JP2011102899A - 現像剤量調整装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラ上の現像剤の量を精度良く検出及び制御し、静電潜像に供給される現像剤量が適切でないことに伴う画質の低下を防止することにある。
【解決手段】現像ローラ３４２上の現像剤の量を調整する現像剤量調整装置９であって、表面電位検出部９２と、反射濃度検出部９３と、搬送量調整部９６とを備えている。表面電位検出部９２は現像ローラ３４２によって搬送される現像剤の表面電位を検出する手段である。反射濃度検出部９３は現像ローラ３４２によって搬送される現像剤の反射濃度を検出する手段である。搬送量調整部９６は、表面電位検出部９２によって検出された表面電位と、反射濃度部９３によって検出された反射濃度とに基づいて現像剤搬送量を調整する手段である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、現像剤量調整装置及び画像形成装置、特に、画像形成装置の像担持体に現像剤を供給可能な現像ローラ上の現像剤の量を調整する現像剤量調整装置及び現像剤量調整装置を備えた画像形成装置に関する。

一般的に電子写真方式の画像形成装置には、画像形成部と、定着部と、用紙搬送部と、排出部とを備えたものがある。画像形成部は、表面に静電潜像を担持可能な像担持体と、像担持体に現像剤を供給可能な現像ローラを有する現像装置とを有している。

この画像形成装置では、画像情報に対応した静電潜像が像担持体上に形成され、静電潜像に現像ローラから現像剤が供給される。そして、像担持体から用紙に画像が転写される。画像が転写された用紙は用紙搬送部によって定着部に搬送される。その後、定着部で用紙に画像が定着される。画像が定着された用紙は用紙搬送部によって排出部に搬送され、排出部から画像形成装置外に排出される。

ここで、静電潜像に適切な量の現像剤を供給するため、現像ローラ上の現像剤の量を調整する必要がある。このため、現像ローラ上の現像剤の量を光学式のセンサで検出し、現像剤供給量を調整するようにしたものがある（特許文献１参照）。

特開２００７−３３８６３号

ここで、光学式のセンサを用いた場合、現像剤層の厚みが所定の厚さ以下のときには、現像剤層の厚さに応じて反射濃度（発光部が発光した光量と現像剤によって反射した光量との割合のことを言う）が変化する。このため現像ローラ上の現像剤量を精度良く検出することができる。しかし、現像剤層の厚みが所定の厚さ以上になると、現像剤層の厚さによって反射濃度が変化しにくくなるため、精度良く現像剤量を検出しにくくなる。

特許文献１に記載の現像装置では、光学式のセンサを用いて現像ローラ上の現像剤量を検出しているため、現像ローラ上の現像剤層の厚みが所定以上に厚い場合には現像ローラ上の現像剤量を精度良く検出することが難しい。

このため、現像ローラ上の現像剤層が所定の厚さ以上に厚くなると、現像ローラ上の現像剤量を精度良く調整することが難しくなる。その結果、現像ローラから静電潜像への現像剤供給量が多くなりすぎる場合がある。この場合には、トナーカブリやトナー飛散などが起きる可能性があり、用紙に形成される画像の画質が低下することとなる。

また、現像ローラ上の現像剤の表面電位によって現像ローラによって搬送される現像剤量を制御することも考えられるが、表面電位はトナー帯電量によって変化するため、現像ローラ上の現像剤量を精度良く検出及び制御することができない。

本発明の課題は、現像ローラ上の現像剤の量を精度良く検出及び制御し、静電潜像に供給される現像剤量が適切でないことに伴う画質の低下を防止することにある。

発明１に係る現像剤量調整装置は、画像形成装置の像担持体に現像剤を供給可能な現像ローラ上の現像剤の量を調整する現像剤量調整装置であって、表面電位検出手段と、反射濃度検出手段と、搬送量調整手段と、を備えている。表面電位検出手段は現像ローラによって搬送される現像剤の表面電位を検出する手段である。反射濃度検出手段は現像ローラによって搬送される現像剤の反射濃度を検出する手段である。搬送量調整手段は、表面電位検出手段によって検出された表面電位と、反射濃度手段によって検出された反射濃度とに基づいて現像剤搬送量を調整する手段である。

この現像剤量調整装置では、現像ローラによって搬送される現像剤の反射濃度及び表面電位が検出される。そして、検出された反射濃度と表面電位とに基づいて現像剤搬送量が調整される。

ここでは、反射濃度のみではなく、現像剤の表面電位に基づいて現像剤の搬送量を調整するため、反射濃度又は表面電位のいずれか一方に基づいて現像剤量を調整する場合に比べて、現像ローラ上の現像剤量を精度良く調整できる。このため、適切な量の現像剤を像担持体に供給しやすくなり、画質が低下するのを防止することができる。

発明２に係る現像剤量調整装置は、発明１に記載の現像剤量調整装置であって、記憶手段と、第１算出手段と、第２算出手段とをさらに備えている。記憶手段は、現像ローラによって搬送される現像剤の表面電位と現像ローラによって搬送される現像剤の量との第１関係及び現像ローラ上の現像剤量と反射濃度との第２関係を記憶可能な手段である。第１算出手段は第２関係に基づいて反射濃度から現像ローラ上の現像剤量を算出する手段である。第２算出手段は、第１算出手段によって算出された現像ローラ上の現像剤量と表面電位検出手段によって検出された表面電位とに基づいて第１関係を算出する手段である。

この現像剤量調整装置では、第２関係に基づいて現像ローラ上の現像剤量を算出され、第１算出手段によって算出された算出結果と現像ローラ上の現像剤の表面電位から第１関係が算出される。

発明３に係る現像剤量調整装置は、発明２に記載の現像剤量調整装置であって、第１算出手段は所定の濃度以下の反射濃度における現像ローラによって搬送される現像剤量を算出する。

ここでは、検出精度の良い所定の濃度以下の反射濃度における現像剤量を検出している。所定の濃度以上の反射濃度における現像剤量算出する場合よりも算出精度が良くなる。なおここで、所定の濃度以下の反射濃度とは、反射濃度（発光部が照射する光量と、現像材によって反射される光量との割合を意味している）に対応して精度良く現像ローラ上の現像剤量が変化する範囲の濃度、例えば図４における１．２以下の濃度のことを言う。なお、現像剤量が低い領域ではトナー帯電量と反射濃度とはほぼ対応した関係となっている。

発明４に係る現像剤量調整装置は、発明２又は３に記載の現像剤量調整装置であって、画像形成装置は、現像ローラに現像剤を供給する供給部材と、現像ローラと供給部材とに電圧を印加する電圧印加装置とを有している。搬送量調整手段は記憶手段に記憶された第１関係に基づいて電圧印加装置を制御する。

この現像剤量調整装置では、第１関係に基づいて電圧印加装置の印加電圧が制御される。ここでは、現像ローラによって搬送される現像剤の反射濃度と表面電位との両方を用いて電圧印加装置の印加電圧を制御するため、現像ローラによって搬送される現像剤の反射濃度と表面電位とのいずれか一方のみに基づいて制御する場合に比べて精度良く制御できる。このため、適切な量の現像剤を像担持体に供給しやすくなり、画質が低下するのを防止することができる。

発明５に係る現像剤量調整装置は、発明１から４のいずれかに記載の現像剤量調整装置であって、表面電位検出手段は、現像ローラによって搬送される現像剤の表面電位を現像ローラから像担持体に搬送された現像剤から検出する。反射濃度検出手段は、現像ローラによって搬送される現像剤の反射濃度を現像ローラから像担持体に搬送された現像剤から検出する。

ここでは、像担持体に搬送された現像剤の反射濃度及び表面電位を検出するため、センサを像担持体の近傍に配置させることが出来る。このため、現像ローラの近傍にスペースが無い場合であっても、現像剤の表面電位及び反射濃度を検出することができる。

発明６に係る現像剤量調整装置は、発明１から４のいずれかに記載の現像剤量調整装置であって、画像形成装置は像担持体から画像を一時的担持し、用紙に画像を転写する転写部材をさらに有している。表面電位検出手段は、現像ローラによって搬送される現像剤の表面電位を転写部材に一時的に担持される現像剤から検出する。反射濃度検出手段は、現像ローラによって搬送される現像剤の反射濃度を転写部材に一時的に担持される現像剤から検出する。

ここでは、転写部材に搬送された現像剤の反射濃度及び表面電位を検出するため、センサを転写部材の近傍に配置させることが出来る。このため、現像ローラの近傍にスペースが無い場合であっても、現像剤の表面電位及び反射濃度を検出することができる。

発明７に係る現像剤量調整装置は、発明１から４のいずれかに記載の現像剤量調整装置であって、表面電位検出手段は、現像ローラによって搬送される現像剤の表面電位を現像ローラ上の現像剤から検出する。反射濃度検出手段は、現像ローラによって搬送される現像剤の反射濃度を現像ローラ上の現像剤から検出する。

ここでは、現像ローラ上の現像剤の表面電位及び反射濃度を検出するため、現像ローラから搬送される現像剤の表面電位などを直接検出することができる。

発明８に係る画像形成装置は、像担持体と、現像装置と、電圧印加装置と、発明１から７に記載の現像剤量調整装置とを備えている。像担持体は画像情報に基づいて表面に静電潜像が形成される。現像装置は、像担持体に現像剤を供給可能であり、像担持体に対向するように配置された現像ローラを有する。電圧印加装置は現像ローラに電圧を印加可能な装置である。

発明９に係る画像形成装置は、発明８に記載の画像形成装置であって、現像装置は、内部にトナー及びキャリアを収納可能である。現像ローラに現像剤を供給し、内部に複数の磁極を有するマグローラと、マグローラを覆うように配置されたスリーブとを有する供給ローラをさらに有している。

ここでは、このような形式の現像装置を用いる画像形成装置では現像剤層の厚さを精度良く制御する必要があるため、本発明は特に有効である。

本発明では、現像ローラ上の現像剤の量を精度良く検出及び制御し、静電潜像に供給される現像剤量が適切でないことに伴う画質の低下を防止することができる。

本発明の第１実施形態にかかる複合機の全体概略断面図。 現像装置周辺の部分拡大図。 現像剤量調整装置を示すブロック図。 トナー付着量と反射濃度との間の第２関係を示す図。 トナー付着量と表面電位との間の第１関係を示す図。 実験結果を示す表。 実験結果を示す表。 他の実施形態の画像形成部の例。 他の実施形態の画像形成部の例。

［全体構成］
以下に、本発明の実施形態に係る画像形成装置としての複合機１について図１を参照して説明する。ここで、図１は本発明の実施形態に係る複合機１の全体概略を示すものである。この複合機１は、外部のコンピュータなどに接続され、原稿から読み取られた画像情報又はコンピュータから送られる画像情報に基づいて用紙上に画像を形成することができる。

複合機１は原稿を複写する機能や原稿の画像情報を送信する機能等の様々な機能を有している。複合機１は、図１に示すように、原稿読み取り部２と、画像形成部３と、転写部４と、用紙収納部５と、用紙搬送部６と、定着部７と、排出部８と、制御部９０（図３参照）とを機能部として備えている。以下に各機能部の構成について説明する。

｛原稿読み取り部｝
原稿読み取り部２は原稿の画像情報を読み取るための部分である。また、原稿読み取り部２は複合機１の上部に配置されている。

｛画像形成部｝
画像形成部３は画像情報に基づいて画像を形成するための部分である。また画像形成部３は原稿読み取り部２の下側に配置されている。さらに画像形成部３は４つの画像形成ユニット３０を有している。４つの画像形成ユニット３０は１列に並べて配置されている。また４つの画像形成ユニット３０は、それぞれ、感光体ドラム３１と、帯電装置３２と、レーザユニット３３と、現像装置３４と、除電装置３６と、ドラムクリーニング装置３７とを有している。そして、４つの画像形成ユニット３０は、図１の左側から順にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成可能である。なお、各画像形成ユニット３０は互いに同様の構成である。このため、イエローの画像形成ユニット３０について説明し、他の画像形成ユニット３０については説明を省略する。

感光体ドラム３１は表面に静電潜像を担持可能な部材である。また、感光体ドラム３１は図１の紙面に垂直に伸びる回転軸周りに回転可能である。そして、感光体ドラム３１は後述する転写ベルト４１に接触するように配置されている。

帯電装置３２は感光体ドラム３１の表面を一様に帯電させるための装置である。また、帯電装置３２は感光体ドラム３１の上側に配置されている。

レーザユニット３３は画像情報に基づいてレーザ光を感光体ドラム３１の表面に照射するための装置である。またレーザユニット３３は感光体ドラム３１の上側に配置されている。

図２に現像装置３４の周辺の部分拡大図を示す。この図２を参照して、現像装置３４について説明する。現像装置３４は感光体ドラム３１に担持された静電潜像に現像剤を供給可能な装置である。また、各現像装置３４はそれぞれのレーザユニット３３の下側に配置されている。さらに現像装置３４は、現像容器３４１と、現像ローラ３４２と、磁気ローラ３４３と、規制ブレード３４４と、２つの攪拌スクリュー３４５と、電圧印加装置３４６とを有している。

現像容器３４１は内部に各感光体ドラム３１に対応する色の現像剤を収納可能な容器である。また、現像容器３４１は、補給トナー収納部３４１ａと、補給ローラ３４１ｂと、現像剤収納部３４１ｃとを有している。

補給トナー収納部３４１ａは現像剤収納部３４１ｃに補給可能なトナーを収納する部分である。また、補給トナー収納部３４１ａは現像剤収納部３４１ｃの上側に位置している。さらに補給トナー収納部３４１ａは現像剤収納部３４１ｃよりも小さな箱状の部分である。

補給ローラ３４１ｂは補給トナー収納部３４１ａに収納されるトナーを現像剤収納部３４１ｃに補給するための部材である。補給ローラ３４１ｂは補給トナー収納部３４１ａと現像剤収納部３４１ｃとの間に配置されている。

現像剤収納部３４１ｃは感光体ドラム３１に供給するための現像剤を収納するための部分である。現像剤収納部３４１ｃは内部にトナーとキャリアとを収納している。

現像ローラ３４２は感光体ドラム３１に現像剤を供給するための部材である。また、現像ローラ３４２は現像容器３４１に支持されている。さらに現像ローラ３４２は感光体ドラム３１に対向するように配置されている。

磁気ローラ３４３は現像剤収納部３４１ｃ内部の現像剤を現像ローラ３４２に供給するための部材である。また、磁気ローラ３４３は現像容器３４１に回転自在に支持されている。さらに、磁気ローラ３４３は、現像ローラ３４２と平行に配置されている。磁気ローラ３４３は、５つの磁極を有するローラ部材３４３ａと、ローラ部材３４３ａを覆うように配置されたスリーブ３４３ｂとを有している。

ローラ部材３４３ａは、Ｎ１極と、Ｓ１極と、Ｎ２極と、Ｓ２極と、Ｎ３極とを有している。Ｎ１極は現像ローラ３４２に対向する位置に配置されている。Ｓ１極は規制ブレード３４４に対向する位置に配置されている。また、Ｓ１極は表面に形成される磁気ブラシの長さを規制するための磁極である。Ｓ１極はＮ１極に隣接するように配置されている。Ｎ２極は現像装置３４内の現像剤をスリーブ３４３ｂの表面に付着させるための磁極である。また、Ｎ２極はＳ１極に隣接するように配置されている。Ｓ２極はＮ１極から現像ローラ３４２に供給されずにスリーブ３４３ｂ上の残留した現像剤を搬送するための磁極である。Ｓ２極はＮ１極に隣接するように配置されている。Ｎ３極はスリーブ３４３ｂから残留トナーを引き剥がすための磁極である。Ｎ３極はＮ２極とＳ２極との間に配置されている。

スリーブ３４３ｂは現像剤を搬送するための部材である。また、スリーブ３４３ｂは感光体ドラム３１の回転軸に平行な回転軸を中心として回転可能な部材である。さらに、スリーブ３４３ｂは図２の矢印Ａの方向に回転する。スリーブ３４３ｂは円筒状の部材である。

規制ブレード３４４は現像ローラ３４２の現像剤層の厚さを規制するための部材である。また、規制ブレード３４４は現像ローラ３４２の表面に所定の空間を隔てて配置されている。さらに規制ブレード３４４は板状の部材である。規制ブレード３４４は現像ローラ３４２に沿って伸びる部材である。

攪拌スクリュー３４５は現像容器３４１内部の現像剤を攪拌するための部材である。また、２つの攪拌スクリュー３４５が現像容器３４１内部に並べて収納されている。さらに、攪拌スクリュー３４５は現像ローラ３４２や磁気ローラ３４３と平行に配置されている。

電圧印加装置３４６は現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３に電圧を印加するための装置である。また、電圧印加装置３４６は現像剤量調整装置９に接続されている。

除電装置３６は感光体ドラム３１の表面の電荷を除去するための装置である。また、除電装置３６は感光体ドラム３１の上側に配置されている。

ドラムクリーニング装置３７は現像動作に使用されずに感光体ドラム３１上に残留した現像剤をクリーニングするための装置である。ドラムクリーニング装置３７は、感光体ドラム３１の表面に接触するブレード部材３７１と、ブレード部材３７１によって掻き取ったトナーを収納可能な廃現像剤収納容器３７２（図１参照）とを有している。

｛転写部｝
図１に示すように、転写部４は、転写ベルト４１と、４つの１次転写ローラ４２と、２次転写ローラ４３と、ベルトクリーニング装置４４とを備えている。

転写ベルト４１は画像形成部３で形成された画像を用紙に転写するための部材である。また、転写ベルト４１は感光体ドラム３１から画像が１次転写される部材である。さらに転写ベルト４１は感光体ドラム３１の下側に配置されている。

１次転写ローラ４２は感光体ドラム３１上の画像を転写ベルト４１上に転写するための部材である。また１次転写ローラ４２は転写ベルト４１を挟んで感光体ドラム３１に対向するように配置されている。さらに１次転写ローラ４２はそれぞれ図示しない電圧印加装置に接続されている。各１次転写ローラ４２は感光体ドラム３１が並べられた方向と平行に並べて配置されている。

２次転写ローラ４３は感光体ドラム３１から転写ベルト４１に１次転写された画像を用紙に転写するための部材である。また２次転写ローラ４３は用紙搬送部６の用紙搬送経路を挟んで転写ベルト４１に対向するように配置されている。

ベルトクリーニング装置４４は転写ベルト４１上のトナーや紙粉および埃などをクリーニングするための装置である。またベルトクリーニング装置４４は転写ベルト部材４１の図１における右側に配置されている。

｛用紙収納部｝
用紙収納部５は用紙を収納するための部分である。また、用紙収納部５は複合機１の下部に配置されている。さらに用紙収納部５は複数の給紙カセット５１を有している。各給紙カセット５１にはそれぞれ異なる種類（サイズなど）の用紙が収納されている。また、複数の給紙カセット５１は積み重ねて配置されている。

｛用紙搬送部｝
用紙搬送部６は用紙を搬送するための部分である。用紙搬送部６は、用紙収納部５、転写部４、定着部７、排出部８の順に用紙を搬送する用紙搬送経路を有している。また用紙搬送部６は、用紙搬送ガイド対６１と、複数の用紙搬送ローラ対６２とを有している。

用紙搬送ガイド対６１は用紙の搬送方向をガイドするための部材である。用紙搬送ガイド対６１は、互いに対向するように配置された板状の部材を有している。そして、これらの板状の部材の間を用紙が通過可能になっている。

用紙搬送ローラ対６２は用紙搬送方向に用紙を搬送するための部材である。また、用紙搬送ローラ対６２はそれぞれ対向するように配置された２つのローラを有している。この２つのローラの間を用紙は通過可能になっている。

｛定着部｝
定着部７は用紙に画像を定着させるための部分である。また、定着部７は用紙搬送方向において転写部４の下流側に配置されている。さらに、定着部７は、用紙の画像を加熱する加熱ローラ７１と、加熱ローラ７１に対向するように配置され、加熱ローラ７１との間で用紙を加圧する加圧ローラ７２とを有している。

｛排出部｝
排出部８は用紙を複合機１の外部に排出するための部分である。また、図１に示すように、排出部８は定着部７の用紙搬送方向下流側に配置されている。そして、排出部８は排出ローラ８１を有している。排出部８は原稿読み取り部２の下側に配置されている。排出部８は複合機１の図１における左側の側面から右方に向かって窪む凹部８２をさらに有している。そして、凹部８２に用紙が排出される。

{制御部}
図３に制御部９０などのブロック図を示す。制御部９０は、記憶部９１と図示しないＣＰＵなどとを備えている。また、制御部９０はプログラムを実行することで各機能部の動作を制御可能な部分である。さらに、制御部９０はプログラムを実行することで図３に示す現像剤調整装置９として機能する。

現像剤量調整装置９は、現像ローラ３４２の現像剤の搬送量を調整する装置である。また、現像剤量調整装置９は、制御部９０の記憶部９１と、表面電位検出部９２と、トナー濃度検出部９３と、第１算出部９４と、第２算出部９５と、搬送量調整部９６との機能を奏する。

記憶部９１は様々なプログラムを記憶している部分である。また、記憶部９１は、感光体ドラム３１上の現像剤の表面電位と現像ローラ３４２によって搬送される現像剤の量との間の第１関係（図５参照）と、現像ローラ３４２上の現像剤量と反射濃度との間の第２関係（図４参照）とを記憶している。ここで反射濃度とは、光学式センサ９３１の発光部から照射された光と、発光部の光が現像剤によって反射され受光部で受光できた光量との割合を意味する。

ここで、第１関係はそれぞれトナーの帯電量によってトナー付着量と表面電位との間の関係が異なる。このため、記憶部９１にはトナーの帯電量ごとに異なるトナー付着量と表面電位との第１関係がそれぞれ記憶されている。なお、図５に示すように、本実施形態ではそれぞれ異なる４つの第１関係、すなわち４０μＣ／ｇの第１関係Ａと、３５μＣ／ｇの第１関係Ｂと、３０μＣ／ｇの第１関係Ｃと、２０μＣ／ｇの第１関係Ｄとのみを例示している。

表面電位検出部９２は現像ローラ３４２によって搬送される現像剤の表面電位を検出する部分である。具体的には、表面電位検出部９２は感光体ドラム３１上の現像剤の表面電位を検出する。表面電位検出部９２は表面電位検出センサ９２１を有している。この表面電位検出センサ９２１は感光体ドラム３１の近傍に配置されている。

反射濃度検出部９３は現像ローラ３４２によって搬送される現像剤の反射濃度を検出する部分である。具体的には、反射濃度検出部９３は感光体ドラム３１上の現像剤の反射濃度を検出する。また、反射濃度検出部９３は感光体ドラム３１の近傍に配置された光学式センサ９３１を有している。光学式センサ９３１は表面電位センサ９２１と並べて配置されている。また、光学式センサ９３１は発光部と発光部が発光した光の反射光を受光する受光部とを有している。

第１算出部９４は図４に示す第２関係に基づいて反射濃度から現像ローラ３４２上の現像剤量を算出する部分である。例えば、反射濃度（入射光に対する反射光の比率）が０．４の場合には図４に示す第２関係から１ｇ／ｍ^２の感光体ドラム３１に搬送される現像剤が現像ローラ３４２に付着していることが算出される。また、第１算出部９４は所定の反射濃度以下の濃度における現像ローラ３４２上の現像剤量を算出する。具体的には、図４における１．２以下の反射濃度における現像ローラ３４２上の現像剤量を算出する。

第２算出部９５は第１算出部９４によって算出された現像ローラ３４２上の現像剤と表面電位検出部９２によって検出された感光体ドラム３１の現像剤の表面電位とに基づいて第１関係を算出する部分である。具体的には、記憶部９１に記憶されている複数の第１関係のうちいずれの第１関係が妥当かを検出する部分である。

搬送量調整部９６は表面電位検出部９２の検出結果及び反射濃度検出部９３によって検出された検出結果に基づいて現像ローラ３４２上の現像剤量を調整する部分である。具体的には、搬送量調整部９６は記憶部９１に記憶された第１関係に基づいて電圧印加装置３４６を制御する。例えば、トナー付着量と表面電位との間の関係が３０μＣ／ｇの第１関係であるとき、現像ローラ３４２のトナー付着量を６ｇ／ｍ^２にする場合には、現像ローラ３４２から感光体ドラム３１に現像ローラ３４２上の全てのトナーを移動させたとき、感光体ドラム３１上の表面電位が−４６Ｖになるような電圧を現像ローラ３４２と磁気ローラ３４３に印加するように電圧印加装置３４６を制御する。

［動作］
次に複合機１の動作について説明する。

原稿読み取り部２によって原稿の画像情報が読み取られる又は複合機１の外部に接続されたコンピュータから画像情報が送られると、画像情報に基づいて感光体ドラム３１上に静電潜像が形成される。具体的には、帯電装置３２によって感光体ドラム３１の表面が帯電させられ、画像情報に基づいてレーザユニット３３から感光体ドラム３１にレーザ光が照射される。このようにして感光体ドラム３１上に静電潜像が形成されると、現像装置３４の現像ローラ３４２から現像剤が静電潜像に供給される。現像装置３４から静電潜像に現像剤が供給されると感光体ドラム３１上にトナー像が形成される。

そして、各感光体ドラム３１上のトナー像が転写ベルト４１に転写される。そして転写ベルト４１上のトナー像が用紙に転写される。トナー像が表面に転写された用紙は用紙搬送部６によって定着部７まで搬送される。定着部７でトナー像が用紙に定着された後、排出部８に搬送される。排出部８に搬送された用紙は複合機１外に排出される。

なお、現像装置３４から感光体ドラム３１へ現像剤を供給する動作については図２を参照して、以下に詳細に説明する。

［現像剤供給動作］
先ず、現像容器３４１の内部に収納される現像剤が磁気ローラ３４３によって現像ローラ３４２に供給される。具体的には、現像容器３４１内部に収納されている現像剤がＮ２極に吸着される。そして、スリーブ３４３ｂの回転と共にＳ１極のほうに移動させられる。このとき、スリーブ３４３ｂ上には現像剤の穂が形成されており、規制ブレード３４４によって穂の長さが規制される。その後、スリーブ３４３ｂの回転に伴ってＮ１極に現像剤の穂は移動させられる。Ｎ１極に移動した現像剤の穂から電気的にトナーが現像ローラ３４２に移動させられる。現像ローラ３４２にトナーが供給されると現像ローラ３４２の回転に伴ってトナーは感光体ドラム３１に対向する位置に移動させられる。このとき感光体ドラム３１上には画像情報に基づく静電潜像が形成されている。そして、現像ローラ３４２上から静電潜像にトナーが供給される。このとき、静電潜像に供給されずに現像ローラ３４２上に残留したトナーはスリーブ３４３ｂの回転に伴ってＳ２極を介してＮ３極に移動させられる。Ｎ３極に移動させられたトナーはスリーブ３４３ｂから剥がれ、現像容器３４１内に戻される。

以上のようにして感光体ドラム３１上の静電潜像にトナーが供給される。

［現像剤量調整動作］
次に現像ローラ３４２から感光体ドラム３１へのトナー供給量の調整動作について説明する。

先ず、感光体ドラム３１上で複数のベタ画像、すなわち濃度が均一な画像が形成される。このベタ画像を形成する際にはそれぞれのベタ画像に応じて異なる電圧が現像ローラ３１に印加される。ここで、印加された電圧は少なくともいくつかは形成されるベタ画像の反射濃度が所定の値以下、すなわち図４の反射濃度が１．０以下の直線状の部分に位置するように設定される。そして、それぞれのベタ画像の反射濃度及び表面電位が測定される。その後、測定された反射濃度から感光体ドラム３１に付着したトナー付着量を第２関係から算出する。トナー付着量と表面電位とに基づいて記憶部９１に予め記憶されている複数の第１関係のいずれの第１関係に該当するかが選択される。その後、選択された第１関係に基づいて所望のトナー付着量を得るために必要な表面電位が算出される。算出された表面電位にするために必要な現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３への印加電圧が決定される。その後、画像形成動作時には電圧印加装置３４６から現像ローラ３４２及び磁気ローラ３４３に所望のトナー付着量を得るための電圧が印加される。

現像ローラ３４２上に６ｇ／ｍ^２の現像剤を付着させたい場合についての現像剤量調整動作の具体例について説明する。

感光体ドラム３１上に３つのベタ画像が形成される。具体的には、現像ローラ３４２に−１００Ｖ、−２００Ｖ、−３００Ｖの電圧が印加され、３つのベタ画像が感光体ドラム３１上に形成される。そして、−１００Ｖ、−２００Ｖ、−３００Ｖの各ベタ画像の表面電位及び反射濃度が検出される。例えば、−１００Ｖのベタ画像においては表面電位が−９Ｖであり反射濃度が０．８であるとする。また、−２００Ｖのベタ画像においては表面電位が−１１Ｖであり反射濃度が１．０であるとする。そして、−３００Ｖのベタ画像においては表面電位が−１５Ｖであり反射濃度が１．２５であるとする。このような場合において、−１００Ｖのベタ画像においては反射濃度が０．８であるため、図４の関係から約１．９ｇ／ｍ^２のトナー付着量であることが分かる。このことから、表面電位−９Ｖにおいて約１．９ｇ／ｍ^２のトナー付着量であることが分かる。同様にして、−２００Ｖのベタ画像においては表面電位がー１１Ｖにおいて約２．５ｇ／ｍ^２のトナー付着量であることが分かる。そして、−３００Ｖのベタ画像においては表面電位がー１５Ｖにおいて約３．３ｇ／ｍ^２のトナー付着量であることが分かる。これらの関係から図５に示す２０μＣ／ｇの第１関係のグラフＤが選択される。そして、２０μＣ／ｇの第１関係から６ｇ／ｍ^２の現像剤を現像ローラ２３１に付着させるために−３２Ｖの表面電位が必要なことがわかる。

表面電位が−３２Ｖの場合に現像ローラ３４２の現像剤が６ｇ／ｍ^２であるか否かを検出する動作について説明する。

表面電位が−３２Ｖの場合に現像ローラ３４２の現像剤が６ｇ／ｍ^２であるか否かを検出する際には、現像ローラ３４２上の表面電位を直接検出することが考えられる。しかし、現像ローラ３４２上の現像剤量を検出することを目的としてセンサを配置するのは、センサを配置するスペース確保の点から難しい場合がある。この場合には図２に示すように感光体ドラム３１の近傍や図８に示すように転写ベルト４１の近傍にセンサを設け、現像ローラ３４２上の現像剤を感光体ドラム３１や転写ベルト４１に移動させて、現像ローラ３４２上の現像剤の量を検出することが考えられる。この場合には、現像ローラ３４２上の現像剤を全て感光体ドラム３１側に移動させることが必要となる。以下に現像ローラ３４２上の現像剤を全て感光体ドラム３１上に移動させるための現像バイアスを設定する動作について説明する。

初期設定の現像バイアスが現像ローラ３４２と感光体ドラム３１との間に作用するように現像ローラ３４２と感光体ドラム３１とに電圧が印加される。そして、現像ローラ３４２から現像剤が感光体ドラム３１に供給され、感光体ドラム３１上にベタ画像が形成される。このとき、感光体ドラム３１に形成されたベタ画像の表面電位Ｈ１が検出される。その後、初期設定の現像バイアスよりも所定量低い現像バイアスが現像ローラ３４２と感光体ドラム３１との間に作用するように現像ローラ３４２と感光体ドラム３１とに電圧が印加される。このとき、感光体ドラム３１に形成されたベタ画像の表面電位Ｈ２が検出される。そして、Ｈ１−Ｈ２が５Ｖ以下か否かが判断される。５Ｖ以上の場合には現像ローラ３４２の現像剤が感光体ドラム３１に全て供給されていないと考えられるため、Ｈ２の場合の現像バイアスよりもさらに低い現像バイアスを用いて算出したＨ３を検出し、Ｈ２−Ｈ３が５Ｖ以下か否かの判断が再度なされる。Ｈ２−Ｈ３が５Ｖ以上の場合には再度Ｈ３の場合の現像バイアスよりもさらに低い現像バイアスを用いて算出したＨ４を検出し、上記の動作が繰り返される。一方、５Ｖ以下の場合には現像ローラ３４２上の現像剤がほぼ全て感光体ドラム３１に供給されたと考えられるため、このときの感光体ドラム３１上の現像剤量が現像ローラ３４２上の現像剤の量であると考えられる。

例えば、−３００Ｖの現像バイアスが感光体ドラム３１と現像ローラ３４２との間に作用するように感光体ドラム３１及び現像ローラ３４２に電圧が印加される。このとき感光体ドラム３１上に形成されたベタ画像の表面電位Ｈ１が検出される。その後、−３５０Ｖの現像バイアスが感光体ドラム３１と現像ローラ３４２との間に作用するように感光体ドラム３１及び現像ローラ３４２に電圧が印加される。このとき感光体ドラム３１上に形成されたベタ画像の表面電位Ｈ２が検出される。そしてＨ１−Ｈ２が５Ｖ以内か否かが判断され、５Ｖ以上の場合には−４００Ｖの現像バイアスが感光体ドラム３１と現像ローラ３４２との間に作用するように感光体ドラム３１及び現像ローラ３４２に電圧が印加される。このとき感光体ドラム３１上に形成されたベタ画像の表面電位Ｈ３が検出される。そして、Ｈ２−Ｈ３が５Ｖ以内か否かが判断される。５Ｖ以上の場合には再度同様の動作が繰り返され、５Ｖ以下になると現像ローラ３４２上の現像剤がほぼ全て感光体ドラム３１に供給されたと判断される。この現像剤の搬送量から６ｇ／ｍ^２の現像剤が現像ローラ３４２上に付着していたことが検出されると、画像形成動作時には現像ローラ３４２に６ｇ／ｍ^２の現像剤を供給した際の電圧が現像ローラ３４２と磁気ローラ３４３とに印加されるように電圧印加装置３４６が制御される。

なお、上記の現像剤量調整動作は電源投入時に行っても良いし、２つのジョブの間や、所定の印字枚数ごとに行っても良い。

［効果］
ここでは、光学式センサ９３１を用いて検出した反射濃度のみから現像剤量を制御する場合及びセンサによって検出された表面電位のみから現像剤量を制御する場合と比較して、現像ローラ３４２上の現像剤の量を精度良く調整することができる。このため、静電潜像に供給される現像剤量が適切でないことに伴う画質の低下を防止することができる。

［実験例］
以下に、図６に図２の現像装置を有する画像形成装置における実験結果を示す。
なお、この実験では直径が６０ｃｍの感光体ドラム及び直径が２０ｃｍの現像ローラを用いた。また、図６の実験結果におけるトナーの「ＮＥＷ」は新しいトナーを用いたことを意味し、「劣化」はカバレッジ（用紙面積に対する印字面積の割合）５％でかつ５０００枚相当の劣化を与えた現像剤を用いたことを意味している。そして、「トナー帯電量」は現像剤のＴ／Ｃ（キャリアに対するトナーの割合）を変化させることで変化させている。さらに判定の部分における「○」は測定値が狙いの付着量から±０．５ｇ／ｍ^２以内の場合を意味している。そして、「ハイブリッド」は、図２の構成のように、現像装置内から感光体ドラムに供給された現像剤のうち画像形成動作の後に感光体ドラムに残留した現像剤を再び現像装置に戻し、再度画像形成動作に用いるようにした現像装置を有する画像形成装置を意味している。

実験例１では、図２のような構成の現像装置３４に新しいトナーを用いて実験したものである。この実験例ではトナー帯電量が２０μＣ／ｇであり、現像ローラ上に６ｇ／ｍ^２のトナーを付着させることを狙った場合である。この実験結果が示すように現像ローラ３４２上に約６ｇ／ｍ^２のトナーを付着させることができ、ほぼ狙い通りのトナー量を現像ローラ３４２に付着させることができた。実験例２はトナー帯電量以外の条件が実験例１と同様の条件で行った実験であり、トナー帯電量は２５μＣ／ｇに設定している。この実験例２においてもほぼ狙い通りの量のトナーを現像ローラ３４２に付着させることが出来た。

実験例３は、トナー帯電量及び狙いの付着量以外の条件は実験例１と同じ条件で行っており、トナー帯電量を４０μＣ／ｇ、狙いの付着量を５ｇ／ｍ^２としたものである。実験例３では４．８ｇ／ｍ^２のトナーを現像ローラ３４２に付着させることができ、ほぼ狙い通りのトナー量を付着させることができた。

実験例４は、トナー帯電量及び狙いの付着量以外の条件は実験例１と同じ条件で行っており、トナー帯電量を３０μＣ／ｇ、狙いの付着量を７ｇ／ｍ^２としたものである。実験例４では７．３ｇ／ｍ^２のトナーを現像ローラ３４２に付着させることができ、ほぼ狙い通りのトナー量を付着させることができた。実験例５は、劣化したトナーを用いた点、トナー帯電量及び狙いの付着量以外の条件は実験例１と同じ条件で行っており、トナー帯電量を３０μＣ／ｇ、狙いの付着量を５ｇ／ｍ^２としたものである。実験例５では４．７ｇ／ｍ^２のトナーを現像ローラ３４２に付着させることができ、ほぼ狙い通りのトナー量を付着させることができた。実験例６は、トナー帯電量及び狙いの付着量以外の条件は実験例１と同じ条件で行っており、トナー帯電量を３０μＣ／ｇ、狙いの付着量を５ｇ／ｍ^２としたものである。実験例６では５．１ｇ／ｍ^２のトナーを現像ローラ３４２に付着させることができ、ほぼ狙い通りのトナー量を付着させることができた。

ここで、比較例としてトナーの表面電位又は反射濃度のみに基づいて現像剤量を調整した場合の例を示す。
比較例１では図２に示すような現像装置３４に新しいトナーを用いており、トナー帯電量を４０μＣ／ｇであり、現像ローラ３４２上に６ｇ／ｍ^２のトナーを付着させることを狙った場合である。また、この比較例１では、トナーの表面電位のみに基づいて現像剤量を調整している。比較例１では約３ｇ／ｍ^２のトナーが現像ローラ３４２に付着した。この比較例１では狙いのトナー付着量に比べ、実際の付着量は約半分であり、狙い通りの付着量とは言えない。比較例２では劣化したトナーを用いたこと以外の条件は比較例１と同様の条件で行った実験である。比較例２では約４．２ｇ／ｍ^２のトナーが現像ローラ３４２に付着した。この比較例２では狙いのトナー付着量に比べ、実際の付着量は非常に少なく、狙い通りの付着量とは言えない。比較例３では表面電位ではなく反射濃度のみに基づいて現像剤量を制御するようにしたこと及びトナー帯電量以外の条件は比較例１と同様の条件で行った実験例である。比較例３ではトナー付着量を正確に測定することは出来ず、狙い通りの付着量を現像ローラ３４２に付着させることが出来たとは言えない。

次に、図７に図９の現像装置を有する画像形成装置における実験結果を示す。すなわち、現像ローラ上の現像剤量をセンサによって検出した実験例について説明する。なお、この実験では直径が６０ｃｍの感光体ドラム及び直径が２０ｃｍの現像ローラを用いた。また、図７における「ＮＥＷ」などの用語は図６の用語と同じ意味である。

実験例７では、図９の構成の現像装置３４に新しいトナーを用いて実験したものである。この実験例７ではトナー帯電量が２０μＣ／ｇであり、現像ローラ３４２上に６ｇ／ｍ^２のトナーを付着させることを狙った実験である。この実験結果が示すように現像ローラ３４２上に約５．８ｇ／ｍ^２のトナーを付着させることができ、ほぼ狙い通りのトナー量を現像ローラ３４２に付着させることが出来た。実験例８はトナー帯電量以外の条件が実験例７と同様の条件において行った実験であり、トナー帯電量は２５μＣ／ｇに設定している。この実験例８においてもほぼ狙い通りの量のトナーを現像ローラ３４２に付着させることが出来た。実験例９は、トナー帯電量及び狙いの付着量以外の条件は実験例７と同じ条件で行っており、トナー帯電量を４０μＣ／ｇ、狙いの付着量を５ｇ／ｍ^２としたものである。実験例９では４．９ｇ／ｍ^２のトナーを現像ローラ３４２に付着させることができ、ほぼ狙い通りのトナー量を付着させることができた。

ここで、比較例としてトナーの表面電位又は反射濃度のみに基づいて現像剤量を調整した場合の例を示す。

比較例４では図９に示す現像装置に新しいトナーを用いており、トナー帯電量を４０μＣ／ｇであり、現像ローラ３４２上に７ｇ／ｍ^２のトナーを付着させることを狙った場合である。また、この比較例４では、トナーの表面電位のみに基づいて現像剤量を調整している。比較例４では約４ｇ／ｍ^２のトナーが現像ローラ３４２に付着した。この比較例４では狙いのトナー付着量に比べ、実際の付着量は非常に少なく、狙い通りの付着量とは言えない。比較例５では劣化したトナーを用いたこと及び狙いの付着量以外の条件は比較例４と同様の条件で行った例である。比較例５における狙いの付着量は約４ｇ／ｍ^２である。比較例５では約３．８ｇ／ｍ^２のトナーが現像ローラ３４２に付着した。この比較例５では狙いのトナー付着量に比べ、実際の付着量は非常に少なく、狙い通りの付着量とは言えない。比較例６では表面電位ではなく反射濃度のみに基づいて現像剤量を制御するようにしたこと及びトナー帯電量以外は比較例４と同様の条件で行った実験例である。比較例６ではトナー付着量を正確に測定することは出来ず、狙い通りの付着量を現像ローラ３４２に付着させることが出来たとは言えない。

以上より、本発明を用いることで精度良くトナーを現像ローラ３４２上に付着させることができることがわかる。

〔他の実施形態〕
（Ａ）上記実施形態では、図２に示すように、感光体ドラム３１上のトナーの反射濃度及び表面電位を検出するようにしたが、本発明ではこれに限らずに、図８に示すように転写ベルト４１上のトナーの反射濃度及び表面電位を検出するようにしても良い。また、図９に示すように、現像ローラ３４２上のトナーの反射濃度及び表面電位を直接測定しても良い。

なお、上記実施形態の場合を含め現像ローラ３４２以外の転写ベルト４１や感光体ドラム３１上の現像剤の反射濃度及び表面電位を検出する場合には、感光体ドラム３１の回転速度と現像ローラ３４２の回転速度との関係に留意する必要がある。すなわち、例えば現像ローラ３４２の回転速度の２／３の回転速度で感光体ドラム３１が回転する場合には、現像ローラ３４２に付着する現像剤の層厚に対して感光体ドラム３１上の現像剤の層厚が３／２になる。このため、このような場合には、この点を考慮して図４及び図５の関係を適用する必要がある。なお、上記実施形態や実験例ではこの点を考慮した現像ローラ３４２上の現像剤の層厚などの値を示している。

（Ｂ）上記実施形態では、上記実施形態ではタンデム方式の現像装置を用いたが、本発明はこれに限らずに、現像装置３４を１つの感光体ドラム３１の周りに並べて配置した構成や現像装置３４が１つのモノクロ形式などであっても良い。

（Ｃ）また、上記実施形態では、複合機１について説明したが、本発明はこれに限らずに、複写機やコピー機などであっても良い。

（Ｄ）上記実施形態では、感光体ドラム３１の近傍にセンサを設け、感光体ドラム３１上の現像剤について図５に示す関係を予め実験的に求めたが、本発明はこれに限らず、構成が本発明の構成と異なれば、その構成に応じて図５の関係を実験的に求める必要がある。

例えば、現像ローラの近傍にセンサを設けて、現像ローラ上の現像剤の表面電位などを検出する構成の場合には、現像ローラを用いて実験的に図５の関係に相当する関係を検出する必要がある。転写ベルトを用いる場合にも同様にして図５に相当する関係を予め実験的に求める必要がある。

これは、誘電率などの図５に相当する関係に影響を与えるパラメータや環境などがその部材ごとに異なるためであり、実際に用いる部材に基づいて予め実験的に図５に相当する関係を求めておく必要がある。

１ 複合機（画像形成装置）
９ 現像剤量調整装置
３１ 感光体ドラム（像担持体）
３４ 現像装置
９１ 記憶部（記憶手段）
９２ 表面電位検出部（表面電位検出手段）
９３ 反射濃度検出部（反射濃度検出手段）
９４ 第１算出部（第１算出手段）
９５ 第２算出部（第２算出手段）
９６ 搬送量調整部（搬送量調整手段）
３４２ 現像ローラ
３４３ａ ローラ部材
３４３ｂ スリーブ

Claims (9)

1. 画像形成装置の像担持体に現像剤を供給可能な現像ローラ上の現像剤の量を調整する現像剤量調整装置であって、
   前記現像ローラによって搬送される現像剤の表面電位を検出する表面電位検出手段と、
   前記現像ローラによって搬送される現像剤の反射濃度を検出する反射濃度検出手段と、
   前記表面電位検出手段によって検出された表面電位と、前記反射濃度検出手段によって検出された反射濃度とに基づいて前記現像ローラ上の現像剤の量を調整する搬送量調整手段と、
   を備えた現像剤量調整装置。
2. 前記現像ローラによって搬送される現像剤の表面電位と前記現像ローラによって搬送される現像剤量との第１関係及び前記現像ローラによって搬送される現像剤量と前記反射濃度との第２関係を記憶可能な記憶手段と、
   前記第２関係に基づいて前記反射濃度から前記現像ローラ上の現像剤量を算出する第１算出手段と、
   前記第１算出手段によって算出された前記現像ローラ上の現像剤量と前記表面電位検出手段によって検出された表面電位とに基づいて前記第１関係を算出する第２算出手段と、をさらに備えた、
   請求項１に記載の現像剤量調整装置。
3. 前記第１算出手段は所定の反射濃度以下の濃度における前記現像ローラによって搬送される現像剤量を算出する、
   請求項２に記載の現像剤量調整装置。
4. 前記画像形成装置は、前記現像ローラに現像剤を供給するための供給部材と、前記現像ローラと前記供給部材とに電圧を印加する電圧印加装置とを有し、
   前記搬送量調整手段は前記記憶手段に記憶された前記第１関係に基づいて前記電圧印加装置を制御する、
   請求項２又は３に記載の現像剤量調整装置。
5. 前記表面電位検出手段は、前記現像ローラによって搬送される現像剤の表面電位を前記現像ローラから前記像担持体に搬送された現像剤から検出し、
   前記反射濃度検出手段は、前記現像ローラによって搬送される現像剤の反射濃度を前記現像ローラから前記像担持体に搬送された現像剤から検出する、
   請求項１から４のいずれかに記載の現像剤量調整装置。
6. 前記画像形成装置は、前記像担持体から画像を一時的担持し、用紙に画像を転写する転写部材をさらに有し、
   前記表面電位検出手段は、前記現像ローラによって搬送される現像剤の表面電位を前記転写部材に一時的に担持される現像剤から検出し、
   前記反射濃度検出手段は、前記現像ローラによって搬送される現像剤の反射濃度を前記転写部材に一時的に担持される現像剤から検出する、
   請求項１から４のいずれかに記載の現像剤量調整装置。
7. 前記表面電位検出手段は、前記現像ローラによって搬送される現像剤の表面電位を前記現像ローラ上の現像剤から検出し、
   前記反射濃度検出手段は、前記現像ローラによって搬送される現像剤の反射濃度を前記現像ローラ上の現像剤から検出する、
   請求項１から４のいずれかに記載の現像剤量調整装置。
8. 画像情報に基づいて表面に静電潜像が形成される前記像担持体と、
   前記像担持体に現像剤を供給可能であり、前記像担持体に対向するように配置された前記現像ローラを有する現像装置と、
   前記現像ローラに電圧を印加可能な電圧印加装置と、
   請求項１から７に記載の現像剤量調整装置と、
   を備えた画像形成装置。
9. 前記現像装置は、
   内部にトナー及びキャリアを収納可能な現像剤収納部と、
   前記現像ローラに現像剤を供給し、内部に複数の磁極を有するマグローラと、前記マグローラを覆うように配置されたスリーブとを有する供給ローラをさらに有する、
   請求項８に記載の画像形成装置。

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