JP2007148226A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】印字率に差がある画像形成の際に生じる現像剤嵩密度の変動によるトナー濃度の制御不良を防止できる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】現像容器本体及び複数のトナー濃度検知センサを備えた現像装置と、トナー消費量算出手段とを有し、画像形成枚数当たりの平均印字率が１〜１０％である画像と、５０％以上である画像との２種類の画像を画像形成するとき、１枚当たりのトナー消費量が、平均印字率が１〜１０％の画像形成時に必要なトナー量と略同一の量である場合には２個のトナー濃度検知センサによるトナー濃度検出値の差が第１の所定値の範囲内となり、５０％以上の画像形成時に必要なトナー量と略同一の量である場合には２個のトナー濃度検知センサによるトナー濃度検出値の差が第２の所定値を超える値となる、ような位置に２個のトナー濃度検知センサが配設されていることを特徴とする画像形成装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置に関し、特にトナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる現像装置としては、トナーとキャリアを含有する２成分現像剤を用いて現像を行うものが広く用いられている。

一般に、電子写真の現像プロセスでは、像担持体である感光体ドラム表面に均一に帯電させた後に露光を行って潜像を形成し、現像剤担持体である現像ローラに現像バイアスを印加して現像剤を像担持体に接触させることで潜像を可視像化させていた。この現像プロセスにおいて、トナーとして粒径が７μｍ以下のトナー粒子を、また、これに対応するキャリアとして、粒径が６０μｍ以下のキャリア粒子からなる２成分現像剤を用いることにより高現像性が得られる。

しかしながら、これらの小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いた場合に、高温・高湿時、低温・低湿時等の周囲の環境条件の変動や現像装置の動作時間による現像剤劣化により、現像剤の嵩、即ち現像剤の体積に対する質量の割合を示す嵩密度が変動するという問題があり、初期の現像剤の嵩密度の低下、それに伴うトナー濃度低下、現像剤の嵩密度の変動の影響による現像剤担持体上に搬送される現像剤量の変動又は現像性の低下、又は現像剤の嵩密度の変動によるトナー濃度の制御不良、といった問題が生じていた。

また、画像形成する画像の印字率（記録紙面積に対する画像の占有率）によっても現像剤の嵩密度が変化するという問題があった。一般に、文字が主体の画像では印字率が１〜１０％の範囲に入るものが多く、絵を主体とした画像では印字率が１０〜４０％の範囲に入るものが多く、カタログ等のベタパッチ主体の画像では印字率が４０％を超えるものが多い。

嵩密度の変動の問題に対する対策のため、現像装置内に現像剤の透磁率を検出するセンサを２つ配設し、１つをトナー濃度を検出するためのセンサとし、もう１つを現像剤の嵩密度を検出するためのセンサとして、現像剤の嵩密度に応じて像担持体と現像剤担持体との周速度を制御することにより、現像領域に供給する現像剤の量を一定にするという技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の発明の目的は、初期の現像剤嵩密度の低下による現像剤担持体への現像剤搬送量の低下を防止することである。

図５は、従来例である特許文献１における現像装置４の概略の構成を説明するための模式的断面図であり、図６は図５に示す現像装置から下部ケーシング４０を除いたときの下面図であり、図６（ａ）は２つのトナー濃度検知センサを離間した位置に配設した構成を示す図であり、図６（ｂ）は２つのトナー濃度検知センサを近接した位置に配設した構成を示す図である。

図５及び６において、現像装置４の筐体は下方の下部ケーシング４０と、上方の上部ケーシング５０とから成る二分割構成をなしており、現像装置４の下部ケーシング４０内には、現像ローラ４１、及び、現像剤搬送撹拌手段である、第１の現像剤搬送撹拌部材４３及び第２の現像剤搬送撹拌部材４４等が配置されている。

下部ケーシング４０は、第１の現像剤搬送撹拌部材４３を収容する現像剤搬送供給室４０１と、第２の現像剤搬送撹拌部材４４を収容する現像剤撹拌室４０２とから成る。現像剤搬送供給室４０１と現像剤撹拌室４０２とは、下部ケーシング４０の底部から直立した隔壁部４０３を挟んで両側に形成されている。上部ケーシング５０は下部ケーシング４０を覆うように配置される。

現像ローラ４１は回転可能な図示しない現像スリーブと固定されたマグネットロール（磁界発生手段）とから構成され、図示しない像担持体としての感光体ドラムと対峙して配設される。

隔壁部４０３の一端には、矢印Ｖ１で示す現像剤搬送経路上を移動する現像剤を現像剤撹拌室４０２から現像剤搬送供給室４０１へと搬送する現像剤搬送経路Ｖ２の通路を確保するため、隔壁部４０３の現像剤搬送方向下流側に第１開口部４０４が形成されている。一方、隔壁部４０３の他端には、矢印Ｖ３に示す現像剤搬送経路上を移動する現像剤と現像領域で現像を終えて回収される現像剤とを第１の現像剤搬送撹拌部材４３により混合して撹拌しながら下流方向へ搬送し、現像剤搬送供給室４０１から現像剤撹拌室４０２へと搬送する現像剤搬送経路Ｖ８の通路を確保するため、隔壁部４０３の現像剤搬送方向下流側に第２開口部４０５が形成されている。

現像装置４内の現像剤の嵩密度を測定するための第２のトナー濃度検知センサ（以下、第２のセンサともいう）４０９は、第１の現像剤搬送撹拌部材４３の現像剤搬送方向上流部における下部ケーシング４０の側壁部に配設されるが、現像剤のトナー濃度を制御するための第１のトナー濃度検知センサ（以下、第１のセンサともいう）４０８は、第１の現像剤搬送撹拌部材４３の下部ケーシング４０の底面部であって、第２のセンサ４０９から離間した第１の現像剤搬送撹拌部材４３の現像剤搬送方向下流部、又は第２のセンサ４０９に近接した第１の現像剤搬送撹拌部材４３の現像剤搬送方向上流部に配設される。

特許文献１に記載の技術により、初期の現像剤嵩密度の低下による現像剤担持体への現像剤搬送量の低下という問題は解決されるが、高印字率の画像を画像形成する際に発生する現像剤嵩密度の過度の上昇によりトナー濃度検知センサがトナー不足を過度に検出し、結果的に過度のトナー補給を行ってトナー濃度が過剰に高くなるという問題は解決されない。
特開２００３−９８７７２号公報

上記のように、画像形成される画像の印字率が変化すると現像装置内の現像剤の嵩密度が変動するという問題があり、透磁率を利用したトナー濃度センサを用いてトナー濃度制御を行う現像装置においては、印字率の高い画像を連続で画像形成したとき、現像剤の嵩密度が高くなって必要以上にトナー不足の信号が発せられ、現像装置内のトナー濃度値が上昇してトナー飛散、画像の濃度上昇、画像のかぶり等を引き起こすことがあり、特に、トナー、キャリアの小径化や、高画質化、高耐久化により、例えばシリカのような外添剤の量が多く添加された現像剤での発生に対して対応が必要である。

本発明は上記の問題点を解決し、印字率に差がある画像形成を行う場合であっても、現像剤嵩密度の変動により生じるトナー濃度の制御不良を防止し、安定して適正なトナー濃度制御を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記の構成により達成することが出来る。

１．表面に静電潜像を形成する像担持体と、
該像担持体に対向して配設され、表面にトナーとキャリアからなる２成分の現像剤を担持する現像剤担持体、及び、現像剤のトナー濃度を検知する第１のトナー濃度検知センサと第２のトナー濃度検知センサを含む複数のトナー濃度検知センサ、を備えた現像装置と、
を有する画像形成装置において、
画像形成枚数当たりの平均印字率を１〜１０％とする画像と画像形成枚数当たりの平均印字率を５０％以上とする画像との２種類の画像を画像形成するとき、
前記第１のトナー濃度検知センサの配設位置と前記第２のトナー濃度検知センサの配設位置は、
平均印字率を１〜１０％とする画像を画像形成する場合には、前記第１及び第２のトナー濃度検知センサによるトナー濃度検出値の差が所定の変動領域の範囲に入り、
平均印字率を５０％以上とする画像を画像形成する場合には、平均印字率を５０％以上とする画像を所定の画像形成枚数だけ画像形成した時点において、前記第１及び第２のトナー濃度検知センサによるトナー濃度検出値の差が前記所定の変動領域を超える値となる、ような位置にそれぞれ配設されていることを特徴とする画像形成装置。

２．前記画像形成装置は前記現像装置において消費されるトナーの量を算出するトナー消費量算出手段を有し、
該トナー消費量算出手段により算出される画像形成枚数１枚当たりの平均トナー消費量が、
平均印字率を１〜１０％とする画像を画像形成するための印字率に基づいて算出されたトナー所要量と略同一の量である場合には、前記第１及び第２のトナー濃度検知センサによるトナー濃度検出値の差が所定の変動領域の範囲に入り、
平均印字率を５０％以上とする画像を画像形成するための印字率に基づいて算出されたトナー所要量と略同一の量である場合には、平均印字率を５０％以上とする画像を所定の画像形成枚数だけ画像形成した時点において、前記第１及び第２のトナー濃度検知センサによるトナー濃度検出値の差が前記所定の変動領域を超える値となる、ような位置にそれぞれ配設されていることを特徴とする１に記載の画像形成装置。

３．前記所定の画像形成枚数が２０〜５００枚の範囲内であり、前記所定の変動領域が−０．３〜＋０．３Ｖの範囲であることを特徴とする１又は２に記載の画像形成装置。

４．前記現像装置は、
回転中心軸が前記現像剤担持体の回転中心軸に略平行になるように配設され、現像剤を撹拌しながら搬送して前記現像剤担持体の回転中心軸に供給するための第１の撹拌ローラと、
回転中心軸が前記第１の撹拌ローラの回転中心軸に略平行になるように配設され、トナーを供給された現像剤を撹拌しながら搬送して前記第１の撹拌ローラに受け渡すための第２の撹拌ローラと、
前記第１の撹拌ローラと前記第２の撹拌ローラとの間に、２つの撹拌ローラの回転中心軸に平行して配設され、両端部に現像剤を受け渡すための開口部を備えた隔壁部と、
を有し、
前記第１のトナー濃度検知センサは、前記第２の撹拌ローラの外周に近接し、該第２の撹拌ローラの現像剤搬送方向における下流側であって、現像剤を前記第２の撹拌ローラから前記第１の撹拌ローラに受け渡すための第１の開口部近傍の位置に配設され、
前記第２のトナー濃度検知センサは、前記第１の撹拌ローラの外周に近接し、該第１の撹拌ローラの現像剤搬送方向における下流側であって、現像剤を前記第１の撹拌ローラから前記第２の撹拌ローラに受け渡すための第２の開口部より上流側の位置に配設されていることを特徴とする１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

５．前記現像装置内の現像剤のトナー濃度制御は、
前記第１のトナー濃度検知センサにより行われ、
前記第１のトナー濃度検知センサによる検出値と前記第２のトナー濃度検知センサによる検出値との間に所定の差が生じたとき、前記第１のトナー濃度検知センサを制御するためのコントロール値を変化させて２つのセンサによる検出値が略同一の値になるように行われることを特徴とする４に記載の画像形成装置。

本発明に係る実施形態の現像装置、及びそれを備えた画像形成装置を用いることにより、高印字率の画像の画像形成とを行う場合において、現像剤嵩密度の変動により生じるトナー濃度の制御不良を防止し、安定して適正なトナー濃度制御を行うことができる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る画像形成装置を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。

画像形成装置Ａは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と給紙装置２０及び定着装置３０とから構成されている。

画像形成装置Ａの上部には、画像読取装置ＳＣが設置されている。原稿台上に載置された原稿は画像読取装置ＳＣの原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、光書込手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに入力される。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、光書込手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段５Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１Ｍ、帯電手段２Ｍ、光書込手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段５Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｃは、像担持体としての感光体ドラム１Ｃ、帯電手段２Ｃ、光書込手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段５Ｃを有する。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｋは、像担持体としての感光体ドラム１Ｋ、帯電手段２Ｋ、光書込手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段５Ｋを有する。

帯電手段２Ｙと光書込手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと光書込手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと光書込手段３Ｃ及び帯電手段２Ｋと光書込手段３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。

４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径トナーとキャリアからなる二成分現像剤を収容する現像装置である。

中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。

画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に一次転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。

給紙装置２０の給紙カセット２１内に収容された記録媒体（以下、記録紙と称す）Ｐは、給紙手段（第１給紙部）２２により給紙され、給紙ローラ２３、２４、２５、２６、レジストローラ（第２給紙部）２７等を経て、二次転写手段９に搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される。

なお、画像形成装置Ａの下部に鉛直方向に縦列配置された３段の給紙カセット２１は、ほぼ同一の構成をなす。また、３段の給紙手段２２も、ほぼ同一の構成をなす。給紙カセット２１、給紙手段２２を含めて給紙装置２０と称す。

カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置３０において記録紙Ｐが挟持され、熱と圧力とを加えることにより記録紙Ｐ上のカラートナー像（或いはトナー像）が定着されて記録紙Ｐ上に固定され、排紙ローラ２８に挟持されて機外の排紙トレイ２９上に載置される。

一方、二次転写手段９により記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８により残留トナーが除去される。

制御手段６０は画像形成装置Ａの内部に配設され、装置各部の動作を制御する。記憶手段であるメモリ６１は制御手段６０に内蔵される。本発明に係るトナー補給制御手段（不図示）は制御手段６０に含まれる。

なお、画像形成装置Ａの説明においては、カラー画像形成にて説明したが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。

以下、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを像担持体（以下、感光体ドラムと記す）１と称し、帯電手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋを帯電手段２と称し、光書込手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋを光書込手段３と称し、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを現像装置４と称す。

図２は、本発明に係る現像装置の実施形態を示す断面図、図３は図２に示す現像装置から下部ケーシング４０を除いたときの下面図である。

現像装置４の筐体は下方の下部ケーシング４０と、上方の上部ケーシング５０とから成る二分割構成をなし、開閉可能である。

現像装置４の下部ケーシング４０内には、現像ローラ４１、第１及び第２の現像剤搬送撹拌手段である、第１の現像剤搬送撹拌部材４３及び第２の現像剤搬送撹拌部材４４、現像剤供給手段である、現像剤供給ローラ４５及び現像剤ガイド部材４６、等が配置されている。

下部ケーシング４０は、第１の現像剤搬送撹拌部材４３を収容する現像剤搬送供給室４０１と、第２の現像剤搬送撹拌部材４４を収容する現像剤撹拌室４０２とから成る。現像剤搬送供給室４０１と現像剤撹拌室４０２とは、下部ケーシング４０の底部から直立した隔壁部４０３を挟んで両側に形成されている。

下部ケーシング４０の上部を覆う上部ケーシング５０内には、現像剤層厚規制手段である現像剤層厚規制部材４２、現像剤層厚規制部材４２を支持する層厚規制部材取付板５１、空間を埋める上面ガイド部材５２、等が配置されている。

現像ローラ４１は回転可能な現像スリーブ４１Ａと固定されたマグネットロール（磁界発生手段）４１Ｂとから構成されている。

現像スリーブ４１Ａと第１の現像剤搬送撹拌部材４３との対向近接点において、現像スリーブ４１Ａは下方から上方に回動し、第１の現像剤搬送撹拌部材４３は上方から下方に回動する。

図２及び図３において、隔壁部４０３の一端には、矢印Ｖ１で示す現像剤搬送経路上を移動する現像剤を現像剤撹拌室４０２から現像剤搬送供給室４０１へと搬送する現像剤搬送経路Ｖ２の通路を確保するため、隔壁部４０３の現像剤搬送方向下流側に第１開口部４０４が形成されている。一方、隔壁部４０３の他端には、矢印Ｖ３に示す現像剤搬送経路上を移動する現像剤と現像領域で現像を終えて回収される現像剤とを第１の現像剤搬送撹拌部材４３により混合して撹拌しながら下流方向へ搬送し、現像剤搬送供給室４０１から現像剤撹拌室４０２へと搬送する現像剤搬送経路Ｖ８の通路を確保するため、隔壁部４０３の現像剤搬送方向下流側に第２開口部４０５が形成されている。

上部ケーシング５０の内部の天井部には、現像剤層厚規制部材４２を保持する層厚規制部材取付板５１と搬送される現像剤をガイドする現像剤上面ガイド板５２とが固定されている。現像剤供給ローラ４５表面から現像スリーブ４１Ａ表面にかけて、現像剤ガイド部材４６の上面と、上部ケーシング５０の内部の天井部に固定された層厚規制部材取付板５１及び現像剤上面ガイド板５２との間には、広い空間部を有する現像剤供給室４９が形成され、大量の現像剤を収容する事ができる。

現像剤供給ローラ４５の設置により現像ローラ上に濃度むらやピッチむらのない現像剤の層を形成することができるようになり、現像剤上面ガイド板５２及び現像剤ガイド部材４６の設置により形成される現像剤供給室４９内においては、現像剤を均一な嵩密度の状態で安定して搬送供給することが可能となった。

上部ケーシング５０と層厚規制部材取付板５１と現像剤上面ガイド板５２との３部材は分割して設置した構成としているが、３部材の内のいずれかの２部材を一体化しても良いし、３部材の全てを一体化しても良い。

現像ローラ４１は、静電潜像を担持する感光体ドラム１に対向して配置され、図示しない駆動源により駆動回転される。現像スリーブ４１Ａには、現像バイアスとして交流電源Ｅ１による交流電圧と、直流電源Ｅ２による直流電圧とが重畳される。

マグネットロール４１Ｂは、現像スリーブ４１Ａの内方に配置され、７極の磁極Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を有する。磁極Ｎ１は主磁極、磁極Ｓ１は剥取磁極、磁極Ｓ２は汲上磁極である。現像剤層厚規制部材４２はマグネットロール４１Ｂの磁極Ｎ２の近傍に配置されている。

マグネットロール４１Ｂの複数個の磁極のうち互いに隣接する２磁極Ｓ１、Ｓ２は、同極性に配置され反発磁界を形成している。現像剤剥ぎ取り用の剥取磁極Ｓ１は、現像スリーブ４１Ａ上の現像剤を剥ぎ取り飛散させる。現像スリーブ４１Ａから剥ぎ取られた現像剤は、第１の現像剤搬送撹拌部材４３に受け渡されて現像ローラ４１の回転軸に平行な方向に搬送されながら撹拌される。現像剤受け入れ用の汲上磁極Ｓ２は、現像剤供給ローラ４５により供給された現像剤を汲み上げて現像スリーブ４１Ａ上に付着させる。

第１の現像剤搬送撹拌部材４３は、第２の現像剤搬送撹拌部材４４から搬送された現像剤を撹拌して搬送し、現像剤供給ローラ４５に均一に供給する。第１の現像剤搬送撹拌部材４３、第２の現像剤搬送撹拌部材４４は何れも螺旋状のスクリュー部材からなる。

第２の現像剤搬送撹拌部材４４は第１の現像剤搬送撹拌部材４３に略平行に配置され、トナー補給手段４７から補給される新規トナーと現像スリーブ４１Ａから還流された現像剤とを混合し、撹拌して第１の現像剤搬送撹拌部材４３の上流部に搬送する。

第１の現像剤搬送撹拌部材４３は回転軸方向に現像剤を搬送するとともに、現像剤を回転軸のほぼ直角方向に放出して現像剤供給ローラ４５に供給する。

次に、図３を用いて、本発明の実施形態に係る現像装置４におけるトナー濃度検知センサを配設する位置の適否について説明する。図３において、符号の４０８〜４１２は、本発明者らがトナー濃度検知センサを設置するために検討した設置候補の位置である。これらの設置候補の位置は、第１の現像剤搬送撹拌部材４３又は第２の現像剤搬送撹拌部材４４の下部に近接した位置である。また、図３におけるＬＺ１及びＬＺ２は光書込手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋによる光路の水平方向の範囲を示し、光路の垂直方向の位置は図２に示す。

トナー濃度検知センサの設置候補位置の１つである符号４１０に示す位置は、第２の現像剤搬送撹拌部材４４の下部に近接し、現像剤搬送経路Ｖ１の現像剤搬送方向上流寄りであるが、この位置はトナー補給手段４７から補給される新規トナーの投入口（不図示）に近くトナー補給時に補給トナーによるトナー濃度のばらつきが問題となる。また、センサ表面にトナーが付着する懸念もある。

トナー濃度検知センサの設置候補位置の他の１つである符号４１１に示す位置は、第２の現像剤搬送撹拌部材４４の下部に近接し、現像剤搬送経路Ｖ１の現像剤搬送方向の中程に位置するが、この位置は本実施形態の画像形成装置においては光書込手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋによる光路ＬＺ１及びＬＺ２の範囲に入っており、設置できない位置である。

トナー濃度検知センサの設置候補位置の他の１つである符号４１２に示す位置は、第１の現像剤搬送撹拌部材４３の下部に近接し、現像剤搬送経路Ｖ３の現像剤搬送方向の上流に位置するが、この位置は現像剤搬送供給室４０１内の現像剤供給ローラ４５の直下に当たり、第１の現像剤搬送撹拌部材４３から現像剤供給ローラ４５へ供給される現像剤の落下の影響が大きい位置であり、かつ、現像剤搬送経路Ｖ２上を搬送されてきた現像剤が現像剤搬送経路Ｖ３へと方向を変える位置に当たるため、現像剤の流動性が悪く、現像剤の嵩密度が変動し易い。特に、高印字率の画像の画像形成を行う場合には、トナーの消費量が多く現像剤中には絶えず新鮮なトナーが循環するため、現像剤の嵩密度が高くなりやすいという問題がある。

本発明の実施形態に係る第１のトナー濃度検知センサ４０８は、第２の現像剤搬送撹拌部材４４の下部に近接した位置であって、現像剤搬送経路Ｖ１の現像剤搬送方向下流における、隔壁部４０３に形成された第１開口部４０４の近傍の位置に配設されている。第１のトナー濃度検知センサ４０８が配設された位置は、第１の現像剤搬送撹拌部材４３から現像剤供給ローラ４５へ供給される現像剤の落下の影響がない現像剤撹拌室４０２内に配設されているため、現像剤に対する急激な嵩密度の変化の少ない位置であり、低印字率の画像形成時に安定してトナー濃度を検出できる位置でもある。トナー濃度制御のための検出を行う第１のトナー濃度検知センサ４０８を現像剤の落下の影響がない安定したトナー濃度の検出が可能な位置に配設したことにより、安定したトナー濃度制御が行われる。

しかしながら、第１のトナー濃度検知センサ４０８の取付位置は、現像剤搬送経路Ｖ１上を搬送されてきた現像剤が現像剤搬送経路Ｖ２へと方向を変える位置に近接するため、現像剤の流動性が悪く、現像剤の嵩密度が変動し易く、特に、高印字率の画像の画像形成を行う場合に、符号４１２の位置と同様に、現像剤の嵩密度が高くなりやすいという問題がある。

一方、本発明の実施形態に係る第２のセンサ４０９は、第１の現像剤搬送撹拌部材４３の下部に近接した位置であって、現像剤搬送経路Ｖ３の現像剤搬送方向下流寄りの、隔壁部４０３に形成された第２開口部４０５の上流側の位置に配設されている。第２のセンサ４０９の取付位置は、現像剤の搬送に対し周囲からの影響の少ない位置であり、流動性の良い安定した現像剤搬送が可能であり、高印字率の画像を形成する場合でも現像剤の嵩密度の変動が比較的に少ない位置である。一方、第２のセンサ４０９の取付位置は、第１の現像剤搬送撹拌部材４３から現像剤供給ローラ４５へ供給される現像剤の落下の影響を受ける現像剤搬送供給室４０１内に配設されているため、トナー濃度検出値が急激に変化する位置でもあり、現像装置内のトナー濃度を制御する目的で用いるには、画像形成時のトナー濃度検出値がばらつくという懸念がある。本発明の実施形態において、第２のセンサ４０９は、現像装置内における現像剤の嵩密度の変動を監視し、第１のトナー濃度検知センサ４０８によるトナー濃度の検出値から嵩密度の影響を取り除くための補正（後述）を行っている。

また、本発明における２つのトナー濃度検知センサ４０８、４０９の配設位置は、トナー消費量算出手段により算出される画像の印字率に関連づけされている。

即ち、第１及び第２のトナー濃度検知センサ４０８、４０９の配設位置は、画像形成枚数１枚当たりの平均トナー消費量が１〜１０％程度の印字率の低い画像を画像形成するための画像形成枚数当たりの平均印字率（以下、単に印字率という）に基づいて算出されたトナー所要量と略同一の量である場合には、前記第１及び第２のトナー濃度検知センサによるトナー濃度検出値の差が所定の変動領域（後述）内の値となり、印字率が１０〜４０％程度の写真や絵の画像、又は、カタログ等の４０％を超える画像を画像形成するための印字率に基づいて算出されたトナー所要量と略同一の量である場合には、第１及び第２のトナー濃度検知センサ４０８、４０９によるトナー濃度検出値の差が所定の変動領域を超える値となるような位置にそれぞれ配設される。

上記したように、本発明においては、現像剤の嵩密度変動の発生度合の異なる位置に２つのトナー濃度検知センサ４０８、４０９を配設することにより、嵩密度の変動をいち早く検出することが可能となる。

トナー濃度制御を行うために用いるトナー濃度検知センサの配設位置は現像剤の嵩密度変動が少ないことが望ましいが、現像剤の嵩密度の変動は現像剤の搬送状態とも関連し、嵩密度変動を完全に取り除くことは極めて困難である。本発明者らは、低印字率の画像形成時に嵩密度の変動が少ない位置を特定して第１のトナー濃度検知センサ４０８を配設し、高印字率の画像形成時に発生する嵩密度変動の影響がより少ない位置に第２のセンサ４０９を配設し、後述するように、第１のトナー濃度検知センサ４０８のトナー濃度制御コントロール値を補正することにより、嵩密度の変動があっても正確なトナー濃度制御が行える現像装置、及びそれを備えた画像形成装置を開発することに成功した。

図２に示す現像装置４の現像ローラ４１は、７極の固定磁石を有するマグネットロール４１Ｂを備えている。現像剤層厚規制部材４２は磁性体より成り、現像スリーブ４１Ａ上の現像剤の層厚を規制する。現像剤供給ローラ４５は５極の固定磁石ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｓ１、ｓ２を有するマグネットロールを備え、第１の現像剤搬送撹拌部材４３から搬送される現像剤を保持して現像スリーブ４１Ａに供給する。

現像スリーブ４１Ａと第１の現像剤搬送撹拌部材４３との対向近接点の近傍に、現像スリーブ４１Ａから剥ぎ取られて図２に示す白抜き矢印方向に搬送される下方の現像剤と、現像スリーブ４１Ａに供給される上方の現像剤とを隔てるとともに、現像剤供給ローラ４５により搬送される現像剤を堆積して現像ローラ４１へとガイドする現像剤ガイド部材４６を傾斜状に配置した。

図４は本発明に係る現像装置における現像剤が循環搬送される経路を示す模式図である。以下、現像剤が循環搬送される経路について図２及び図４を用いて説明する。

（１） 現像剤撹拌室４０２の現像剤搬送方向上流側において、現像剤搬送供給室４０１から還流される現像剤と、トナー補給手段４７から補給される新規トナーとが搬入され、第２の現像剤搬送撹拌部材４４により撹拌、混合され、矢印Ｖ１で示す現像剤搬送経路上を搬送される。

（２） 現像剤撹拌室４０２からの現像剤とトナーを混合された現像剤は、現像剤撹拌室４０２の下流側の第１開口部４０４を通過して、矢印Ｖ２で示す現像剤搬送経路上を搬送され、現像剤搬送供給室４０１の上流側に導入される。現像剤搬送供給室４０１内において、現像剤は第１の現像剤搬送撹拌部材４３により矢印Ｖ３で示す現像剤搬送経路上を搬送されつつ撹拌される。

（３） 第１の現像剤搬送撹拌部材４３は現像剤搬送経路Ｖ３上を現像剤を搬送しつつ、現像剤を現像剤供給ローラ４５に向けて矢印Ｖ４に示す現像剤受け渡し経路に放出する。このとき、現像剤供給ローラ４５に正常に受け渡されずに落下する現像剤がトナー濃度検知不良の原因となる。特に、透磁率を利用したトナー濃度検知センサでは、現像剤の急激な嵩密度の変化が検知量に影響するため、問題となる。

（４） 現像剤供給ローラ４５上に担持された現像剤は、現像剤供給ローラ４５の回転により放出されて現像剤ガイド部材４６の傾斜面上に堆積される。

（５） 現像剤ガイド部材４６上に堆積された現像剤は、回転する現像スリーブ４１Ａに引き込まれて担持され、現像剤層厚規制部材４２によって現像剤層厚が規制されて均一な層厚となり、矢印Ｖ５で示す現像剤搬送経路上を搬送される。

（６） 現像スリーブ４１Ａ上に均一な層厚で担持された現像剤は、感光体ドラム１と対向する現像領域において現像処理される。現像処理後にトナー濃度が低下した現像剤は、剥取磁極Ｓ１により、現像ローラ４１から剥ぎ取られる。

（７） 剥ぎ取られた現像剤は、矢印Ｖ６に示す現像剤搬送経路上を搬送されて現像剤搬送供給室４０１内に搬入される。

（８） 現像剤搬送供給室４０１内に搬送された現像剤は、第１の現像剤搬送撹拌部材４３によって矢印Ｖ７に示す現像剤搬送経路上を搬送され、第２開口部４０５を通過して矢印Ｖ８に示す現像剤搬送経路に進み、現像剤撹拌室４０２の上流側に導入される。

（９） 現像剤撹拌室４０２において、第１のトナー濃度検知センサ４０８からのトナー濃度検知信号によりトナー補給手段４７によるトナー補給が行われ、トナーを補給された現像剤は現像剤搬送経路Ｖ１に搬送される現像剤に合流する。

現像剤は上述のような循環系で搬送されるが、一部の現像剤は現像領域に搬送されずに現像剤搬送供給室４０１と現像剤撹拌室４０２間を現像剤搬送経路Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ７、Ｖ８で示す順に循環する。

図７は、本発明の実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置におけるトナー濃度制御を説明するためのブロック図である。

本発明に係る実施形態におけるトナー消費量算出手段７０は画像の印字率を算出する手段であり、トナー補給手段４７から補給されるトナー量を算出し、算出されたトナー量に対応する印字率を予めメモリ６１に入力されたプログラムを介して算出するという構成の算出手段であるが、印字率を算出する方法としては、この他に、画像を形成する画素の総面積から求める方法や、実験値に基づくトナーの像担持体面への単位面積当たりの付着量から求める方法がある。

画像形成情報１００は、画像形成装置Ａの画像読取装置ＳＣや、画像形成装置Ａの外部から接続するパソコン等から入力される動作の指令及び電子化された画像データである。

制御手段６０は、メモリ６１内に格納されたトナー消費量算出手段７０に現像装置４内を通過するトナー量を算出させ、画像の印字率を算出させる。

本発明に係る第１のセンサ４０８と第２のセンサ４０９とは、トナー濃度制御手段でもある制御手段６０を介して、トナー消費量算出手段７０により算出されたトナー量から画像の印字率を算出させ、画像の印字率が１〜１０％の範囲であるときには第１及び第２のセンサ４０８、４０９の検出値がほぼ同一になり、画像形成される画像の印字率が５０％以上１００％以下であるときには第１及び第２のセンサ４０８、４０９の検出値に差が出るような位置に、それぞれ、配設されている。

本発明の実施形態に係る現像装置４において、第１のセンサ４０８により検出された検出値は、制御手段６０を介して、予め設定されたトナー濃度制御の設定値と比較され、検出された検出値が設定値より大きくなるとトナー補給手段４７を動作させてトナー補給が行われる。

第２のセンサ４０９による検出値は、第１のセンサ４０８による検出値との差が所定の値を超えたとき、その情報が制御手段６０に伝達され、制御手段６０は、第１のセンサ４０８の検出値が第２のセンサ４０９の検出値と略同一になるように第１のセンサ４０８の設定値であるコントロール電圧値を補正する。

上記したように、本発明の実施形態に係る画像形成装置において、制御手段６０により、第１及び第２のセンサが異なるトナー濃度検知結果を示した場合に、第１のセンサ４０８の検出値が第２のセンサ４０９の検出値とほぼ同一のトナー濃度検知結果を示すように、第１のセンサ４０８のコントロール電圧値が制御されるため、現像剤の嵩密度の変動に影響されないトナー濃度制御が可能となる。

次に、本発明の画像形成装置に係る実施例について説明する。

［画像形成装置Ａ］
画像形成装置：タンデム型フルカラー複写機（コニカミノルタ８０５０（登録商標）、図１参照）
画像形成条件：フルカラー、Ａ４判用紙使用、毎分５１枚出力
［現像装置４］
現像スリーブ４１Ａ：直径：φ１６ｍｍ〜φ４０ｍｍ、線速度：２００〜８００ｍｍ
現像剤供給ローラ４５：直径：φ１４ｍｍ〜φ２０ｍｍ、回転数：１５０〜３００ｒｐｍ
第１の現像剤攪拌搬送部材４３：直径：φ２０ｍｍ〜φ３０ｍｍ、回転数：３００〜５５０ｒｐｍ
第２の現像剤攪拌搬送部材４４：直径：φ２０ｍｍ〜φ３０ｍｍ、回転数：３００〜５５０ｒｐｍ
磁界発生手段４１Ｂの磁極配置：７極（図２参照）
現像ローラ４１、現像剤ガイド部材４６間の間隙：２ｍｍ以下
現像剤供給ローラ４５、現像剤ガイド部材４６間の間隙：１．５ｍｍ以下
第１のセンサ４０８：配設位置：第２の現像剤攪拌搬送部材４４の下部に近接、第１開口部４０４の近傍（図２、図３参照）、トナー濃度制御用設定値：２．５Ｖ、下限コントロール値：２．２Ｖ、上限コントロール値：２．８Ｖ
第２のセンサ４０９：配設位置：第１の現像剤攪拌搬送部材４３の下部に近接、第２開口部４０５の上流側（図２、図３参照）
現像バイアス印加手段：ＤＣバイアス（Ｅ２）：ー２００〜−７００Ｖ、ＡＣバイアス（Ｅ１）：０．５ｋｖｐｐ〜−２．０ｋｖｐｐ、２〜７ｋＨｚ
［現像剤］
キャリアの平均粒径：２０〜６０μｍ
重合トナーの平均粒径：３〜７μｍ
現像剤量：１２００ｇ
現像剤嵩密度：１．４〜１．９ｇ／ｃｍ³
現像剤のトナー濃度：８質量％
［感光体ドラム１］
ＶＨ電位：−２５０〜−９００Ｖ
ＶＬ電位：−４０〜−１５０Ｖ
線速度：１００〜４００ｍｍ
図８は、本発明の実施形態に係る２つのトナー濃度検知センサを配設した現像装置を用い、トナー濃度制御に対する補正を行う前の状態における、画像形成される画像の印字率に対応する２つのトナー濃度検知センサの検出値の変化、及び２つのトナー濃度検知センサにおけるトナー濃度値の差の変化を示すグラフである。

図８（ａ）は、２つのトナー濃度検知センサを図３に示す位置に配設した場合における、印字率に対応するトナー濃度検知センサの検出値の変化を示すグラフであり、縦軸はトナー濃度検知センサの検出値（Ｖ）、横軸は画像形成枚数を表す。画像形成される画像は、画像形成枚数の２００枚までは通常の文字画像における平均的な値である印字率５％の画像とし、２０１枚目以降は印字率１００％の画像として５００枚を若干超える枚数まで画像形成を行った。実線は第１のセンサ４０８の検出値の変化を示し、破線は第２のセンサ４０９の検出値の変化を示す。

２つのトナー濃度検知センサ４０８、４０９を図３に示す位置に配設した場合、図８（ａ）に示すように、印字率５％の画像の画像形成時には２つのセンサ４０８、４０９による検出値に差はなく、２つのトナー濃度検知センサ４０８、４０９の出力はそれぞれ設定値である２．５Ｖ（トナー濃度制御の基準値８％に相当）を中心にほぼ一定の値で制御されていることが判る。然るに、印字率１００％の画像の画像形成時には、第１のセンサ４０８による検出値は２．５Ｖ以上、３．０Ｖ未満の範囲で推移しているのに対し、第２のセンサ４０９による検出値は画像形成枚数が増えるに従い小さくなり、画像形成が５００枚を超えた時点では１．５Ｖを下回る値となる。この現象は、印字率の値が低い間は２つのセンサ４０８、４０９の間に差が生じないが、印字率の値が高くなると、第１のセンサ４０８付近における現像剤の嵩密度が高くなって実際のトナー濃度が正常であるにも拘わらず第１のセンサ４０８がトナー濃度不足の信号を発してしまうため、トナー補給手段からのトナー補給が行われて現像装置内のトナー濃度が上昇し、第２のセンサ４０９がトナー濃度上昇を検出してしまうことにより発生するものである。この問題は後述のフローチャート（図１２参照）において、第１のセンサの設定値であるコントロール電圧値を補正することにより解決できる。

図８（ｂ）は、２つのトナー濃度検知センサを図３に示す位置に配設した場合における、印字率に対応する２つのトナー濃度検知センサにおける検出値の差の変化を示すグラフであり、縦軸は２つのトナー濃度検知センサの検出値（Ｖ）の差、横軸は画像形成枚数を表す。実線ａは、第２のセンサ４０９と第１のセンサ４０８との検出値の差を表す。

破線で示す範囲Ｖａは、トナー濃度制御が正常に行われている場合において、第１のセンサと第２のセンサとの検出値の差が変動する領域を示し、ここではこのＶａをトナー濃度検出値の差に対する所定の変動領域と称し、実施の形態では、所定の変動領域Ｖａを−０．３Ｖ≦Ｖａ≦＋０．３Ｖの範囲とし、
下限である−０．３Ｖを所定の変動領域１、上限である＋０．３Ｖを所定の変動領域２と称する。また、印字率を５０％以上とする画像を画像形成するとき、第１及び第２のトナー濃度検知センサ４０８、４０９による検出値の差が前記所定の変動領域Ｖａを超える値となる枚数を所定の画像形成枚数と称する。本発明の実施形態に係る画像形成装置における所定の画像形成枚数は２０〜５００枚であり、好ましくは２０〜２００枚である。

本実施の形態において、印字率１００％の画像の画像形成時には、画像形成枚数が２０１〜４００枚（印字率１００％の画像の画像形成枚数では１〜２００枚）の間で２つのセンサ間における検出値の差が出始め、４０１〜５００枚の間では検出値の差が急速に拡大して所定の変動領域Ｖａを超えて２質量％に近づく値となった。言い換えると、印字率１００％における２つのセンサ間における検出値の差は、所定の画像形成枚数が２００枚以内であるときには所定の変動領域Ｖａである−０．３Ｖ〜＋０．３Ｖの範囲内にあり、所定の画像形成枚数を超えた後は急激に上昇して所定の変動領域Ｖａの範囲を超えていることが判る。

即ち、２つのトナー濃度検知センサ４０８、４０９を図３に示す位置に配設した場合には、現像剤の嵩密度の影響により、第１のセンサ４０８が過剰にトナー不足の信号を発することになり、第１のセンサ４０８からの信号のみによりによりトナー濃度制御を行うと、制御手段６０の指令によりトナー補給手段４７が作動されて現像剤の濃度が過剰に上昇し、画像濃度の過度の上昇、トナー飛散、又は画像かぶりといった問題を引き起こすことになる。この問題は、図８（ａ）で説明した問題と同様に、後述のフローチャート（図１２参照）において、第１のセンサの設定値を補正することにより解決できる。

図８（ｃ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における、現像装置４内のトナー濃度の変化を示す図であり、縦軸はトナー濃度値（質量％）、横軸は画像形成枚数を表す。実線ｂは印字率と画像形成枚数に対応して変化するトナー濃度値を示す。破線はトナー濃度基準値Ｄの範囲を示し、トナー濃度基準値Ｄは、
７．７質量％≦Ｄ≦８．３質量％
の範囲とする。また、本実施形態での印字率１００％における所定の画像形成枚数は２００枚とする。

図８（ｃ）に示すように、印字率５％の画像の画像形成時には現像剤のトナー濃度はほぼ８質量％に保たれていることが判る。然るに、印字率１００％の画像の画像形成時には、画像形成枚数が２０１〜４００枚（絵画像の画像形成枚数では１〜２００枚）の間でトナー濃度値が暫増し、４０１〜５００枚の間ではトナー濃度値が急上昇して１０質量％に近づく値となる。言い換えると、印字率１００％におけるトナー濃度は、所定の画像形成枚数が２００枚であるとき、トナー濃度基準値Ｄの７．７〜８．３質量％の範囲内にあり、所定の画像形成枚数を超えた後は急激に上昇してトナー濃度基準値Ｄの範囲を超えていることが判る。

即ち、印字率１００％の画像を所定の画像形成枚数である２００枚を超えて画像形成した場合には、画像濃度の過度の上昇、トナー飛散、又は画像かぶりといった問題を引き起こすことになる。この問題は、図８（ａ）及び図８（ｂ）で説明した問題と同様に、後述のフローチャート（図１２参照）において、第１のセンサのコントロール電圧値を補正することにより解決できる。

図９は、本発明に係る画像形成装置を用いて、トナー濃度制御に対する補正を行う前の状態における、画像の印字率を変化させたときのトナー濃度値の変化を示すグラフである。図９において、縦軸は現像剤のトナー濃度（質量％）、横軸は印字率（％）を示す。実線ｃは、Ａ４サイズの記録紙に印字率５、２０、４０、６０、８０、及び１００（％）の画像を、各印字率毎に連続２０００枚の画像形成を行った場合のトナー濃度値の変化を示す。図９から、印字率が高くなる程、現像剤の嵩密度が上昇し、トナー濃度値も上昇することが判る。更に、近年増加している重合処方のトナーや小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いた場合には、外添剤送料が多くなることで、現像剤の嵩密度の変動がより大きく、現像剤担持体の現像剤搬送量低下による現像性低下という問題も生じていた。

図１０は、本発明の実施形態に係る第１のトナー濃度センサ４０８の機能を説明するためのブロック図である。

図１０において、Ｖｉｎは第１のトナー濃度センサ４０８に入力される１２Ｖの電源電圧、Ｖｃはセンサ検出値を制御する入力コントロール電圧、ＶＬはセンサ検出値、及び、ＧＮＤは接地を示す。入力コントロール電圧Ｖｃは２Ｖ〜１２Ｖの範囲であって、０〜２５５のステップに分割されている。

図１１は、本発明の実施形態に係るトナー濃度センサにおけるセンサ検出値とトナー濃度との関係を説明するためのグラフである。

図１１において、縦軸はセンサ検出値（Ｖ）で、横軸はトナー濃度値（質量％）を表す。破線で示すＶｃ１は、入力コントロール電圧を８．５Ｖに設定したときのセンサ検出値とトナー濃度との関係を表し、実線で示すＶｃ２は入力コントロール電圧を９．０Ｖ、一点鎖線で示すＶｃ３は入力コントロール電圧を９．５Ｖに設定したときのセンサ検出値とトナー濃度との関係を表す。図１１より、センサを制御する設定値を２．５Ｖとしたとき、入力コントロール電圧Ｖｃ１ではトナー濃度が約７．５質量％、入力コントロール電圧Ｖｃ２ではトナー濃度が約８．０質量％、入力コントロール電圧Ｖｃ３ではトナー濃度が約８．５質量％となる。

図１２は、本発明の実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置における、トナー濃度制御に対する補正を行った際のトナー濃度制御の手順を説明するためのフローチャートである。

始めに、画像読取装置ＳＣや、パソコン等から画像形成情報１００が入力され、制御手段６０を介してトナー補給制御用のジョブが開始される（ステップＳ１１）。次に、現像装置４が駆動されているかどうかが確認され（ステップＳ１２）、駆動されていないとき（ステップＳ１２否定）にはステップＳ１２の動作を繰り返し、駆動されているとき（ステップＳ１２肯定）にはステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３において、制御手段６０は、第１のセンサ４０８によるトナー濃度の検出値が予め設定されたトナー濃度制御検出用の設定値に対して大きいかどうかの比較が行われ（ステップＳ１３）、大きいとき（ステップＳ１３肯定）にはステップＳ１４に進み、小さいとき（ステップＳ１３否定）にはステップＳ１５に進む。ステップＳ１４において、制御手段６０はトナー補給手段４７に指令を発し、トナーの補給を実施させる（ステップＳ１４）。

ステップＳ１５において、制御手段６０は第２のセンサ４０９と第１のセンサ４０８とのトナー濃度検出値の差が予め設定された所定の変動領域１（実施の形態では−０．３Ｖ）に対して小さいかどうかの比較を行い（ステップＳ１５）、小さいとき（ステップＳ１５肯定）にはステップＳ１６に進み、大きいとき（ステップＳ１５否定）にはステップＳ１８に進む。ステップＳ１６において、制御手段６０は第１のセンサ４０８の入力コントロール電圧Ｖｃの値を１ステップダウンさせる（ステップＳ１６）。

ステップＳ１７において、制御手段６０は、第１のセンサ４０８のトナー濃度検出値が第２のセンサ４０９のトナー濃度検出値以下の値となったかどうかの比較を行い（ステップＳ１７）、第２のセンサ４０９のトナー濃度検出値以下の値となっていないとき（ステップＳ１７否定）にはステップＳ１６に戻り、第２のセンサ４０９のトナー濃度検出値以下の値となったとき（ステップＳ１７肯定）にはステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８において、制御手段６０は、第２のセンサ４０９と第１のセンサ４０８とのトナー濃度検出値の差が予め設定された所定の変動領域２（実施の形態では＋０．３Ｖ）に対して大きいかどうかの比較を行い（ステップＳ１８）、大きいとき（ステップＳ１８肯定）にはステップＳ１９に進み、小さいとき（ステップＳ１８否定）にはステップＳ２１に進む。ステップＳ１９において、制御手段６０は第１のセンサ４０８の入力コントロール電圧Ｖｃの値を１ステップアップさせる（ステップＳ１９）。

ステップＳ２０において、制御手段６０は、第１のセンサ４０８のトナー濃度検出値が第２のセンサ４０９のトナー濃度検出値以上の値となったかどうかの比較を行い（ステップＳ２０）、第２のセンサ４０９のトナー濃度検出値以上の値となっていないとき（ステップＳ２０否定）にはステップＳ１９に戻り、第２のセンサ４０９のトナー濃度検出値以上の値となったとき（ステップＳ２０肯定）にはステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１において、制御手段６０は、コピー動作のジョブが終了しているかどうかを確認し（ステップＳ２１）、ジョブが終了しているとき（ステップＳ２１肯定）にはステップＳ２２に進み、ジョブが終了していないとき（ステップＳ２１否定）にはステップＳ１３に戻り、トナー補給制御ジョブを繰り返す。

ステップＳ２２において、制御手段６０は、トナー補給制御ジョブの終了に伴い関連する各部の動作を停止させる（ステップＳ２２）。

ステップＳ１５、ステップＳ１７、ステップ１８、又はステップ２０において、第２のセンサ４０９と第１のセンサ４０８との検出値の差が所定の変動領域を超えたときにコントロール値を１ステップ補正することにより、第１のセンサ４０８と第２のセンサ４０９との検出値を近づけることができ、この動作を繰り返すことにより２つの検出値を略同一にすることが可能となる。即ち、現像剤の嵩密度が変動しても、嵩密度変動に影響されないトナー濃度制御が可能となる。

上記したように、本発明に係る現像装置を用いてのトナー濃度制御は、安定したトナー濃度の検出が可能な位置（センサ出力ピーク値の変動がより小さい位置）に配設した第１のセンサ４０８により制御を行い、現像剤の嵩密度変動の影響がより少ない位置に配設した第２のセンサ４０９により第１のセンサ４０８の検出値を補正することにより、安定して正確な制御が可能となる。

図１３は本発明に係る実施例の画像形成装置を用いて測定した、画像の印字率の変化に対応するトナー濃度値の変化を示すグラフである。図１３において、縦軸は現像剤のトナー濃度（質量％）、横軸は画像形成枚数を表す。画像形成される画像は、画像形成枚数の１０００枚までは通常の文字画像における平均的な値である印字率５％の画像とし、１００１〜３５００枚の間は印字率１００％の画像、３５０１〜５０００枚の間は再び印字率５％の画像とした。実線ｄは、トナー濃度検知センサの設定値Ｖａを２．５Ｖ、所定の変動領域Ｖａを−０．３Ｖ〜＋０．３Ｖ、としたときの、５００枚毎に測定した現像剤のトナー濃度値を示す。図１３から判るように、トナー濃度値ｄは、印字率１００％の絵画像を２０００枚以上画像形成しても、トナー濃度基準値Ｄの７．７質量％〜８．３質量％の範囲内にあって安定したトナー濃度制御が行われていることを示しており、トナー飛散及び画像のかぶりの問題がなく、画像濃度が過剰に上昇するという問題も抑制することができた。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 本発明に係る現像装置の実施形態を示す断面図である。 図２に示す現像装置から下部ケーシング４０を除いたときの下面図である。 本発明に係る現像装置４における現像剤が循環搬送される経路を示す模式図である。 従来例である特許文献１における現像装置４の概略の構成を説明するための模式的断面図である。 図５に示す現像装置から下部ケーシング４０を除いたときの下面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置におけるトナー濃度制御を説明するためのブロック図である。 本発明に係る２つのトナー濃度検知センサを配設した現像装置を用い、トナー濃度制御に対する補正を行う前の状態における、画像形成される画像の印字率に対応するセンサの検出値及びトナー濃度値の変化を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置におけるトナー濃度制御を説明するためのブロック図である。 本発明の実施形態に係るトナー濃度センサの機能を説明するためのブロック図である。 本発明の実施形態に係るトナー濃度センサにおけるセンサ検出値とトナー濃度との関係を説明するためのグラフである。 本発明の実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置におけるトナー濃度制御の手順を説明するためのフローチャートである。 本発明に係る実施例の現像装置を用いて測定した、画像の印字率の変化に対応するトナー濃度値の変化を示すグラフである。

符号の説明

１，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ 感光体ドラム（像担持体）
４，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ 現像装置
４１ 現像ローラ
４３ 第１の現像剤搬送撹拌部材（第１の現像剤撹拌手段）
４４ 第２の現像剤搬送撹拌部材（第２の現像剤撹拌手段）
４７ トナー補給手段
６０ 制御手段
７０ トナー消費量算出手段
４０１ 現像剤搬送供給室
４０２ 現像剤撹拌室
４０３ 隔壁部
４０４ 第１開口部
４０５ 第２開口部
４０８ 第１のセンサ（第１のトナー濃度検知センサ）
４０９ 第２のセンサ（第２のトナー濃度検知センサ）
Ａ 画像形成装置
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８ 現像剤搬送経路
Ｖ４ 現像剤受け渡し経路

Claims (5)

1. 表面に静電潜像を形成する像担持体と、
   該像担持体に対向して配設され、表面にトナーとキャリアからなる２成分の現像剤を担持する現像剤担持体、及び、現像剤のトナー濃度を検知する第１のトナー濃度検知センサと第２のトナー濃度検知センサを含む複数のトナー濃度検知センサ、を備えた現像装置と、
   を有する画像形成装置において、
   画像形成枚数当たりの平均印字率を１〜１０％とする画像と画像形成枚数当たりの平均印字率を５０％以上とする画像との２種類の画像を画像形成するとき、
   前記第１のトナー濃度検知センサの配設位置と前記第２のトナー濃度検知センサの配設位置は、
   平均印字率を１〜１０％とする画像を画像形成する場合には、前記第１及び第２のトナー濃度検知センサによるトナー濃度検出値の差が所定の変動領域の範囲に入り、
   平均印字率を５０％以上とする画像を画像形成する場合には、平均印字率を５０％以上とする画像を所定の画像形成枚数だけ画像形成した時点において、前記第１及び第２のトナー濃度検知センサによるトナー濃度検出値の差が前記所定の変動領域を超える値となる、ような位置にそれぞれ配設されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成装置は前記現像装置において消費されるトナーの量を算出するトナー消費量算出手段を有し、
   該トナー消費量算出手段により算出される画像形成枚数１枚当たりの平均トナー消費量が、
   平均印字率を１〜１０％とする画像を画像形成するための印字率に基づいて算出されたトナー所要量と略同一の量である場合には、前記第１及び第２のトナー濃度検知センサによるトナー濃度検出値の差が所定の変動領域の範囲に入り、
   平均印字率を５０％以上とする画像を画像形成するための印字率に基づいて算出されたトナー所要量と略同一の量である場合には、平均印字率を５０％以上とする画像を所定の画像形成枚数だけ画像形成した時点において、前記第１及び第２のトナー濃度検知センサによるトナー濃度検出値の差が前記所定の変動領域を超える値となる、ような位置にそれぞれ配設されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記所定の画像形成枚数が２０〜５００枚の範囲内であり、前記所定の変動領域が−０．３Ｖ〜＋０．３Ｖの範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像装置は、
   回転中心軸が前記現像剤担持体の回転中心軸に略平行になるように配設され、現像剤を撹拌しながら搬送して前記現像剤担持体の回転中心軸に供給するための第１の撹拌ローラと、
   回転中心軸が前記第１の撹拌ローラの回転中心軸に略平行になるように配設され、トナーを供給された現像剤を撹拌しながら搬送して前記第１の撹拌ローラに受け渡すための第２の撹拌ローラと、
   前記第１の撹拌ローラと前記第２の撹拌ローラとの間に、２つの撹拌ローラの回転中心軸に平行して配設され、両端部に現像剤を受け渡すための開口部を備えた隔壁部と、
   を有し、
   前記第１のトナー濃度検知センサは、前記第２の撹拌ローラの外周に近接し、該第２の撹拌ローラの現像剤搬送方向における下流側であって、現像剤を前記第２の撹拌ローラから前記第１の撹拌ローラに受け渡すための第１の開口部近傍の位置に配設され、
   前記第２のトナー濃度検知センサは、前記第１の撹拌ローラの外周に近接し、該第１の撹拌ローラの現像剤搬送方向における下流側であって、現像剤を前記第１の撹拌ローラから前記第２の撹拌ローラに受け渡すための第２の開口部より上流側の位置に配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記現像装置内の現像剤のトナー濃度制御は、
   前記第１のトナー濃度検知センサにより行われ、
   前記第１のトナー濃度検知センサによる検出値と前記第２のトナー濃度検知センサによる検出値との間に所定の差が生じたとき、前記第１のトナー濃度検知センサを制御するためのコントロール値を変化させて２つのセンサによる検出値が略同一の値になるように行われることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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