JP4385809B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式などによる複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリなどの画像形成装置およびその画像形成装置を用いて画像を形成する画像形成方法に関する。

電子写真方式あるいは静電記録方式などの画像形成装置においては、像担持体上に静電潜像を形成した後、その静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像手段が必要であるが、その現像手段の一つとして、トナーおよび磁性キャリアを含む二成分系現像剤を使用して現像ロール上に磁気ブラシを形成し、その磁気ブラシで像担持体上の静電潜像を現像する二成分磁気ブラシ現像法が広く知られている。

この二成分磁気ブラシ現像法では、トナーと磁性キャリアとを撹拌し摩擦することにより、各々を互いに異なる極性に帯電させ、帯電したトナーによって反対極性を持つ静電潜像を可視化するようになっている。

図７は、従来の二成分磁気ブラシ方式の現像装置の概略構成図である。

図７に示されるように、この二成分磁気ブラシ方式の現像装置８００は、現像剤を担持する現像ロール８１４と、現像剤を収容する長尺の現像容器８０６とが備えられており、この現像容器８０６は隔壁８０３によって撹拌室８０４および現像室８０５の２室に区画されている。撹拌室８０４および現像室８０５にはそれぞれ所定方向に回転する攪拌搬送部材８１１，８１２が備えられている。これら攪拌搬送部材８１１，８１２には、現像装置８００の長手方向に延びた回転軸８１１ａ，８１２ａに、長手方向に所定間隔を保ちながら螺旋状につながった撹拌搬送スクリュ８１１ｂ、搬送スクリュ８１２ｂが取り付けられている。

現像室８０５の現像ロール８１４側には長手方向にのびる開口部が設けてあり、その開口部に対向する位置に、像担持体１１と微小間隔をおいて配備された現像ロール８１４が対向して配置されている。現像ロール８１４は内部に固定磁石が配備され。その外側に、所定方向に回転する現像スリーブが配備されている。また、その現像スリーブ表面に現像剤の薄層を形成するための層規制ブレード８１５が現像ロール８１４に対して所定間隔を隔てて配置されている。

現像容器８０６内にはトナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が収容されており、現像によって消費されたトナーに見合った量のトナーが、補給用トナーの収容されているトナー貯蔵室８２３から撹拌室８０４の一方の端部に補給される。補給されたトナーは、撹拌室８０４内の攪拌搬送部材８１１の撹拌搬送スクリュ８１１ｂによって現像容器８０６内の現像剤と混合され攪拌され摩擦により帯電されながら矢印Ａ方向に搬送される。隔壁８０３の長手方向の両端部には撹拌室８０４と現像室８０５とを連通させる開口８０３ａ，８０３ｂが設けられており、これらの開口８０３ａ，８０３ｂで撹拌室８０４と現像室８０５との間の現像剤の受け渡しが行われる。現像室８０５内に送り込まれた現像剤は搬送スクリュ８１２ｂにより撹拌室８０４とは逆方向に搬送されながら、現像室８０５の開口部から層規制ブレード８１５を経て現像ロール８１４に供給されるようになっている。

このような構成の現像装置を備えた画像形成装置において、画質の良い出力画像を安定して形成するためには、現像容器内の二成分現像剤中のトナー濃度を一定に管理することが極めて重要であり、そのため、従来から、現像剤中のトナー濃度を検知し、トナー濃度を所望の値に管理するための様々な方式が提案されている。

例えば、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤の透磁率を磁気センサによって測定し、予め求めておいた磁気センサの出力値と現像剤中のトナーの量の実測値との関係に基づき、その磁気センサの出力値から現像剤中のトナー濃度を推定するという方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平０４−０２４６５１号公報（第１−２頁、図３）

しかし、一般に、二成分現像剤には、画像の光沢度を向上させるためにワックスを含有させたトナーが用いられており、ワックスのために凝集性や流動性が低くなり、現像装置内で現像剤が凝集しやすいという問題がある。そこで、凝集性や流動性を改善するためにトナーには外添剤を添加することが広く行われているが、外添剤により凝集性や流動性が改善されたとしても、低濃度の画像出力を継続していると、現像容器中のトナーは少ししか消費されないために、トナーは現像容器内に長く滞留し攪拌によるストレスを強く受けることになる。強いストレスを受けたトナーは外添剤の遊離や埋没のために凝集性や流動性が低下して外添剤のない状態に近づき、極めて凝集しやすくなり、夜間などの画像形成装置の停止中に現像容器内で現像剤が凝集してしまうことがある。この現象は高温多湿の環境下において特に発生しやすい。

図７を参照して説明した現像装置８００の、例えば、撹拌室８０４の外側にトナー濃度検知センサを配備した場合、撹拌室８０４内の、トナー濃度検知センサ直前の部分で凝集した現像剤は、現像装置８００が再起動した時に撹拌搬送スクリュ８１１ｂによって清掃される必要があるが、実際上は凝集した現像剤をすべて清掃することは極めて難しい。

通常は、撹拌搬送スクリュ８１１ｂとトナー濃度センサの間にある程度の隙間が形成されるような設計が行われるが、凝集性や流動性の低下した現像剤がこの隙間で凝集した場合は、その凝集した現像剤は粉砕することができない状態になってしまう。凝集した現像剤は凝集時のトナー濃度のままその場所に停滞し、トナー濃度検知センサ８１３には、実際に撹拌室内を搬送される現像剤ではなく、凝集し停滞した現像剤のトナー濃度を検知してしまう。また、攪拌搬送部材の停止位置によっては、現像剤量が大きく変化する為、正確な濃度測定ができなかった。

従って、例えば画像出力を続けたことにより現像剤中のトナー濃度が低下してきた場合にも、トナー濃度検知センサは現像容器内を循環している現像剤のトナー濃度ではなく、凝集した現像剤のトナー濃度を検知しているので、トナー濃度の低下を検出することができず、本来ならばトナーを補給をしなければならない状態であるにもかかわらず、トナーは補給されない。従って、現像剤中のトナー量減少による画像劣化、画像濃度薄、またはトナー帯電量増加による画像濃度薄などのトラブルを発生するという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、現像剤中のトナー濃度を正確に検知することにより常に高画質の画像を形成することのできる画像形成装置およびその画像形成装置を用いて画像を形成する画像形成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、
所定の像担持体に形成された静電潜像を、トナーおよびキャリアを含む現像剤を内部に保持した現像装置を用いてその現像剤中のトナーで現像してその像担持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を最終的に所定の記録媒体上に転写および定着することによりその記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
上記現像装置が、
上記現像剤を収容する長尺の現像容器と、
上記現像容器内で所定方向に回転自在に配備されたものであって、上記現像容器の長手方向に延びた回転軸、その回転軸の周面でその回転軸を中心に、その長手方向に延びる羽根を有する撹拌搬送部材と、
上記撹拌室の底部に配備され、上記撹拌室内の、上記撹拌搬送部材が回転することにより上記羽根が通過する通過領域内の所定検出領域に存在する現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検出センサと、
上記撹拌搬送部材の回転を停止させる制御部とを備え、
上記制御部が、上記撹拌搬送部材の回転を停止させるにあたり、上記撹拌搬送部材により移動される現像剤が上記所定検出領域を覆うように、上記撹拌搬送部材の回転を停止させるものであることを特徴とする。

なお、ここにいう羽根とは、上記現像容器の長手方向に所定間隔を保ちながら螺旋状につながったものであってもよいし、上記現像容器の長手方向に向かって直線状に延びたものであってもよい。

本発明の画像形成装置によれば、制御部により、撹拌搬送部材の停止位置を、現像剤が所定検出領域を覆う位置に制御することにより、画像形成装置の再起動時に、トナー濃度検知センサの前面で凝集した現像剤が撹拌搬送部材の回転によって取り除かれるので、トナー濃度検知センサは現像容器内を循環している現像剤のトナー濃度を常に正確に検知することができるようになり、高画質の画像を形成することが可能となる。また、現像剤を確実に測定できるため、正確なトナー濃度を測定することができる。

また、上記目的を達成する本発明の画像形成方法は、
所定の像担持体に形成された静電潜像を、トナーおよびキャリアを含む現像剤を内部に保持した現像装置を用いてその現像剤中のトナーで現像してその像担持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を最終的に所定の記録媒体上に転写および定着することによりその記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成方法において、
上記現像装置が、
上記現像剤を収容する長尺の現像容器と、
上記現像容器内で所定方向に回転自在に配備されたものであって、上記現像容器の長手方向に延びた回転軸、その回転軸の周面でその回転軸を中心に、その長手方向に延びる羽根を有する撹拌搬送部材と、
上記撹拌室の底部に配備され、上記撹拌室内の、上記撹拌搬送部材が回転することにより上記羽根が通過する通過領域内の所定検出領域に存在する現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検出センサと、
上記撹拌搬送部材の回転を停止させる制御部とを備え、
上記制御部が、上記撹拌搬送部材の回転を停止させるにあたり、上記撹拌搬送部材により移動される現像剤が上記所定検出領域を覆うように、上記撹拌搬送部材の回転を停止してなることを特徴とする。

本発明の画像形成方法によれば、制御部により、撹拌搬送部材の停止位置を、現像剤が所定検出領域を覆う位置に制御することにより、画像形成装置の再起動時に、トナー濃度検知センサの前面で凝集した現像剤が撹拌搬送部材の回転によって取り除かれるので、トナー濃度検知センサは現像容器内を循環している現像剤のトナー濃度を常に正確に検知することができるようになり、高画質の画像を形成することが可能となる。また、現像剤を確実に測定できるため、正確なトナー濃度を測定することができる。

以上説明したように、本発明の画像形成装置および画像形成方法によれば、上記制御部による撹拌搬送部材の停止位置の制御により、再起動時のトナー濃度の誤検知を確実に防止できるので、常に高画質の画像を形成することのできる画像形成装置および画像形成方法を実現することができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態に係る現像装置を適用したタンデム型のフルカラープリンタを示す図である。

図１において、このタンデム型フルカラープリンタの本体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、プリントヘッドデバイス０２の４つの感光体ドラム（像担持体）１１，１２，１３，１４に画像露光を施す露光装置であるＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）０３と、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つのトナーボックス０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｋ，０４Ｃと、プリントヘッドデバイス０２に記録媒体としての転写用紙Ｐを供給する給紙カセット０５と、プリントヘッドデバイス０２からトナー像が転写された転写用紙Ｐに対して、定着処理を施す定着装置７０と、定着装置７０によって片面に画像が定着された転写用紙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の外部から所望の転写用紙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、画像信号に画像処理を施す画像処理回路などからなるコントローラ０９と、高圧電源回路などからなる電気回路１０とが設けられている。さらに、プリンタ本体０１の上部には、画像が形成された転写用紙Ｐが排出される排出トイレＴが一体的に配備されている。

なお、上記プリントヘッドデバイス０２は、上記の感光体ドラム１１，１２，１３，１４のほかに、現像装置４１，４２，４３，４４、一次中間転写ドラム５１，５２、二次中間転写ドラム５３、最終転写ロール６０などを備えている。

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）、マジェンタ（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２は、図１に示したフルカラープリンタのプリントヘッドデバイスおよびＲＯＳを示す図である。

なお、図２中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。

プリントヘッドデバイス０２は、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）用の各感光体ドラム（像但持体）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、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（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（図１参照）と、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）、マジェンタ（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に接触する中間転写体としての第１の一次中間転写ドラム（像担持体）５１および他の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（像担持体）５２と、上記第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２に接触する中間転写体としての二次中間転写ドラム（像担持体）５３と、この二次中間転写ドラム５３に接触する最終転写ロール（転写電界付与回転体）６０とで、その主要部が構成されている。

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配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム５１および第２の一次中間転写ドラム５２は、各回転軸が感光体ドラム１１，１２，１３，１４の回転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５３は、その感光体ドラム１１，１２，１３，１４と回転軸が平行となるように配置されている。

各色毎の画像情報に応じた信号は、電気回路１０（図１参照）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）、マジェンタ（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。

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、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の回転速度で回転駆動される。感光体ドラム１１，１２，１３，１４の表面は、図２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−１０００ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば、約−５００Ｖ程度に帯電される。

なお、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などが挙げられるが、どのタイプのものを用いてもよい。本実施形態では、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、本実施形態では、ＤＣのみを印加する帯電方式をとっているが、ＡＣとＤＣとを重畳させた電圧を印加する帯電方式を用いてもよい。

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）、マジェンタ（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、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が各感光体ドラム上に形成される。感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、ＲＯＳ０３により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、１００Ｖ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）、マジェンタ（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）、マジェンタ（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。

本実施形態では、現像装置４１，４２，４３，４４として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、本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。

現像装置４１，４２，４３，４４には、それぞれイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）色のトナーと磁性キャリアからなる現像剤が充填されており、それらの現像剤を担持して各感光体ドラムに供給する現像ロール４０３、現像剤を撹拌しながら搬送し現像ロール４０３に供給する撹拌搬送部材４０１、４０２、現像ロール４０３上に形成される現像剤層の層厚を規制する層規制ブレード４１５などがそれぞれ備えられている。

これらの各現像装置の詳細については後述する。

次に、各感光体ドラム１１，１２，１３，１４上に形成されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（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５１および第２の一次中間転写ドラム５２上に、静電的に二次転写される。感光体ドラム１１，１２上に形成されたイエロー（Ｙ）およびマジェンタ（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５２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５１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１１，１２の双方から転写された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５２上にも、感光体ドラム１３，１４から同様な単色像および二重色像が形成される。

第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２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、＋２５０Ｖ〜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。この雰囲気温度・湿度は、雰囲気温度・湿度によって抵抗値が変化する特性を持つ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−２０μＣ／ｇ〜−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および第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位は、＋４００Ｖ程度であることが望ましい。

本実施形態で用いる第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２は、例えば、外径が６０ｍｍに形成され、抵抗値は１０⁸Ω程度に設定される。第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２は、単層、あるいは複数層からなる、表面が弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的には、鉄やアルミニウムなど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などで代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０²Ω〜１０³Ω）が、厚さ０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度に設けられている。

更に、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２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３μｍ〜１００μｍの高離型層（ρｖ＝１０¹¹Ω・ｃｍ〜１０¹³Ω・ｃｍ）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。第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２全体の硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度で２０°〜９０°程度の弾性を有している。ここで重要なのは、高離型層の抵抗値と表面の離型性であり、の抵抗値がＲ＝１０⁵Ω〜１０⁹Ω程度で、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および第２の一次中間転写ドラム５１，５２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５３上に静電的に三次転写される。従って、二次中間転写ドラム５３上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）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。

図２において、第１の一次中間転写ドラム５１上には、先ず、マジェンタ色のトナー像がマジェンタ用の感光体ドラム１２から転写され、イエロー色のトナー像がイエロー用の感光体ドラム１１から転写され、先に転写されたマジェンタ色のトナー像の上に重ね合わされて転写される。また、第２の一次中間転写ドラム５２上には、先ず、シアン色のトナー像がシアン用の感光体ドラム１４から転写され、次に、ブラック色のトナー像がブラック用の感光体ドラム１３から、先に転写されたシアン色のトナー像の上に重ね合わされて転写される。

第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２上に形成されたトナー像は、二次中間転写ドラム５３に対して、第１の一次中間転写ドラム５１から、イエロー、マジェンタの順で転写された後、第２の一次中間転写ドラム５２から、ブラック、シアンの順で転写される。

この二次中間転写ドラム５３上に、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２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、＋６００Ｖ〜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５１および第２の一次中間転写ドラム５２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。また、転写に必要なのは、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２と二次中間転写ドラム５３との間の電位差であるので、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２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−２０μＣ／ｇ〜−３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位が４００Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム５３の表面電位は＋８００Ｖ程度に設定することが望ましい。つまり、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２と二次中間転写ドラム５３との間の電位差は＋４００Ｖ程度に設定することが望ましい。

本実施形態で用いる二次中間転写ドラム５３は、例えば、外径が第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２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５３も、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的には鉄やアルミニウムなど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などで代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０²Ω〜１０³Ω）が、厚さ０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム５３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３μｍ〜１００μｍの高離型層（ρｖ＝１０¹¹Ω・ｃｍ〜１０¹³Ω・ｃｍ）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。二次中間転写ドラム５３全体の硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度で２０°〜９０°程度の弾性を有している。ここで、二次中間転写ドラム５３の抵抗値は、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２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５３が第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２を帯電してしまい、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２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５３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、約＋２０００Ｖ程度の転写電圧が印加された最終転写ロール６０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、図示しない紙送り工程を経て、二次中間転写ドラム５３と最終転写ロール６０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７０によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。

転写電界付与ロールとしての最終転写ロール６０は、弾性を有する円筒状回転体であり、二次中間転写ドラム５３からギアを介して駆動力を伝達されるか、もしくは二次中間転写ドラム５３との摩擦駆動力による従動により回転駆動される。

なお、上記二次中間転写ドラム５３と最終転写ロール６０との転写ニッブ部における転写の後、二次中間転写ドラム５３上に残留したトナーは、クリーナ６２により静電的、あるいは物理的に除去される。クリーナ６２は、回転円筒状でρｖ＝１０²Ω・ｃｍ〜１０³Ω・ｃｍ程度の抵抗を有する導電性ロールである。印加電圧は＋１２００Ｖ程度であり、残留トナーを静電的に吸着、除去する。

同様に、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２にもクリーナ６３，６４が設けられており、印加電圧は＋８００Ｖ程度であり、第１および第２の一次中間転写ドラム５１，５２と二次中間転写ドラム５３との間で行われる二次転写後の残留トナーを静電的、かつ物理的な回転摺擦力で除去する。クリーナ６３，６４の材質は、クリーナ６２と同様、回転円筒状でρｖ＝１０²Ω・ｃｍ〜１０³Ω・ｃｍ程度の抵抗を有する導電性ロールである。

次に、本実施形態の画像形成装置に備えられる現像装置について説明する。

図３は、本実施形態の画像形成装置に用いられる現像装置の概略構成図である。

図３に示す現像装置４００は、図１および図２に示した本実施形態の画像形成装置に用いられる二成分磁気ブラシ現像方式の現像装置であり、磁気ブラシ状の現像剤を表面に担持する現像ロール４０３と、隔壁４０８によって撹拌室４０４および現像室４０５の２室に区画された、現像剤を収容する長尺の現像容器４０６とを備えており、撹拌室４０４と現像室４０５にはそれぞれ所定方向に回転自在な第１および第２の攪拌搬送部材４１１，４１２が備えられている。

これら第１および第２の攪拌搬送部材４１１，４１２は、それぞれ、現像容器４０６の長手方向に延びた回転軸４１１ａ，４１２ａ、それら回転軸４１１ａ，４１２ａの周面でそれら回転軸４１１ａ，４１２ａを中心に、長手方向に所定間隔を保ちながら螺旋状につながった撹拌搬送スクリュ４１１ｂ，４１２ｂを有している。
さらに、撹拌室４０４側の第１の攪拌搬送部材４１１は、回転軸４１１ａ周面の、撹拌搬送スクリュ４１１ｂの間隔部分に設けられた、長手方向に向かって直線状に延びる現像剤攪拌搬送部材４１１ｃを有している。

また、撹拌室４０４の底部には、撹拌室４０４内の第１の攪拌搬送部材４１１が回転することにより現像剤攪拌搬送部材４１１ｃが通過する通過領域４２０＿２内の所定検出領域４２０（図５参照）に存在する現像剤中のトナー濃度を測定するトナー濃度検知センサ４１３が備えられている。

このトナー濃度検知センサ４１３としては、例えば、磁気ブリッジ方式のトナー濃度検出センサ、または、光反射率方式のトナー濃度検出センサなどを用いることができる。

なお、本実施形態における撹拌搬送スクリュ４１１ｂおよび現像剤攪拌搬送部材４１１ｃは、本発明にいう羽根に相当するものである。

現像室４０５の開口部には、所定方向に回転する像担持体１１と微小間隔をおいて、所定方向に回転する現像ロール４０３が対向配置されている。現像ロール４０３の内部には磁石が固定配置されており、その周囲に現像スリーブが回転自在に配置されている。また、現像ロール４０３表面に現像剤の薄層を形成するための層規制ブレード４１５が現像ロール４０３に対して所定間隔をおいて配置されている。

現像容器４０６に隣接する位置には、現像容器４０６内に新たなトナーを供給するためのトナー供給制御部４２４およびトナー貯蔵室４２３が配備されている。

現像容器４０６の撹拌室４０４内および現像室４０５内にはトナーと磁性キャリアが混合された現像剤が収容されており、現像によって消費されたトナーに見合った量のトナーが、トナー供給制御部４２４によってトナー貯蔵室４２３から撹拌室４０４に補給されることにより現像容器４０６内の現像剤のトナー濃度（トナーと磁性キャリアの混合比）は一定に保たれるようになっている。

撹拌室４０４に補給されたトナーは、第１の攪拌搬送部材４１１の撹拌搬送スクリュ４１１ｂによって現像容器４０６中の現像剤と混合され攪拌されることによりトナーは帯電されながら矢印Ｂ方向に搬送される。隔壁４０８の、現像容器長手方向の両端部には撹拌室４０４と現像室４０５とを連通する開口４０８ａ，４０８ｂが設けられており、これらの開口４０８ａ，４０８ｂを介して現像剤の受け渡しが行われ、現像剤は撹拌室４０４と現像室４０５との間を循環するようになっている。

撹拌室４０４内を矢印Ｂ方向に搬送された現像剤は、開口４０８ａにおいて現像室４０５に受け渡され、第２の攪拌搬送部材４１２の撹拌搬送スクリュ４１２ｂにより攪拌されながら撹拌室４０４における搬送方向とは逆方向の矢印Ｃ方向に搬送されるが、現像室４０５内を搬送される現像剤は、現像室４０５の現像ロール４０３側に開口した開口部から少量づつ現像ロール４０３に供給され、層規制ブレード４１５によって現像ロール４０３上に所定層厚の現像剤層が形成されるようになっている。

本実施形態の撹拌搬送スクリュ４１１ｂ（羽根）は、第１の攪拌搬送部材４１１が回転することにより撹拌搬送スクリュ４１１ｂが通過する通過領域４２０＿１内で撹拌搬送スクリュ４１１ｂから撹拌搬送スクリュ４１１ｂの通過方向に広がる移動対象領域内に存在する現像剤を移動させる能力を有しており、また、現像剤攪拌搬送部材４１１ｃは、第１の攪拌搬送部材４１１が回転することにより現像剤攪拌搬送部材４１１ｃが通過する通過領域４２０＿２内で現像剤攪拌搬送部材４１１ｃから現像剤攪拌搬送部材４１１ｃの通過方向に広がる移動対象領域内に存在する現像剤を移動させる能力を有している。

また、本実施形態の現像装置４００は、第１の撹拌搬送部材４１１の回転を開始させたり停止させたりする制御部４３０を備えており、この制御部４３０は、上記のような能力を有する撹拌搬送スクリュ４１１ｂおよび現像剤攪拌搬送部材４１１ｃを備えた条件のもとで、第１の攪拌搬送部材４１１の回転を停止させるにあたり、停止させた第１の攪拌搬送部材４１１における上記移動対象領域および上記移動対象領域のうちのいずれか一方が所定検出領域４２０（図５参照）を覆うように、第１の攪拌搬送部材４１１の回転を停止させるように構成されている。上記の移動対象領域、および移動対象領域については図６を参照して詳細に説明する。

図４は、本実施形態の現像装置における第１の撹拌搬送部材を示す図である。

図４には、図３に示した現像装置４００における第１の撹拌搬送部材４１１の一部が示されている。

図４に示すように、この第１の撹拌搬送部材４１１には、その回転軸４１１ａを中心に矢印Ｂ方向に回転する、長手方向に螺旋状につながった撹拌搬送スクリュ４１１ｂが取り付けられており、また、撹拌室４０４の外側に配備されたトナー濃度検知センサ４１３（図３参照）に対向する、撹拌搬送スクリュ４１１ｂの頂部４１１ｄ間の間隔Ｌ２部分には、長手方向に向かって直線状に延びる長さＬ１の現像剤攪拌搬送部材４１１ｃが取り付けられている。

図５は、本実施形態の画像形成装置に用いられる現像装置の断面図である。

図５には、図３に示した現像装置４００のＡ−Ａ断面図が示されている。

図５に示すように、この現像装置４００は、像担持体１１上に形成された静電潜像を、トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤中のトナーで現像して像担持体１１上にトナー像を形成し、そのトナー像を最終的に所定の記録媒体上に転写および定着することにより記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置に用いられる現像装置であって、上記の現像剤を収容する長尺の現像容器４０６と、その現像剤を担持して像担持体１１上のトナー像に供給する現像スリーブおよび固定磁石よりなる現像ロール４０３と、現像容器４０６内で所定方向に回転自在に配備された、第１および第２の撹拌搬送部材４１１，４１２とを有している。

第１および第２の撹拌搬送部材４１１，４１２は、現像容器４０６の長手方向に延びた回転軸の周面で回転軸を中心に、長手方向に所定間隔を保ちながら螺旋状につながった撹拌搬送スクリュ４１１ｂ，４１２ｂを有しており、さらに、第１の撹拌搬送部材４１１は、回転軸４１１ａ周面の、撹拌搬送スクリュ４１１ｂの、長手方向に、対向する２つの頂部４１１ｄ間の間隔部分Ｌ２（図４参照）に設けられた、長手方向に向かって直線状に延びる現像剤攪拌搬送部材４１１ｃを有している。

この現像剤攪拌搬送部材４１１ｃと頂部４１１ｄとのなす角度は、現像剤攪拌搬送部材４１１ｃから頂部４１１ｄに向けて矢印Ｂ方向に２１０°回転した角度に設定されている。

さらに、この実施形態では、トナー濃度検出センサ４１３は、第１の撹拌搬送部材４１１の回転軸の垂直上方の０°の位置からに矢印Ｂ方向に２１０°回転した位置に設置されており、このトナー濃度検出センサ４１３は、第１の撹拌搬送部材４１１の回転に伴い現像剤攪拌搬送部材４１１ｃが通過する通過領域４２０＿２（図３参照）内の所定検出領域４２１、すなわち、回転軸４１１ａを中心として反時計回りに角度Ａ１から角度Ａ２までの領域４２１内に存在する現像剤中のトナー濃度を検出するようになっている。

ここで、図３に示した制御部４３０が、第１の撹拌搬送部材４１１の回転の開始および停止の制御を行うのに必要なパラメータである移動対象領域および移動対象領域について以下に実施例を参照しながら説明する。

図５に示すように、この実施形態では、第１の撹拌搬送部材４１１の現像剤攪拌搬送部材４１１ｃは、図面に向かって反時計方向（矢印Ｂ方向）に回転するものとし、第１の撹拌搬送部材４１１の停止位置を、第１の撹拌搬送部材４１１の回転軸の垂直上方の０°の位置から矢印Ｂ方向への回転角度で表している。

以上の条件のもとで、撹拌室４０４内の現像剤の界面の位置を角度Ｘ１°とし、現像剤攪拌搬送部材４１１ｃの停止位置を角度Ｘ２°とし、撹拌搬送スクリュ４１１ｂの頂部４１１ｄの停止位置を角度Ｘ３°としたときに、上記角度Ａ１°、角度Ａ２°、角度Ｘ１°、角度Ｘ２°、および角度Ｘ３°の間に、下記式（１）なる関係が成り立ち、かつ、下記式（２）なる関係または下記式（３）なる関係のうちの少なくともいずれか一方の関係が成り立つように第１の攪拌搬送部材４１１の停止位置を角度Ｘ２°に制御する。

このように第１の攪拌搬送部材４１１の停止位置を制御することによって、この画像形成装置が再起動した時に、現像装置４００のトナー濃度検知センサ４１３に対向する位置に存在する、凝集した現像剤を現像剤攪拌搬送部材４１１ｃまたは撹拌搬送スクリュ４１１ｂのうちの少なくともいずれか一方で除去することができるので、常に正確で安定したトナー濃度検知結果を得ることができる。

Ｘ１≧Ａ２ … （１）
Ｘ２≦Ａ１ … （２）
Ｘ３≦Ａ１ … （３）
次に、富士ゼロックス社製Ｄｏｃｕｃｅｎｔｒｅ Ｃｏｌｏｒ ４００を改造した画像形成装置を用いて行ったテスト結果を実施例として説明する。

図６は、本発明の実施例における第１の撹拌搬送部材の停止位置を示す図である。

図６（ａ）〜図６（ｅ）に、本発明の実施例における第１の撹拌搬送部材の種々の停止位置を示す。

なお、この実施例では、第１の撹拌搬送部材の撹拌搬送スクリュ４１１ｂの山の頂点の停止位置：角度Ｘ３は、現像剤攪拌搬送部材４１１ｃの停止位置：Ｘ２に対して矢印Ｂ方向に２１０°だけ回転した位置に取り付けられている。

また、トナー濃度検知センサ４１３は、現像容器４０６に対して、垂直上方０°の位置から矢印Ｂ方向に２１０°だけ回転したＡ１の位置に配備されている。

上記の条件のもとで、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、現像剤攪拌搬送部材４１１ｃの停止位置角度Ｘ２を０°、１８０°、２１０°として、１０００枚の印字試験を実施した後、トナー濃度検知センサ４１３から得られたトナー濃度（％）と、現像スリーブ上の実際のトナー濃度測定値（％）とを調査した。同時に最終的に得られた画像についての画質評価も実施した。

評価の結果を表１に示す。

表１に示すように、現像剤攪拌搬送部材４１１ｃの停止位置角度Ｘ２を０°とした実施例１、現像剤攪拌搬送部材４１１ｃの停止位置角度Ｘ２を１８０°とした実施例２、および現像剤攪拌搬送部材４１１ｃの停止位置角度Ｘ２を２１０°とした実施例３では、トナー濃度検知センサによるトナー濃度と現像スリーブ上の実トナー濃度は一致しており、１０００枚印字試験後の出力画像の画質も全て良好であった。

次に、比較例１として、現像剤攪拌搬送部材４１１ｃの停止位置角度Ｘ２を９０°とした以外は実施例１と同様の評価を実施し、また、比較例２として、現像剤攪拌搬送部材４１１ｃの停止位置角度Ｘ２を２７０°とした以外は実施例１と同様の評価を実施した。

その結果は、表１に示すように、トナー濃度検知センサ４１３によるトナー濃度と現像スリーブ上の実トナー濃度とは一致せず、また、１０００枚印字試験後の出力画像の画質についても画像のかすれや白抜けの発生があり、良好な画像を得ることはできなかった。

このように、実施例１〜実施例３において良好な結果が得られたのは、概ね次のような理由によるものと考えられる。すなわち、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、トナー濃度検出センサ４１３が現像剤中のトナー濃度を検出できる所定検出領域４２１、すなわち、角度Ａ１から角度Ａ２までの領域内に、角度Ｘ２で停止した現像剤攪拌搬送部材４１１ｃ、または角度Ｘ３で停止した撹拌搬送スクリュ４１１ｂの頂部４１１ｂのそれぞれの回転方向下流側に、画像形成装置が停止している間に形成された現像剤の凝集体Ｔ２またはＴ３のいずれかが存在している。このような状態で画像形成装置が再起動した時には、トナー濃度検知センサ４１３の前面の現像容器内壁に付着して凝集した現像剤Ｔ１が、上記の凝集体Ｔ２またはＴ３とともに、現像剤攪拌搬送部材４１１ｃまたは撹拌搬送スクリュ４１１ｂの頂部４１１ｂにより矢印Ｂ方向に移動させられて、トナー濃度検知センサ４１３の前面には新鮮な現像剤が搬送されてくる。そのため、トナー濃度検知センサ４１３は、現像容器内の現像剤中のトナー濃度を正確に検知できる状態となる。

一方、比較例１〜比較例２において良好な画像が得られなかったのは、次のような理由によるものと考えられる。すなわち、図６（ｄ）〜図６（ｅ）に示すように、トナー濃度検出センサ４１３が現像剤中のトナー濃度を検出できる所定検出領域４２１、すなわち、角度Ａ１から角度Ａ２までの領域４２１内に、角度Ｘ２で停止した現像剤攪拌搬送部材４１１ｃ、または角度Ｘ３で停止した撹拌搬送スクリュ４１１ｂの頂部４１１ｂのそれぞれの回転方向下流側に、画像形成装置が停止している間に形成された現像剤の凝集体Ｔ２またはＴ３のうちのいずれも存在していない。このような状態で画像形成装置が再起動した時には、トナー濃度検知センサ４１３の前面の現像容器内壁に付着して凝集した現像剤Ｔ１は、現像剤攪拌搬送部材４１１ｃまたは撹拌搬送スクリュ４１１ｂの頂部４１１ｂのいずれによっても移動させられることがない。そのため、トナー濃度検知センサ４１３は、トナー濃度検知センサ４１３の前面の現像容器内壁に付着して凝集した現像剤Ｔ１のトナー濃度を検知し続けることとなり、現像容器内の現像剤中のトナー濃度を正確に検知することはできない。

なお、上記実施形態における現像剤の凝集体Ｔ２が形成される領域は、本発明にいう移動対象領域に相当するものであり、また、上記実施形態における現像剤の凝集体Ｔ３が形成される領域は、本発明にいう移動対象領域に相当するものである。

本発明の画像形成装置の一実施形態に係る現像装置を適用したタンデム型のフルカラープリンタを示す図である。 図１に示したフルカラープリンタのプリントヘッドデバイスおよびＲＯＳを示す図である。 本実施形態の画像形成装置に用いられる現像装置の概略構成図である。 本実施形態の現像装置における第１の撹拌搬送部材を示す図である。 本実施形態の画像形成装置に用いられる現像装置の断面図である。 本発明の実施例における第１の撹拌搬送部材の停止位置を示す図である。 従来の二成分磁気ブラシ方式の現像装置の概略構成図である。

符号の説明

０１ 本体
０２ プリントヘッドデバイス
０３ ＲＯＳ
０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｋ，０４Ｃ トナーボックス
０５ 給紙カセット
０７ 両面用搬送経路
０８ 手差し給紙手段
０９ コントローラ
１０ 電気回路
１１，１２，１３，１４ 感光体ドラム
１，２，３，４ 画像形成部
２１，２２，２３，２４ 帯電ロール
３１，３２，３３，３４ レーザ光
４１，４２，４３，４４ 現像装置
５１，５２ 一次中間転写ドラム
５３ 二次中間転写ドラム
６０ 最終転写ロール
６２，６３，６４ クリーナ
７０ 定着装置
４００ 現像装置
４０１，４０２ 撹拌搬送部材
４０３ 現像ロール
４０４ 撹拌室
４０５ 現像室
４０６ 現像容器
４０８ 隔壁
４０８ａ，４０８ｂ 開口
４１１，４１２ 攪拌搬送部材
４１１ａ，４１２ａ 回転軸
４１１ｂ，４１２ｂ 撹拌搬送スクリュ
４１１ｃ 現像剤攪拌搬送部材
４１４ｄ 頂部
４１３ トナー濃度検知センサ
４１５ 層規制ブレード
４２０ 所定検出領域
４２０＿２ 所定検出領域
４２３ トナー貯蔵室
４２４ トナー供給制御部
４３０ 制御部
８００ 現像装置
８０３ 隔壁
８０３ａ，８０３ｂ 開口
８０４ 撹拌室
８０５ 現像室
８０６ 現像容器
８１１，８１２ 攪拌搬送部材
８１１ｂ 撹拌搬送スクリュ
８１２ｂ 搬送スクリュ
８１１ａ，８１２ａ 回転軸
８１４ 現像ロール
８１５ 層規制ブレード

Claims (2)

1. 所定の像担持体に形成された静電潜像を、トナーおよびキャリアを含む現像剤を内部に保持した現像装置を用いて該現像剤中のトナーで現像して該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に所定の記録媒体上に転写および定着することにより該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
   前記現像装置が、
   前記現像剤を収容する長尺の現像容器と、
   前記現像容器内で所定方向に回転自在に配備されたものであって、前記現像容器の長手方向に延びた回転軸、該回転軸の周面で該回転軸を中心に、該長手方向に延びる羽根を有する撹拌搬送部材と、
   前記現像容器の底部に配備され、前記現像容器内の、前記撹拌搬送部材が回転することにより前記羽根が通過する通過領域内の所定検出領域に存在する現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検出センサと、
   前記撹拌搬送部材の回転を停止させる制御部とを備え、
   前記制御部が、前記撹拌搬送部材の回転を停止させるにあたり、前記羽根の、前記トナー濃度検出センサに対面して移動する部分が該トナー濃度検出センサよりも前記攪拌搬送部材の回転方向上流側に移動し、かつ、該部分に押されて該回転方向下流側に移動してきた現像剤が該トナー濃度検出センサ前面を覆う位置まで移動してきたタイミングで前記撹拌搬送部材の回転を停止させるものであることを特徴とする画像形成装置。
2. 所定の像担持体に形成された静電潜像を、トナーおよびキャリアを含む現像剤を内部に保持した現像装置を用いて該現像剤中のトナーで現像して該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に所定の記録媒体上に転写および定着することにより該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成方法において、
   前記現像装置が、
   前記現像剤を収容する長尺の現像容器と、
   前記現像容器内で所定方向に回転自在に配備されたものであって、前記現像容器の長手方向に延びた回転軸、該回転軸の周面で該回転軸を中心に、該長手方向に延びる羽根を有する撹拌搬送部材と、
   前記現像容器の底部に配備され、前記現像容器内の、前記撹拌搬送部材が回転することにより前記羽根が通過する通過領域内の所定検出領域に存在する現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検出センサと、
   前記撹拌搬送部材の回転を停止させる制御部とを備え、
   前記制御部が、前記撹拌搬送部材の回転を停止させるにあたり、前記羽根の、前記トナー濃度検出センサに対面して移動する部分が該トナー濃度検出センサよりも前記攪拌搬送部材の回転方向上流側に移動し、かつ、該部分に押されて該回転方向下流側に移動してきた現像剤が該トナー濃度検出センサ前面を覆う位置まで移動してきたタイミングで前記撹拌搬送部材の回転を停止してなることを特徴とする画像形成方法。

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