２８ａの回転周期によってトナー濃度センサ５２の出力が変動する影響を受けることがない状態で、トナー濃度センサ５２の配置を、現像装置３に近い側に配置するのがより望ましい。

実施例２
本実施例の画像形成装置、現像装置３及び補給剤補給装置４の構成は、実施例１に説明したものと同様であるので、説明を省略する。本実施例でも、図１に示すように、補給剤のＴ／Ｄ比を検知するトナー濃度センサ５２が補給剤補給装置４のホッパー部４１に配設されている。本実施例の現像剤のＴ／Ｄ比は７０％であり、インダクタンス検知センサの感度をＴ／Ｄ比７０％近傍に合わせてある。

十分に攪拌され補給剤のＴ／Ｄ比が一定である場合、インダクタンス検知センサの出力値は概ね決まるが、厳密には補給剤の嵩密度によって変動する。

つまり、同じ現像剤が収容されている容器を、環境の違うところで、１２時間放置した後、その両者のインダクタンス検知センサ出力値は異なったものとなる。例えば、室温２３℃、湿度５０％ｒｈであれば、Ｔ／Ｄ比７０％の補給剤のインダクタンス検知センサ出力は２．５Ｖであったが、しかし、この補給剤を室温３０℃、湿度９０％ｒｈの環境に１２時間放置した後のインダクタンス検知センサ出力は、３．０Ｖであった。

これは、インダクタンス検知センサが磁性体であるキャリアを検知するものである為に生じる現象である。つまり、高湿度環境の為に、現像剤のトリボ（単位質量当たりの電荷）が低下し、現像剤の嵩が低下つまり高密度になった為に、単位体積当たりのキャリア量が増加し、単位体積の補給剤の中のキャリア量が高まったことによる。キャリア量の増加はキャリア比率が高まったことと検知し、キャリア比率が高まることはトナー比率つまりＴ／Ｄ比が低下することと同意であるが、実際には補給剤の嵩密度が全体的に高くなっただけで質量比であるＴ／Ｄ比は変わっていない。

補給剤の補給は補給スクリュー２８ａを回転駆動することによって実施されるが、補給剤の補給精度は補給スクリュー２８ａを回転したときに補給される補給剤の嵩密度の影響を受ける。

即ち、前述の室温２３℃で湿度５０％ｒｈ環境の場合、補給スクリュー２８ａを１回転したときに排出される補給剤に含まれるトナー量は０．１８８ｇであるが、室温３０℃で湿度９０％ｒｈの場合は０．１９３ｇ、室温１５℃で湿度５％ｒｈの場合は０．１８２ｇであった。環境変動によって最大５〜６％も補給剤排出量が変動する。

すると、補給剤のトナー濃度を考慮しないで、補給テーブルを変更せずに現像容器２４内の現像剤のトナー濃度のみで補給動作を行うと、現像剤の量が変動し、その中に含まれるトナー量が変動するので、現像装置３の現像剤の濃度が変動する原因になる。

そこで、本実施例のようにホッパー部４１にも、トナー濃度検センサ５２としてインダクタンス検知センサを用いれば、トナー濃度センサ５２の濃度検知結果から、補給剤の嵩密度を知ることが可能であり、つまり、その嵩密度の時に補給スクリュー２８ａを１回転した時の排出量を把握することが可能であるので、それに応じて、補給テーブルを変更することができ、現像装置３へ補給する補給剤を精度よく制御でき、現像装置３内の現像剤のＴ／Ｄ比の安定が容易になる。

尚、インダクタンス検知センサであるトナー濃度センサ５２の出力値を現像剤の嵩密度に変換する為には、両者の関係を事前に把握しておく必要がある。本実施例の現像剤においては、嵩密度０．５３６ｇ／ｃｍ³の時にトナー濃度センサ５２出力は２．５Ｖ、嵩密度０．５１９ｇ／ｃｍ³の時にトナー濃度センサ出力は２．１Ｖ、嵩密度０．５５０ｇ／ｃｍ³の時にトナー濃度センサ出力は３．０Ｖであった。トナー濃度センサ出力が、２．５Ｖ、２．１Ｖ、３．０Ｖだった時の補給スクリュー２８ａを１回転した時の排出量は、それぞれ０．２６９ｇ、０．２６０ｇ、０．２７６ｇであった。この時の現像剤中のトナー量は、このスクリュー１回転した時の排出量に、Ｔ／Ｄ比（ここでは７０％、つまり０．７）を掛けた値となる。図９は、縦軸をこのようにして求めたトナー量とし、横軸にトナー濃度センサ５２の出力値とした時の、両者の関係を表した図である。つまり、図９によれば、得られたセンサ出力から、嵩密度変化を考慮した最適なトナーの補給量がわかる事になる。よって、補給制御時においては、この関係が考慮された補給テーブルを用いれば良い。

以上説明したように、補給剤の濃度をインダクタンス検知センサにより検知して、そこから補給剤の嵩密度変化を考慮して、補給テーブルを選択することにより、どのような環境においても好適な現像装置３へのトナー補給が可能となった。

以上に説明した画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。つまり、上記に述べた補給剤の濃度や補給方法は他のものでも良い。

尚、実施例１にも説明したように画像形成装置や現像装置、補給剤補給装置の構成に関しては特に限定されるものではないが、その中でも、高濃度の画像を出力することが多いカラー複写機、カラープリンタ等の画像形成装置の現像装置に対して特に有効である。

本発明に係る現像装置及び補給剤補給装置の一例を示す斜視図である。本発明に係る補給剤補給装置の一例を示す斜視図である。本発明に係る現像装置の一例を示す断面図である。本発明に係る第２のトナー濃度検知手段出力値と現像装置内部のＴ／Ｄ比との関係を示すグラフである。本発明に係る第１のトナー濃度検知手段出力値と補給剤のＴ／Ｄ比との関係を示すグラフである。本発明に係る補給テーブルの一例を示す図である。本発明に係る現像装置及び補給剤補給装置の他の例を示す斜視図である。本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。本発明に係る第１のトナー濃度検知手段出力値と補給スクリューの１回転にて排出された現像剤中のトナー量の関係を示すグラフである。

符号の説明

１電子写真複写機（画像形成装置）
２感光ドラム（像担持体）
３現像装置
４補給剤補給装置
２４現像容器
２４ａ補給剤補給口
２４ｂ現像剤排出口
２６排出パイプ
２６ａスクリュー
２７回収タンク
２８補給剤搬送路
２８ａ補給スクリュー（螺旋状部材）
２９エンコーダ
４１ホッパー
４２トナーボトル（補給剤収容器）
５１トナー濃度センサ（第１のトナー濃度検知手段）
５２トナー濃度センサ（第２のトナー濃度検知手段）

Claims

表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を、トナーとキャリアを含む現像剤にて現像する現像装置と、該現像装置にトナーとキャリアを含む補給剤を補給する補給剤補給装置と、を有する画像形成装置において、
前記現像装置は、前記補給剤補給装置から徐々に補給剤が補給される一方で、これに応じて現像剤排出口から徐々に現像剤が排出され、
前記補給剤補給装置は、前記補給剤のトナー濃度を検知する第１のトナー濃度検知手段を有することを特徴とする画像形成装置。
前記第１のトナー濃度検知手段は、前記現像装置への前記補給剤の補給部近傍に配設されたことを特徴とする請求項１の画像形成装置。
前記現像装置への前記補給剤の補給は、補給テーブルにて設定された補給量に従ってなされ、前記第１のトナー濃度検知手段で検知した濃度に応じて、前記補給テーブルを切り替えることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
前記第１のトナー濃度検知手段は、補給剤の透磁率を検知するインダクタンス検知センサであることを特徴とする請求項１、２又は３の画像形成装置。
前記第１のトナー濃度検知手段は、補給剤の透磁率を検知するインダクタンス検知センサであり、前記第１のトナー濃度検知手段の検出値から補給剤の嵩密度の変化を考慮した現像剤の補給テーブルを求め、
前記現像装置への前記補給剤の補給は、前記求められた補給テーブルに従ってなされることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
前記補給剤補給装置は、螺旋状部材を回転駆動して補給剤を搬送供給することを特徴とする請求項５の画像形成装置。
前記第１のトナー濃度検知手段近傍に補給剤を攪拌する攪拌手段を具備していることを特徴とする請求項５又は６の画像形成装置。
前記補給剤補給装置は、前記補給剤を収容する着脱自在の補給剤収容器を有し、該補給剤収容器は、内部の前記補給剤のトナー濃度の異なる少なくとも２つ以上の種類から選択されたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
前記現像装置に収容されている現像剤のトナー濃度を検知する第２のトナー濃度検知手段を有し、前記補給テーブルは、前記第２のトナー濃度検知手段の検知結果に対応して前記補給剤補給装置からの前記現像装置への補給剤の補給量を設定したものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。