JP2008129422A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置が大型化したり、コストアップを招くことなく、トナー濃度を長期間にわたって精度良く検出することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置内に収容されたトナー及びキャリアからなる二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤攪拌搬送部材５１と、前記二成分現像剤の透磁率を検出することによって二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段５７と、前記トナー濃度検出手段の検出面と前記現像剤攪拌搬送部材との間の間隙を検出する間隙検出手段とを有するように構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、電子写真方式を採用したプリンターや複写機等の画像形成装置に用いられる現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアからなる２成分の現像剤を使用した現像装置において、当該現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段を備えた現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。

特開平５−１９６２９号公報 特開平３−２９６７８５号公報 特開平１０−３２４１号公報 特許第２９８２１４号公報

従来、この種の電子写真方式を採用したプリンターや複写機等の画像形成装置においては、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いた現像装置により顕像化してトナー像を形成し、当該トナー像を記録用紙上に直接転写したり、中間転写ベルト等の中間転写体を介して記録用紙上に転写することにより、画像を形成するように構成されている。

ところで、上記画像形成装置の場合には、所定の濃度の画像を経時的に安定して得るために、現像装置内のトナー濃度を精度良く検出して、当該現像装置内のトナー濃度を適正な範囲内に維持する必要がある。

そこで、上記現像装置内のトナー濃度を精度良く検出して、当該現像装置内のトナー濃度を適正な範囲内に維持するための技術としては、例えば、特開平５−１９６２９号公報や特開平３−２９６７８５号公報、あるいは特開平１０−３２４１号公報、特許第２９８２１４号公報等に開示された種々の技術が、既に提案されている。

上記特開平５−１９６２９号公報に係るトナー検知装置は、現像槽内の現像剤の見掛け透磁率を検出するトナーセンサーを前記現像槽の外側面に取り付けたトナー検知装置において、前記トナーセンサーにより基準磁性体の透磁率を定期的に測定して測定値を得て、該測定値によって前記トナーセンサーの出力電圧を較正するように構成したものである。

また、上記特開平３−２９６７８５号公報に係る画像形成装置は、２成分系のデベロッパーを現像槽に投入して現像を行なう画像形成装置において、画像形成装置本体に現像槽が装着されたか否かを検知する現像槽検知手段と、上記検知手段からの信号に基づいて装着された現像槽内デベロッパーの色を判別するデベロッパー色判別手段と、上記装着された現像槽内のデベロッパー電流を検知するデベロッパー電流検知手段と、各色デベロッパー電流の基準値を予め記憶しておくデベロッパー電流基準値記憶手段と、上記検知手段によって検知されたデベロッパー電流と上記記憶手段に記憶されたデベロッパー電流の基準値とを比較して新しい現像槽であるか否かを判定するデベロッパー電流比較判定手段と、上記比較判定手段による判定結果に応じて現像槽内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、各色デベロッパーのトナー濃度の基準値を予め記憶しておくトナー濃度基準値記憶手段と、上記検知手段によって検知されたトナー濃度と上記記憶手段に記憶されたトナー濃度基準値とを比較して両者に差があるか否かを判定するトナー濃度比較判定手段とを設け、上記トナー濃度の比較判定結果に応じて上記トナー濃度基準値記憶手段に記憶された基準値を補正するように構成したものである。

さらに、上記特開平１０−３２４１号公報に係る画像形成装置は、感光体、現像装置、帯電装置等を一体のケース内に納めてなる作像ユニットを装置本体内へ装脱自在としてなる画像形成装置において、上記作像ユニットの上記装置本体内への挿入先頭側となるケースの一面部に、上記装置本体への装着時に上記装置本体側に設けた新品検知スイッチと接触して新品の作像ユニットの装着を検知させる新品検知用突起を設けるとともに、上記装置本体側に、上記新品検知スイッチからの新品装着検知に応じて上記作像ユニットに設けた現像剤濃度センサーの濃度検知出力を補正する手段を設けてなるものである。

また、上記特許第２９８２１４号公報に係る画像形成装置は、トナーとキャリアよりなる２成分系の現像剤を現像槽に投入して現像を行なう画像形成装置において、画像形成装置本体に現像槽が装着されたか否かを検知する現像槽検知手段と、上記装着された現像槽内の現像剤中に流れるデベロッパー電流を検知するデベロッパー電流検知手段と、新しい現像槽のデベロッパー電流の基準値を予め記憶しておくデベロッパー電流基準値記憶手段と、上記現像槽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、現像槽に収容されている現像剤の濃度の基準値を記憶しておくトナー濃度基準値記憶手段と、上記現像槽検知手段により現像槽の脱着を検知した後の現像スリーブと現像剤撹拌手段が回転しているウォーミングアップ中に当該現像スリーブにバイアス電圧を印加し、上記デベロッパー電流検知手段によって検知された現像スリーブにより感光体に運ばれる現像剤中に流れるデベロッパー電流と上記デベロッパー電流基準値記憶手段に記憶されたデベロッパー電流の基準値とを比較し、基準値以上の電流値であった場合に、新しい現像槽であると判定するデベロッパー電流比較判定手段と、該デベロッパー電流比較判定手段により装着された現像槽が新しい現像槽であると判定された場合に、上記トナー濃度検知手段により検知されたトナー濃度と上記トナー濃度基準値記憶手段に記憶されている基準値とを比較し、両者間の差に応じて現像剤の濃度の基準値を補正し、この補正値をトナー濃度基準値記憶手段に記憶させるトナー濃度比較判定手段とを備えるように構成したものである。

しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開平５−１９６２９号公報に係るトナー検知装置の場合には、トナーセンサーにより基準磁性体の透磁率を定期的に測定して測定値を得て、該測定値によって前記トナーセンサーの出力電圧を較正するために、現像装置の外部に基準磁性体を配置するとともに、トナーセンサーを現像装置と基準磁性体との間で移動可能に構成する必要があり、構成が複雑となるばかりか、装置が大型化したり、コストアップを招くという問題点を有していた。

また、上記特開平３−２９６７８５号公報、特開平１０−３２４１号公報、特許第２９８２１４号公報等に開示された技術の場合には、画像形成装置本体に新しい現像槽が装着されたと判断されたときに、あらかじめ記憶されているトナー濃度基準値と比較して、基準値を補正するように構成したものであるが、これらの技術の場合には、現像剤の状態やトナー濃度センサーの感度を補正することができても、現像装置本体の部品精度や組立精度にばらつきがあると、トナー濃度センサーの感度を精度良く補正することができないとう問題点を有していた。

さらに、上記特開平３−２９６７８５号公報、特開平１０−３２４１号公報、特許第２９８２１４号公報等に開示された技術の場合には、現像装置の現像剤攪拌用のオーガーに振れがあったり、トナー濃度センサーの取り付け状態に不備があると、現像装置を実際に使用している際にトナー濃度が変動すると、トナー濃度センサーの出力が、予め想定されていたセンサーの出力値と異なってしまい、適正なトナー濃度の検出ができなくなるという問題点をも有していた。

即ち、上記特開平３−２９６７８５号公報、特開平１０−３２４１号公報、特許第２９８２１４号公報等に開示された技術の場合には、画像形成装置本体に新しい現像槽が装着されたと判断されたときに、この新しい現像槽において、トナー濃度センサーに取り付け位置の誤差や、現像装置の現像剤攪拌用のオーガーに偏芯等があると、トナー濃度センサーの出力自体が現像剤の状態等を正確に反映しておらず、あらかじめ記憶されているトナー濃度基準値と比較しても、トナー濃度センサーの感度を精度良く補正することができないとう問題点を有していた。

また、上記特開平３−２９６７８５号公報、特開平１０−３２４１号公報、特許第２９８２１４号公報等に開示された技術の場合には、温度や湿度等の環境条件の変動に対する現像剤攪拌用のオーガーの変形等を考慮していないため、トナー濃度を精度良く検出することができないという問題点を有していた。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その第１の目的とするところは、装置が大型化したり、コストアップを招くことなく、トナー濃度を長期間にわたって精度良く検出することが可能な画像形成装置を提供することにある。

また、この発明の第２の目的とするところは、現像装置本体の部品精度や組立精度に許容範囲以上のばらつきがあった場合には、これを直ちに検出して不良品として交換することなどにより、結果として、トナー濃度センサーの感度を精度良く補正することが可能な画像形成装置を提供することにある。

さらに、この発明の第３の目的とするところは、温度や湿度等の環境条件の変動に対する現像剤攪拌用のオーガーの変形等を考慮して、トナー濃度を精度良く検出することが可能な画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載された発明は、現像装置内に収容されたトナー及びキャリアからなる二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤攪拌搬送部材と、
前記二成分現像剤の透磁率を検出することによって二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
前記トナー濃度検出手段の検出面と前記現像剤攪拌搬送部材との間の間隙を検出する間隙検出手段とを有することを特徴とする現像装置である。

また、請求項２に記載された発明は、現像装置内に収容されたトナー及びキャリアからなる二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤攪拌搬送部材と、
前記二成分現像剤の透磁率を検出することによって二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
前記現像剤攪拌搬送部材に設けられ、前記トナー濃度検出手段の検出面の前面に位置する現像剤を圧縮する現像剤圧縮部材と、
前記トナー濃度検出手段の検出面と前記現像剤攪拌搬送部材の現像剤圧縮部材との間の間隙を検出する間隙検出手段とを有することを特徴とする現像装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、前記間隙検出手段は、前記現像剤攪拌搬送部材に取り付けられた磁性部材からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置である。

又、請求項４に記載された発明は、前記現像装置の組み立て時に、当該現像装置内に現像剤を充填する前に、前記間隙検出手段によって、前記トナー濃度検出手段の検出面と前記現像剤攪拌搬送部材との間の間隙を検出し、当該トナー濃度検出手段の出力に基づいて、前記現像装置の組み立て精度を判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置である。

更に、請求項５に記載された発明は、前記間隙検出手段の検出値が所定の範囲内であって、基準値と異なる場合には、前記間隙検出手段の検出値を新たな基準値とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の現像装置である。

また、請求項６に記載された発明は、前記現像装置を使用する際には、前記トナー濃度検出手段の出力値を、前記間隙検出手段の検出値に基づいて補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の現像装置である。

さらに、請求項７に記載された発明は、前記磁性部材は、現像剤攪拌搬送部材に固定した状態で取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の現像装置である。

又、請求項８に記載された発明は、前記磁性部材は、現像剤攪拌搬送部材に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の現像装置である。

更に、請求項９に記載された発明は、現像装置内に収容されたトナー及びキャリアからなる二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤攪拌搬送部材と、
前記二成分現像剤の透磁率を検出することによって二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段とを備えた現像装置を用いて画像を形成する画像形成装置において、
前記現像装置は、前記トナー濃度検出手段の検出面と前記現像剤攪拌搬送部材との間の間隙を検出する間隙検出手段とを有することを特徴とする画像形成装置である。

この発明によれば、装置が大型化したり、コストアップを招くことなく、トナー濃度を長期間にわたって精度良く検出することが可能な画像形成装置を提供することができる。

また、この発明によれば、現像装置本体の部品精度や組立精度に許容範囲以上のばらつきがあった場合には、これを直ちに検出して不良品として交換することなどにより、結果として、トナー濃度センサーの感度を精度良く補正することが可能な画像形成装置を提供することができる。

さらに、この発明によれば、温度や湿度等の環境条件の変動に対する現像剤攪拌用のオーガーの変形等を考慮して、トナー濃度を精度良く検出することが可能な画像形成装置を提供することができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタを示すものである。

図２において、０１はタンデム型のフルカラープリンタの本体を示すものであり、このプリンタ本体０１の内部には、大別して、フルカラーの画像形成を行うプリントヘッドデバイス（Ｐｒｉｎｔ Ｈｅａｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）０２と、このプリントヘッドデバイス０２の像担持体としての４つの感光体ドラム１１，１２，１３，１４に画像露光を施す露光装置としてのＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）０３と、上記プリントヘッドデバイス０２の各色の現像装置４１，４２，４３，４４に対応する色のトナーを供給する４つのトナーカートリッジ０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｋ，０４Ｃと、上記プリントヘッドデバイス０２に記録媒体としての記録用紙Ｐを供給する給紙カセット０５と、上記プリントヘッドデバイス０２からトナー像が転写された記録用紙Ｐに対して、定着処理を施す定着装置０６と、この定着装置０６によって片面に画像が定着された記録用紙Ｐを、表裏を反転した状態で、再度プリントヘッドデバイス０２の転写部へと搬送する両面用搬送経路０７と、プリンタ本体０１の外部から所望の記録用紙Ｐを給紙する手差し給紙手段０８と、プリンタの動作を制御する制御回路や、画像信号に対して画像処理を施す画像処理回路等からなるコントローラ０９と、高圧電源回路等からなる電気回路１０とが設けられている。なお、図２中、Ｔは画像が形成された記録用紙Ｐを印字面を下にして排出する排出トイレを示すものであり、この排出トイレＴは、プリンタ本体０１の上部に一体的に配置されている。

上記プリンタ本体０１の内部に配設される種々の部材のうち、露光装置としてのＲＯＳ０３は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に対応した画像データに基づいて点灯駆動される図示しない４つの半導体レーザや、これら４つの半導体レーザから出射される４本のレーザ光３１，３２，３３，３４を、偏向走査するためのｆ−θレンズやポリゴンミラー、あるいは複数枚の反射ミラーなどから構成されている。

図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタのプリントヘッドデバイスを示すものである。尚、図３中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。

このプリントヘッドデバイス０２は、図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ （Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）用の各感光体ドラム（像担持体）１１，１２，１３，１４を有する画像形成部１，２，３，４と、これら感光体ドラム１１，１２，１３，１４に接触する一次帯電用の帯電ロール（接触型帯電装置）２１，２２，２３，２４と、前記感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面に残留するトナーを一時的に除去するリフレッシャーロール２５，２６，２７，２８と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のレーザ光３１，３２，３３，３４を照射するＲＯＳ （露光装置）０３と、上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に形成された静電潜像を、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のトナーで現像する現像装置４１，４２，４３，４４と、上記４つの感光体ドラム１１，１２，１３，１４のうちの２つの感光体ドラム１１，１２に接触する第１の一次中間転写ドラム（中間転写体）１５１及び他の２つの感光体ドラム１３，１４に接触する第２の一次中間転写ドラム（中間転写体）１５２と、上記第１、第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２に接触する二次中間転写ドラム（中間転写体）１５３と、この二次中間転写ドラム１５３に接触する最終転写ロール（転写部材）６０とで、その主要部が構成されている。また、上記中間転写ドラム１５１，１５２，１５３の表面には、当該中間転写ドラム１５１，１５２，１５３の表面に残留したトナーを除去するクリーニング装置のクリーニングロール１５４，１５５，１５６が配設されている。

感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、共通の接平面Ｍを有するように一定の間隔をおいて互いに平行に配列されている。また、第１の一次中間転写ドラム１５１及び第２の一次中間転写ドラム１５２は、各回転軸が該感光体ドラム１１，１２，１３，１４軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム１５３は、該感光体ドラム１１，１２，１３，１４と回転軸が平行であるように配置されている。

イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色毎の画像データに応じた信号は、コントローラ０９（図２参照）に配設された画像処理回路によりラスタライジングされてＲＯＳ０３に入力される。このＲＯＳ０３では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のレーザ光３１，３２，３３，３４が変調され、対応する色の感光体ドラム１１，１２，１３，１４に照射される。

上記各感光体ドラム１１，１２，１３，１４の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４としては、例えば、直径３０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、例えば、１０４ｍｍ／ｓｅｃの回転速度 （周速）で回転駆動される。上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面は、図３に示すように、接触型帯電装置としての帯電ロール２１，２２，２３，２４に、約−８４０ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば約−３００Ｖ程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電装置としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面を帯電させるために、この実施の形態では、ＤＣのみ印加の帯電方式をとっているが、ＡＣ＋ＤＣ印加の帯電方式を用いても良い。

その後、感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面には、露光装置としてのＲＯＳ０３によってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に対応したレーザ光３１，３２，３３，３４が照射され、各色毎の入力画像データに応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、ＲＯＳ０３で静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は−６０Ｖ以下程度にまで除電される。

また、上記感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置４１，４２，４３，４４によって現像され、感光体ドラム１１，１２，１３，１４上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー像として可視化される。

この実施の形態では、現像装置４１，４２，４３，４４として、磁気ブラシ接触型の２成分現像方式を採用しているが、この発明の適用範囲はこの現像方式に限定されるものではなく、非接触型の現像方式においてもこの発明を充分に適用することができることは勿論である。

次に、上記各感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム１５１及び第２の一次中間転写ドラム１５２上に、静電的に一次転写される。感光体ドラム１１，１２上に形成されたイエロー（Ｙ）およびマゼンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１上に、感光体ドラム１３，１４上に形成されたブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム１５２上に、それぞれ転写される。従って、第１の一次中間転写ドラム１５１上には、感光体ドラム１１または１２のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム１１及び１２の両方から転写された２色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第２の一次中間転写ドラム１５２上にも、感光体ドラム１３，１４から同様な単色像と二重色像が形成される。

上記第１及び第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２上に感光体ドラム１１，１２，１３，１４からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋２５０〜５００Ｖ程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、雰囲気温度や湿度によって抵抗値が変化する特性を持った部材の抵抗値を検知することで簡易的に知ることが可能である。上述のように、トナーの帯電量が−２０〜３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１及び第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２の表面電位は、＋３８０Ｖ程度が望ましい。

この実施の形態で用いる第１、第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２は、例えば、外径が６０ｍｍに形成され、抵抗値は１０⁸ Ω程度に設定される。第１、第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０² 〜１０³ Ω）が、厚さ０．１〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、第１、第２の中間転写ドラム１５１，１５２の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３〜１００μｍの高離型層（Ｒ＝１０⁵ 〜１０⁹ Ω）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がＲ＝１０⁵ 〜１０⁹ Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。

このように第１、第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム１５３上に静電的に二次転写される。従って、二次中間転写ドラム１５３上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。

この二次中間転写ドラム１５３上へ第１及び第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋６００〜１２００Ｖ程度である。この表面電位は、感光体ドラム１１，１２，１３，１４から第１の一次中間転写ドラム１５１及び第２の一次中間転写ドラム１５２へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第１及び第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２と二次中間転写ドラム１５３との間の電位差であるので、第１及び第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−２０〜３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１及び第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２の表面電位が＋３８０Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム１５３の表面電位は、＋８８０Ｖ程度、つまり第１及び第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２と二次中間転写ドラム１５３との間の電位差は、＋５００Ｖ程度に設定することが望ましい。

この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム１５３は、例えば、外径が第１及び第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２と同じ６０ｍｍに形成され、抵抗値は１０¹¹Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム１５３も第１、第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０² 〜１０³ Ω）が、厚さ０．１〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム１５３の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３〜１００μｍの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム１５３の抵抗値は、第１及び第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム１５３が第１及び第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２を帯電してしまい、第１及び第２の一次中間転写ドラム１５１，１５２の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。

次に、上記二次中間転写ドラム１５３上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール１６０によって、用紙搬送路を通る用紙Ｐに三次転写される。この用紙Ｐは、不図示の紙送り工程を経て用紙搬送ロール９０を通過し、二次中間転写ドラム１５３と最終転写ロール１６０のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なトナー像は、定着装置０６によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。

ところで、この実施の形態に係る画像形成装置は、現像装置内に収容されたトナー及びキャリアからなる二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤攪拌搬送部材と、
前記二成分現像剤の透磁率を検出することによって二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
前記現像剤攪拌搬送部材に設けられ、前記トナー濃度検出手段の検出面の前面に位置する現像剤を圧縮する現像剤圧縮部材と、
前記トナー濃度検出手段の検出面と前記現像剤攪拌搬送部材の現像剤圧縮部材との間の間隙を検出する間隙検出手段とを有するように構成されている。

図４及び図５は上記各画像形成部１，２，３，４に使用される現像装置４１，４２，４３，４４を示すものである。

上記現像装置４１，４２，４３，４４では、それぞれ色の異なったイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）色のトナーとキャリアからなる２成分現像剤が使用されているが、基本的に、すべて同様に構成されている。

これらの現像装置４１，４２，４３，４４の内部には、図４及び図５に示すように、対応する画像形成部１，２，３，４の色のトナーとキャリアとからなる二成分現像剤４６が収容されており、その構造は、現像装置ハウジング４７の感光体ドラム１１，１２，１３，１４側の開口部４９に配設される現像ロール４８と、この現像ロール４８の背面側に配設される２本の現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０、５１と、現像ロール４８により搬送される現像剤４６を層厚規制するブレード５２とで構成されている。この場合、上記現像ロール４８は、例えば、アルミニウム合金やステンレス鋼等の非磁性導電性部材からなる図示しない現像スリーブと、その内部に固定状態に配置された図示しないマグネットロールとから構成されている。なお、上記２つの現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０、５１の間には、仕切り板５３が設けられている。

また、上記現像装置４１，４２，４３，４４の内部には、当該現像装置４１，４２，４３，４４とは別体に構成されたトナーカートリッジ０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｋ、０４Ｃ（図２参照）から、トナー補給用のモータを回転駆動することにより、図示しない補給用のオーガによって、図４に示すように、所定の色のトナーが現像剤搬送兼攪拌用オーガ５１の一端部５１ａに供給されるようになっている。この現像装置４１，４２，４３，４４の内部に供給されたトナーは、現像剤搬送兼攪拌用オーガ５１によって、当該現像装置４１，４２，４３，４４の長手方向に沿って搬送されつつ現像剤４６と攪拌混合され、仕切り板５３の端部に設けられた通路５４を通して、他方の現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０に受け渡される。この現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０に受け渡された現像剤４６は、当該現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０の軸方向に沿って搬送されつつ現像剤４６と攪拌混合され、仕切り板５３の他方の端部に設けられた通路５５を通して、一方の現像剤搬送兼攪拌用オーガ５１に再度供給される。このように、上記現像装置４１，４２，４３，４４の内部に供給されたトナーは、現像装置４１，４２，４３，４４内の現像剤４６と共に、２つの現像剤搬送兼攪拌用オーガ５０、５１によって搬送され攪拌混合されるとともに、キャリアによって所定の極性の帯電量に摩擦帯電され、その一部が現像剤攪拌搬送用オーガ５０によって現像ロール４８へと搬送され、感光体ドラム１１，１２，１３，１４上の静電潜像の現像に使用される。

また、上記現像装置４１，４２，４３，４４の内部で現像に使用された２成分現像剤４６は、図７に示すように、一方の現像剤搬送兼攪拌用オーガ５１の端部に設けられた排出口５６から徐々に僅かずつ排出されるように構成されている。また、トナーカートリッジ０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｋ、０４Ｃからは、トナーのみを供給するように構成しても良いが、使用済の現像剤４６を徐々に排出するように構成した場合には、トナーにキャリアを僅かに混合した現像剤を供給するように構成するのが望ましい。

さらに、この実施の形態では、図１及び図５に示すように、現像装置４１，４２，４３，４４内の２成分現像剤４６のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段として、二成分現像剤４６中のトナー濃度を透磁率によって検出する透磁率センサー５７が用いられている。この透磁率センサー５７は、図４に示すように、現像装置ハウジング４７の現像剤搬送兼攪拌用オーガ５１の外側であって、当該現像剤搬送兼攪拌用オーガ５１の軸方向に沿ったトナー供給側５１ａと反対側の端部近傍の外壁に取り付けられている。この現像装置ハウジング４７の外壁には、図６に示すように、透磁率センサー５７を取り付けるための取付部５８が設けられている。この取付部は、透磁率センサー５７を取り付ける側の面５８が平坦状に形成されており、当該平坦状の面５８に透磁率センサー５７がネジ止め等によって取り付けられている。

また、上記透磁率センサー５７の前面に配設された現像剤攪拌搬送用オーガ５１には、図１及び図５に示すように、透磁率センサー５７の前面に位置する現像剤４６を周方向に搬送することにより、所定の圧縮状態とするための圧縮部材としてのパドル５９が一体的に設けられている。このパドル５９は、図１に示すように、平板状に形成されており、現像剤攪拌搬送用オーガ５１の回転軸に、半径方向に沿って一体的に形成されている。

さらに、上記現像剤攪拌搬送用オーガ５１には、図１及び図６に示すように、透磁率センサー５７の検出面５７ａと現像剤攪拌搬オーガ５１との間の間隙Ｇを検出する間隙検出手段としての磁性部材６０が設けられている。この磁性部材６０は、鉄やフェライト等の磁性材料によって平板状に形成されており、現像剤攪拌搬送用オーガ５１の回転軸のパドルと反対側に、半径方向に沿って取り付けられている。また、上記磁性部材６０の外周端の位置は、図１（ｂ）に示すように、パドル５９の外周端よりも内側に設定しても良いが、パドルの外周端と同じ位置に設定するのが望ましい。

これらの現像装置４１，４２，４３，４４には、図２に示すように、対応する色のトナーボックス０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｋ，０４Ｃからトナーが補給されると、この補給されたトナーは、現像剤攪拌搬送用オーガ５０，５１で充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール４８の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール（不図示）が固定した状態で配置されている。現像ロール４８の表面近傍に搬送された現像剤は、層厚規制ブレード５２によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、規制される現像剤量は、３０〜５０ｇ／ｍ² であり、また、このとき現像ロール４８上に存在するトナーの帯電量は、概ね−２０〜３５μＣ／ｇ程度である。

上記現像ロール４８上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム１１，１２，１３，１４と接触している。この現像ロール４８にＡＣ＋ＤＣの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール４８上のトナーを感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、例えば、現像バイアス電圧のＡＣ成分が４ｋＨｚ、１．５ｋＶｐｐで、ＤＣ成分が−２３０Ｖ程度に設定されている。

この実施の形態では、上記現像装置４１，４２，４３，４４において、トナーとして略球形状のトナーである所謂" 球形トナー" であって、その平均粒径が３〜１０μｍ程度のものが使用され、例えば、ブラック色のトナーの平均粒径は８μｍ、カラートナーの平均粒径は７μｍに設定される。

図８はこの実施の形態に係るフルカラープリンタの制御回路を示すブロック図である。

図８において、２００はプリンタの動作を制御するＣＰＵを、２０１はプリンタ枚数や記録用紙Ｐのサイズ等を指定するコントローラーを、５７は透磁率センサーを、２０２はＣＰＵ２００が実行するプログラムやパラメーター等を記憶するＲＯＭを、２０３はＣＰＵ２００が使用するパラメーター等を記憶するＲＡＭを、それぞれ示している。

以上の構成において、この実施の形態に係るフルカラープリンタでは、次のようにして、装置が大型化したり、コストアップを招くことなく、トナー濃度を長期間にわたって精度良く検出することが可能となっている。

また、この実施の形態に係るフルカラープリンタでは、次のようにして、現像装置本体の部品精度や組立精度に許容範囲以上のばらつきがあった場合には、これを直ちに検出して不良品として交換することなどにより、結果として、トナー濃度センサーの感度を精度良く補正することが可能となっている。

さらに、この実施の形態に係るフルカラープリンタでは、次のようにして、温度や湿度等の環境条件の変動に対する現像剤攪拌用のオーガーの変形等を考慮して、トナー濃度を精度良く検出することが可能となっている。

すなわち、この実施の形態に係るフルカラープリンタは、図９に示すように、工場における組み立て時に、現像装置４１，４２，４３，４４内に現像剤４６を充填する前の状態で、現像装置４１，４２，４３，４４を駆動し（ステップ１０１）、透磁率センサー５７の出力値を検出する。この透磁率センサー５７の出力値は、図１０に示すように、現像剤攪拌搬送用オーガ５１に設けられた磁性部材６０が、透磁率センサー５７の近傍を通過する際に最大値を示し、磁性部材６０が透磁率センサー５７から離れると、最低値を示すように周期的に変化する。その際、上記透磁率センサー５７や現像剤攪拌搬送用オーガ５１が現像装置ハウジング４７の所定位置に取り付けられていれば、透磁率センサー５７の出力値は、所定の基準値と等しくなる。

そして、上記透磁率センサー５７の出力値Ａ' は、基準値Ａの許容範囲内（Ａ−α≦Ａ' ≦Ａ＋β）か否かが判定され（ステップ１０２）、透磁率センサー５７の出力値Ａ' が、図１０に示すように、基準値Ａの許容範囲内（Ａ−α≦Ａ' ≦Ａ＋β）である場合には、当該現像装置の透磁率センサー５７の基準値を、予め決められた値Ａから検出された値Ａ' に変更する（ステップ１０３）。その後、次の組み立て工程の作業へと進み、現像装置４１，４２，４３，４４の内部に現像剤４６が充填される。

一般的に、上記フルカラープリンタを組み立てる際には、現像装置４１，４２，４３，４４のサブアッセイと、プリンタ本体０１のメインアッセイは、別々の場所で行なわれるため、検査工程で決定した新たな基準値Ａ' を、その場でプリンタ本体０１に記憶すると、その後、現像装置に現像剤を充填した後も、現像装置４１，４２，４３，４４のサブアッセイと、プリンタ本体０１のメインアッセイとを一体的に管理する必要が生じ、生産工程の管理が煩雑となる。

ところで、上記透磁率センサー５７の初期の基準値Ａは、ノミナル寸法で中心感度のセンサーを用いて組み立てられた場合の設計値（理想値）に設定されている。これに対して、測定値Ａ' は、実際の装置で検査治具を用いて測定した場合の実測値であり、予め設計値を装置本体に記憶させておく必要はなく、検査後に初めて実測値Ａ' を現像装置固有の値として入力させれば良い。

そのため、上記検査工程での新基準値Ａ' は、検知治具によって測定された透磁率センサー５７の出力値を、バーコード印字させて現像装置ハウジング４７に貼り付け、最終的にプリンタ本体０１に現像装置４１，４２，４３，４４を組み込む際に、作業者がプリンタ本体０１にバーコード情報を入力させれば良い。

また、透磁率センサー５７の出力値Ａ' が、基準値Ａの許容範囲内（Ａ−α≦Ａ' ≦Ａ＋β）でない場合には、図９に示すように、当該現像装置４１，４２，４３，４４の部品又は組み立て不良と判断して（ステップ１０５）、当該現像装置４１，４２，４３，４４は、次の工程に進むのを中止する（ステップ１０６）。

次に、プリンタ本体０１に現像装置４１，４２，４３，４４を組み込んだ後、図１１に示すように、現像装置４１，４２，４３，４４に現像剤４６が充填され、装置の電源がオンされる（ステップ２０１）。そして、プリンタ本体０１のＲＡＭ２０３に記憶された透磁率センサー５７の基準値Ａが確認された後（ステップ２０２）、透磁率センサー５７の出力値Ａ' を示すバーコード情報が読み取られ（ステップ２０３）、基準値Ａが透磁率センサー５７の出力値Ａ' に書き換えられる（ステップ２０４）。

その後、フルカラープリンタが実際に使用されると、現像装置４１，４２，４３，４４内に収容された現像剤４６のトナー濃度が、透磁率センサー５７によって検出され、この透磁率センサー５７の出力値Ｂ' が読み取られる。

そして、ＣＰＵ２００は、透磁率センサー５７の出力値Ｂ' に基づいて、対応する現像装置４１，４２，４３，４４のトナー濃度を制御する際に、当該出力値Ｂ' をそのまま使用せずに、この透磁率センサー５７の出力値Ｂ' を、基準値Ａ' で除算して、補正したＢ' ／Ａ' を求めて、当該補正したＢ' ／Ａ' に基づいて、現像装置４１，４２，４３，４４内のトナー濃度が所定の値となるように、トナーの補給等を行なって、トナー濃度が所定の範囲内になるように制御するようになっている。

このように、上記実施の形態に係る現像装置を使用したフルカラープリンタでは、現像装置４１，４２，４３，４４の部品精度や組立精度に許容範囲以上のばらつきがあった場合には、透磁率センサー５７によって磁性部材６０を検出することにより、当該磁性部材６０の透磁率は、予め既知であるため、当該磁性部材６０を検出した透磁率センサー５７の出力によって、透磁率センサー５７と現像剤攪拌搬送用オーガ５１とのギャップを判定することができる。そのため、磁性部材６０を検出した透磁率センサー５７の出力が所定の範囲内にない場合には、これを直ちに検出して不良品として交換することなどにより、結果として、トナー濃度センサーの感度を精度良く補正することが可能となっている。

また、上記実施の形態に係る現像装置を使用したフルカラープリンタでは、温度や湿度等の環境条件の変動によって、現像剤攪拌用のオーガー５１の変形等が発生した場合でも、図１２に示すように、透磁率センサー５７の出力値Ｂ' を、基準値Ａ' で除算して補正したＢ' ／Ａ' を使用することにより、トナー濃度を精度良く検出することが可能となっている。

さらに、上記実施の形態に係る現像装置を使用したフルカラープリンタでは、現像剤攪拌搬送用オーガ５１に磁性部材６０を設けるだけで良いので、装置が大型化したり、コストアップを招くことなく、トナー濃度を長期間にわたって精度良く検出することが可能となっている。

変形例
図１３はこの発明の変形例を示すものであり、この変形例では、現像剤攪拌用のオーガー５１に磁性部材６０を固定した状態で設けるのではなく、当該磁性部材６０が現像剤攪拌用のオーガー５１の取り付け部６１に着脱自在となっている。

そして、この変形例では、磁性部材６０を工場における調整時にのみ、現像剤攪拌用のオーガー５１の取り付け部６１に装着して、ギャップの検出を行なうことによって、現像装置の組み立て精度を検出するとともに、現像装置に現像剤を充填した状態で、透磁率センサー５７の出力を基準値として検出した後に取り外すように構成されている。

その他の構成及び作用は、前記実施の形態と同一であるので、その説明を省略する。

図１はこの発明の実施の形態１に係る現像装置の要部を示す構成図である。 図２はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタを示す構成図である。 図３はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタの画像形成部を示す構成図である。 図４はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を示す平面構成図である。 図５はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を示す断面構成図である。 図６はこの発明の実施の形態１に係る現像装置の要部を示す構成図である。 図７はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を示す断面構成図である。 図８はこの発明の実施の形態１に係る現像装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタの制御回路を示すブロック図である。 図９はこの発明の実施の形態１に係る現像装置の動作を示すフローチャートである。 図１０はこの発明の実施の形態１に係る現像装置の動作を示す波形図である。 図１１はこの発明の実施の形態１に係る現像装置の動作を示すフローチャートである。 図１２はこの発明の実施の形態１に係る現像装置の動作を示す波形図である。 図１３はこの発明の実施の形態１に係る現像装置の変形例を示す構成図である。

符号の説明

４８：現像ロール、５０、５１：現像剤搬送兼攪拌用オーガ、５７：透磁率センサー、５９：パドル、６０：磁性部材。

Claims (9)

1. 現像装置内に収容されたトナー及びキャリアからなる二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤攪拌搬送部材と、
   前記二成分現像剤の透磁率を検出することによって二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
   前記トナー濃度検出手段の検出面と前記現像剤攪拌搬送部材との間の間隙を検出する間隙検出手段とを有することを特徴とする現像装置。
2. 現像装置内に収容されたトナー及びキャリアからなる二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤攪拌搬送部材と、
   前記二成分現像剤の透磁率を検出することによって二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
   前記現像剤攪拌搬送部材に設けられ、前記トナー濃度検出手段の検出面の前面に位置する現像剤を圧縮する現像剤圧縮部材と、
   前記トナー濃度検出手段の検出面と前記現像剤攪拌搬送部材の現像剤圧縮部材との間の間隙を検出する間隙検出手段とを有することを特徴とする現像装置。
3. 前記間隙検出手段は、前記現像剤攪拌搬送部材に取り付けられた磁性部材からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記現像装置の組み立て時に、当該現像装置内に現像剤を充填する前に、前記間隙検出手段によって、前記トナー濃度検出手段の検出面と前記現像剤攪拌搬送部材との間の間隙を検出し、当該トナー濃度検出手段の出力に基づいて、前記現像装置の組み立て精度を判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記間隙検出手段の検出値が所定の範囲内であって、基準値と異なる場合には、前記間隙検出手段の検出値を新たな基準値とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記現像装置を使用する際には、前記トナー濃度検出手段の出力値を、前記間隙検出手段の検出値に基づいて補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の現像装置。
7. 前記磁性部材は、現像剤攪拌搬送部材に固定した状態で取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の現像装置。
8. 前記磁性部材は、現像剤攪拌搬送部材に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の現像装置。
9. 現像装置内に収容されたトナー及びキャリアからなる二成分現像剤を攪拌しつつ搬送する現像剤攪拌搬送部材と、
   前記二成分現像剤の透磁率を検出することによって二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段とを備えた現像装置を用いて画像を形成する画像形成装置において、
   前記現像装置は、前記トナー濃度検出手段の検出面と前記現像剤攪拌搬送部材との間の間隙を検出する間隙検出手段とを有することを特徴とする画像形成装置。

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