JP4555248B2 - 現像装置、現像装置のトナー補給方法及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば複写装置、プリンタ装置及びファクシミリ装置等の画像形成装置に適用される現像装置、この現像装置のトナー補給方法及びこの現像装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した画像形成装置は、当該画像形成装置自体又は他の画像読取装置等によって読み取った原稿画像の画像データに基づいて感光体ドラムの周面に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置で現像することによって感光体ドラムの周面にトナー像を形成し、このトナー像を用紙等の転写材に転写して定着することによって画像を形成する。このような画像形成装置の現像方式には、主に、現像剤としてトナー及びキャリアを用いた２成分現像方式と、絶縁トナーや導電トナーを用いた１成分現像方式とがある。この２成分現像方式の現像装置は、例えば、区画壁によってそれぞれ区画されて並設される第１及び第２収容室に第１及び第２撹拌機が配設されており、トナーを貯留するトナーホッパから第１収容室に供給されたトナーを第１及び第２撹拌機によって第１収容室から第２収容室へ撹拌しつつ搬送し、この撹拌によってキャリアと混合されて摩擦帯電したトナーをマグネットローラによって汲み上げて現像ローラに供給するように構成されている。この第１収容室に供給されるトナーは、静電潜像の現像によって消費される。このため、画像形成装置は、第１収容室に配設されたトナー濃度センサによる測定値（トナーレベル）に基づいて第１及び第２収容室内のトナー濃度が目標値となるように、トナーホッパから適宜にトナーを補給してトナー濃度を制御している。

図５は、背景技術に係るトナー補給動作を説明するための図である。図５の横軸は、時間経過を示す時間軸であり、その縦軸は、トナーレベルである。トナーレベルは、トナー濃度センサが例えば透磁率センサによって構成され、そして、トナーが非磁性体である場合、トナー濃度が低くなると高くなり、逆にトナー濃度が高くなると低くなる。

このトナー補給動作についてより具体的に説明すると、画像形成装置は、図５に示すように、画像形成中にトナー濃度センサからのトナーレベルがトナー補給レベル以下になると、現像動作を継続しながらトナーホッパからトナーを補給する（通常補給モード）。一方、例えば高濃度印字等のトナーを一時に比較的大量に消費する画像を形成すると、図５に示すように、トナー濃度センサからのトナーレベルがトナー補給レベルを越えてさらに上昇し、トリートメントレベルを越えるようになる。このトナーレベルがトリートメントレベルを越えた状態が所定時間（エンプティレベル連続検知時間）継続すると、画像形成装置は、トリートメントモードに移行し、トリートメントを行う。このトリートメントモードでは、画像形成装置は、まず、現像動作を停止し、撹拌機を動作させながらトナーホッパからトナーを補給し（ＡＰ補給）、このトナーの補給によってトナーレベルがトリートメントオフレベル以下になると、トナーホッパからトナーを補給する動作を停止して撹拌機だけ所定時間動作させる（ＡＰ補給後エージング）。そして、この所定時間が経過すると、トリートメントモードが終了し、画像形成装置は、現像動作を再開して画像形成動作を開始し、通常補給モードでトナーを補給する。このようなトナー補給動作は、例えば、特許文献１に開示されている。
特開平０５−１５０６４６号公報

ところで、近年、画像形成装置の小型化に伴って現像装置も小型化が要請されており、その結果、現像装置内のトナーを収容する収容室の容量が少なくなってきている。このような現像装置では、例えば高濃度印字されると一時にトナーが大量に消費されるため、現像装置内のトナー濃度が急激に低下し、上記背景技術に係るトナー補給動作が実行されると、現像装置内における収容室の容量が少ないため、現像装置内のトナー濃度が不均一になり易く、濃度ムラやカブリ等の原因になるという問題があった。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、一時にトナーが比較的大量に消費された場合でも現像装置内におけるトナー濃度の不均一をより抑制することができる現像装置及び現像装置のトナー補給方法を提供することを目的とする。そして、このような現像装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。即ち、本発明に係る一態様では、収容室におけるトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を撹拌しながら感光体ドラムに供給することによって前記感光体ドラムに形成されている静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置において、前記収容室におけるトナーのトナー濃度を測るトナー濃度測定部と、前記トナー濃度測定部で測定されたトナー濃度の測定値に基づいて前記収容室におけるトナーのトナー濃度を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記現像の継続可能な第１トナー濃度に前記収容室のトナー濃度を保持するようにトナーを前記収容室に補給する第１トナー補給工程と、前記収容室におけるトナーのトナー濃度がニアーエンドを表す第２トナー濃度になると、前記現像を停止して前記撹拌を行いながら前記収容室におけるトナーのトナー濃度が前記第１トナー濃度と前記第２トナー濃度との間に設定された第３トナー濃度になるまでトナーを前記収容室に補給する第２トナー補給工程と、前記第２トナー補給工程の終了後に、第１所定時間の間前記現像を停止して前記撹拌を行う第１トナー撹拌工程と、第２所定時間の間前記現像を停止して前記撹拌を行いながら前記収容室にトナーを補給する第２トナー撹拌工程とを交互に前記第３トナー濃度と前記第１トナー濃度との間に設定された第４トナー濃度になるまで行う第３トナー補給工程とを行うことを特徴とする。

そして、本発明に係る他の一態様では、収容室におけるトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を撹拌しながら感光体ドラムに供給することによって前記感光体ドラムに形成されている静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置のトナー補給方法において、前記現像の継続可能な第１トナー濃度に前記収容室のトナー濃度を保持するようにトナーを前記収容室に補給する第１トナー補給工程と、前記収容室におけるトナーのトナー濃度がニアーエンドを表す第２トナー濃度になると、前記現像を停止して前記撹拌を行いながら前記収容室におけるトナーのトナー濃度が前記第１トナー濃度と前記第２トナー濃度との間に設定された第３トナー濃度になるまでトナーを前記収容室に補給する第２トナー補給工程と、前記第２トナー補給工程の終了後に、第１所定時間の間前記現像を停止して前記撹拌を行う第１トナー撹拌工程と、第２所定時間の間前記現像を停止して前記撹拌を行いながら前記収容室にトナーを補給する第２トナー撹拌工程とを前記第３トナー濃度と前記第１トナー濃度との間に設定された第４トナー濃度になるまで交互に行う第３トナー補給工程とを行うことを特徴とする。

このような構成の現像装置及びトナー補給方法では、収容室におけるトナーのトナー濃度がニアーエンドになると、現像を停止して撹拌を行いながら、収容室におけるトナーのトナー濃度が第３トナー濃度になるまでトナーを収容室に補給した後に、第１所定時間の間、現像を停止して撹拌を行う第１トナー撹拌工程と、第２所定時間の間、現像を停止して撹拌を行いながら収容室にトナーを補給する第２トナー撹拌工程とが前記第３トナー濃度と前記第１トナー濃度との間に設定された第４トナー濃度になるまで交互に行われる。このため、トナーを複数回に分けて補給することができるから、過補給を抑制することがきる。そして、収容室におけるトナーを充分に撹拌することができる。従って、例えば高濃度印字等の一時にトナーが比較的大量に消費された場合でも、収容室におけるトナー濃度の不均一がより抑制され、濃度ムラやカブリ等が抑制され得る。特に、収容室の容量が比較的少ない場合に効果的である。

そして、上述の現像装置において、前記収容室は、前記２成分現像剤を撹拌しながら搬送する第１及び第２撹拌機がそれぞれ配設され、両端部が連通するように並設されている第１収容室と第２収容室とを備え、前記第１所定時間は、前記２成分現像剤が前記第１及び第２撹拌機によって前記第１収容室の一方端部から前記第１収容室の他方端部、前記第２収容室の他方端部及び前記第２収容室の一方端部を介して前記第１収容室の一方端部に戻るまでの１周時間の半分の時間以上であり、前記第２所定時間は、前記１周時間以上であることを特徴とする。

この態様によれば、第１撹拌工程が２成分現像剤の第１及び第２収容室を循環する１周時間の半分の時間以上行われるので、第１収容室にトナーが補給される場合に、この補給されたトナーを第１収容室に行き渡らせることができ、第１収容室におけるトナーのトナー濃度をより均一にすることができる。そして、第２撹拌工程が１周時間以上であるので、トナーを少量ずつ収容室へ導入することができ、過補給を抑制することがきる。このため、一時にトナーが比較的大量に消費された場合でも、収容室におけるトナー濃度の不均一がさらにより抑制され、濃度ムラやカブリ等がより抑制され得る。特に、収容室の容量が比較的少ない場合に効果的である。

また、これら上述の現像装置において、前記第３トナー補給工程は、少なくとも、前記第１撹拌工程を実行し、前記第２撹拌工程を実行し、前記第１撹拌工程を実行することを特徴とする。

この態様によれば、少なくとも、第１撹拌工程が実行され、第２撹拌工程が実行され、そして、第１撹拌工程が実行される。このため、第２トナー補給工程の他に、少なくとも１回トナーを補給するので、第２トナー補給工程で補給されるトナー量を少なくすることができるから、過補給を抑制することがきる。そして、収容室におけるトナーを撹拌することができる。従って、一時にトナーが比較的大量に消費された場合でも、収容室におけるトナー濃度の不均一がより抑制され、濃度ムラやカブリ等が抑制され得る。特に、収容室の容量が比較的少ない場合に効果的である。

そして、本発明の他の一態様に係る画像形成装置では、これら上述のうちの何れか１つの現像装置を備えることを特徴とする。

このような構成の画像形成装置は、収容室の容量が比較的少なくて、一時にトナーが比較的大量に消費された場合でも、収容室におけるトナー濃度の不均一がより抑制され、濃度ムラやカブリ等が抑制され得る現像装置を備えるので、濃度ムラやカブリ等を抑制しつつ、小型化され得る。

本発明に係る現像装置及びトナー補給方法は、一時にトナーが比較的大量に消費された場合でも、収容室におけるトナー濃度の不均一をより抑制することができ、濃度ムラやカブリ等を抑制することができる。そして、本発明に係る画像形成装置は、濃度ムラやカブリ等を抑制しつつ、小型化され得る。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

本発明に係る現像装置は、複写装置、プリンタ装置及びファクシミリ装置等の電子写真方式の画像形成装置に適用することができるが、一例として、カラープリンタ装置に適用した場合について以下に説明する。

まず、画像形成装置の一例であるカラープリンタ装置について説明する。図１は、実施形態に係るカラープリンタ装置の概略構成を示す図である。図１において、カラープリンタ装置ＣＰは、用紙貯留部１０と、転写部２０と、定着部３０と、排紙部４０と、用紙搬送路５０と、制御部６０とを備え、用紙貯留部１０、転写部２０、定着部３０、用紙搬送路５０及び制御部６０は、略箱形の装置本体１に内装され、排紙部４０は、装置本体１の頂部に設けられている。

用紙貯留部１０は、印刷処理に供する転写材の一例としての用紙Ｐを貯留し、制御部６０の制御により用紙Ｐを繰り出て給紙するものである。用紙貯留部１０には、所定数（本実施形態では１つ）の用紙カセット１１が装置本体１に対して挿脱自在に設けられている。用紙カセット１１の上流端（図１に示す例では用紙カセット１１の左上方）には、用紙束から用紙Ｐを１枚ずつ繰り出させるピックアップローラ１２が設けられている。このピックアップローラ１２の駆動によって用紙カセット１１から繰り出された用紙Ｐは、用紙搬送路５０に給紙されるようになっている。

転写部２０は、制御部６０の制御によって、コンピュータ等から図略のインタフェース回路で受信した画像信号に基づき、用紙貯留部１０に貯留された用紙束から繰り出された１枚ずつの用紙Ｐに対して画像の転写処理を施すものである。インタフェース回路は、コンピュータ等の外部機器にＬＡＮ（Local Area Network）等を介して接続され、外部機器との間で種々の信号を送受信するものであり、例えば、ネットワークインタフェース（１０／１００Ｂａｓｅ−ＴＸ）等が用いられる。転写部２０は、トナー像を形成する画像形成ユニット２１と、この画像形成ユニット２１で形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する転写装置２７とを備えて構成されている。

画像形成ユニット２１は、上流側（図１の紙面の右側）から下流側へ向けて順次に略水平方向に配設されたイエロー用ユニット２１Ｙ、マゼンダ用ユニット２１Ｍ、シアン用ユニット２１Ｃ及びブラック用ユニット２１Ｋと、これら各ユニットの下部位置に配設された露光ユニット２４とを備える。これら各ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、同様の構成であり、装置本体１内における各機器に対して所定の相対的な位置関係で位置決めされて装着されている。なお、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

これら各ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、それぞれ、感光体ドラム（像担持体）２２と、帯電器２３と、現像装置２５と、クリーニング装置２６とを備え、感光体ドラム２２は、前後方向（図１の紙面と直交する方向）に延びるドラム軸回りに回転可能に設けられ、当該感光体ドラム２２の周面に沿うように当該感光体ドラム２２の直下位置から、当該感光体ドラム２２の回転方向である反時計方向に向けて、帯電器２３、現像装置２５及びクリーニング装置２６が配設されている。

感光体ドラム２２は、周面に静電潜像及びこの静電潜像に従ったトナー像（可視像）を形成させるためのものである。帯電器２３は、ドラム軸回り反時計方向に回転している感光体ドラム２２の周面に一様な電荷を形成させるものであり、例えば、周面が感光体ドラム２２の周面と当接しながら従動回転しつつ当該感光体ドラム２２へ電荷を付与する帯電ローラを備えて構成されている。現像装置２５は、感光体ドラム２２の周面にトナーを供給することによって周面の静電潜像が形成された部分にトナーを付着させ、これによって感光体ドラム２２の周面にトナー像を形成するものである。本実施形態では、カラーに対応するために、イエロー用ユニット２１Ｙの現像装置２５Ｙには、イエロー（Ｙ）のトナーが収容され、マゼンダ用ユニット２１Ｍの現像装置２５Ｍには、マゼンダ（Ｍ）のトナーが収容され、シアン用ユニット２１Ｃの現像装置２５Ｃには、シアン（Ｃ）のトナーが収容され、そして、ブラック用ユニット２１Ｋブラックの現像装置２５Ｋには、ブラック（Ｋ）のトナーが収容されている。現像装置２５については、後にさらに詳述する。クリーニング装置２６は、転写処理後の感光体ドラム２２の周面に残留しているトナーを取り除いてクリーニングするためのものである。このクリーニング装置２６によってクリーニングされた感光体ドラム２２の周面は、次の画像形成処理のために再び帯電器２３へ向かうことになる。

露光ユニット２４は、画像データに基づき強弱の付与されたレーザ光を回転している感光体ドラム２２の周面に帯電器２３と現像装置２５との間において照射し、当該感光体ドラム２２の周面に静電潜像を形成するものである。露光ユニット２４は、カラーに対応するために、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各色にそれぞれ対応した各レーザ光を各ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋにおける各感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに照射するように構成されている。帯電した感光体ドラム２２の周面にレーザ光を照射すると、その照射された部分の電荷がレーザ光の強度に応じて消去し、これによって当該感光体ドラム２２の周面に静電潜像が形成される。画像データは、図略のインタフェース回路で受信されたコンピュータ等の外部機器からの画像信号に公知の色補正処理等の処理を施すことによって制御部６０が生成した現像色のイエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各画像データである。

転写装置２７は、感光体ドラム２２の周面に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写するための装置であって、中間転写ベルト２７１、一次転写ローラ２７２、駆動ローラ２７３、従動ローラ２７４及び二次転写ローラ２７５を備えている。中間転写ベルト２７１は、無端状であり、一次転写ローラ２７２、駆動ローラ２７３及び従動ローラ２７４によって各ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの直上位置に張架されており、駆動ローラ２７３の回転駆動力によって時計方向に回転可能となっている。一次転写ローラ２７２は、各ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの各感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに対応するようにそれぞれ設けられ、中間転写ベルト２７１を押さえ感光体ドラム２２から中間転写ベルト２７１が浮き上がるのを防止するように配置されている。二次転写ローラ２７５は、中間転写ベルト２７１の外周面において駆動ローラ２７３に対向する位置に配置されている。

駆動ローラ２７３は、接地されている。一次転写ローラ２７２は、画像領域におけるトナー像が感光体ドラム２２から中間転写ベルト２７１へ一次転写される間、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が一次転写バイアスとして印加されるようになっている。また、二次転写ローラ２７５は、中間転写ベルト２７１上のトナー像が用紙Ｐへ二次転写される間、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が二次転写バイアスとして印加されるようになっている。このように本実施形態に係るプリンタ装置ＣＰは、間接転写方式が採用されている。

そして、従動ローラ２７４の紙面右側には、中間転写ベルト用クリーニング装置２７６が設けられており、用紙Ｐへトナー像を転写処理した後における中間転写ベルト２７１の表面に残留しているトナーがこの中間転写ベルト用クリーニング装置２７６によって取り除かれ、これによって清浄化した中間転写ベルト２７１が感光体ドラム２２へ供給されるようになっている。

定着部３０は、制御部６０の制御により、転写部２０によって転写処理の施された用紙Ｐのトナー像に、加熱による定着処理を施すものであり、内部に通電発熱体が装着されたヒートローラ３１と、このヒートローラ３１と対向して周面同士が対向配置された加圧ローラ３２とを備えている。そして、転写処理後の用紙Ｐは、ローラ軸回りに時計方向に向けて駆動回転しているヒートローラ３１と、ローラ軸回りに反時計方向に向けて従動回転している加圧ローラ３２との間のニップ部を通過することによって、ヒートローラ３１からの熱を得て定着処理が施されるようになっている。定着処理の施された用紙Ｐは、用紙搬送路５０によって排紙部４０へ排出される。

排紙部４０は、定着部３０で定着処理の施された用紙Ｐが排紙され、この排紙された用紙Ｐを貯留するものである。排紙部４０は、装置本体１の頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Ｐを受ける排紙トレイ４１が形成されている。

用紙搬送路５０は、制御部６０の制御により、用紙貯留部１０から給紙された用紙Ｐを転写部２０及び定着部３０を介して排紙部４０まで搬送するものである。

制御部６０は、用紙貯留部１０、転写部２０、定着部３０及び用紙搬送路５０等に接続され、これらを当該機能に従って制御することにより、カラープリンタ装置ＣＰの各部の制御を司るものであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによって実行される種々のプログラムやその実行に必要なデータ等を予め記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵのいわゆるワーキングメモリとなるＲＡＭ（Random Access Memory）及びその周辺回路等を備えたマイクロコンピュータによって構成される。

このような構成のカラープリンタ装置ＣＰにおける画像形成動作について説明すると、まず、帯電器２３によって感光体ドラム２２に帯電が行われた後、露光ユニット２４によって露光が行われ、静電潜像が感光体ドラム２２の表面に形成される。この静電潜像は、現像装置２５でトナー像化され、感光体ドラム２２の表面に形成されたこのトナー像は、一次転写ローラ２７２に印加された転写バイアスによって中間転写ベルト２７１上に転写される。そして、中間転写ベルト２７１に転写されずに感光体ドラム２２に残留した残留トナーは、クリーニング装置２６によってクリーニングされ、図略の回収ボトルへ収容される。このような露光、現像及び転写の動作がイエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各現像色に対して順次に行われ、中間転写ベルト２７１の表面には、各色のトナー像が重ねられ、中間転写ベルト２７１上にフルカラーのトナー像が形成される。

フルカラーのトナー像が中間転写ベルト２７１に形成されると、二次転写ローラ２７５が中間転写ベルト２７１に当接され、タイミングを合わせて用紙貯留部１０から用紙搬送路５０によって転写位置まで搬送された用紙Ｐに、二次転写ローラ２７５に印加された二次転写バイアスにより中間転写ベルト２７１に形成されたフルカラーのトナー像が転写される。そして、用紙Ｐに転写されたフルカラーのトナー像は、定着部３０による加熱及び加圧によって用紙Ｐに定着され、用紙Ｐは、排紙部４０に排出される。なお、中間転写ベルト２７１に残留したトナーは、中間転写ベルト２７１の中間転写ベルト用クリーニング装置２７６を二次転写後の中間転写ベルト２７１に当接させることによってクリーニングされ、図略の回収ボトルに収容される。

次に、上記各ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋにそれぞれ備えられている現像装置２５についてさらに説明する。図２は、実施形態に係る現像装置の構成を説明するための図である。図２（Ａ）は、図２（Ｂ）におけるＡＡ線における現像装置の側面断面図であり、図２（Ｂ）は、現像装置の構成を示す平面断面図である。なお、図２（Ｂ）では、収容室及び撹拌機の構成を分かり易くするために、便宜上マグネットローラが省略されている。

図２において、現像装置２５は、現像ローラ２５１と、マグネットローラ２５２と、ドクターブレード２５３と、撹拌機２５４と、トナー濃度センサ２５５とを備えて構成される。これら現像ローラ２５１、マグネットローラ２５２、ドクターブレード２５３、撹拌機２５４及びトナー濃度センサ２５５は、２成分現像剤であるトナー及びキャリアを収容する収容室Ｒを下部に備える現像装置筐体２５０に内装されている。

収容室Ｒは、長尺方向に延びる区画壁Ｗ１によってそれぞれ区画され並設される第１及び第２収容室Ｒ１、Ｒ２を備えており、区画壁Ｗ１の両端部で第１及び第２収容室Ｒ１、Ｒ２が連通されている。収容室Ｒの一方端上方には、２点差線の仮想線で示すように、トナーを貯留する図略のトナーホッパから収容室Ｒへトナーを補給するためのトナー補給開口２５６が開口されている。図２に示す収容室Ｒには、トナーホッパから補給されたトナーと第１及び第２撹拌機２５４１、２５４２で撹拌されるトナーとを隔てるために、第２収容室におけるトナー補給開口２５６の直下部分と他の部分とを区画する区画壁Ｗ２がさらに第２収容室Ｒ２に設けられている。

また、このトナー補給開口２５６とトナーホッパとの間には、トナーホッパからトナー補給開口２５６へトナーを搬送する図略のトナー搬送ローラが配設されている。このトナー搬送ローラは、制御部６０によって制御される図略のトナーモータによって回転駆動される。このトナー搬送ローラの回転によってトナーホッパからトナー補給開口２５６へトナーが搬送され、トナー搬送ローラの回転速度によってトナーホッパからトナー補給開口２５６へ搬送される単位時間当たりのトナー量（トナー補給速度）が調整される。

撹拌機２５４は、トナーホッパから補給されたトナーを撹拌しつつマグネットローラ２５２へ搬送するものであり、第１及び第２収容室Ｒ１、Ｒ２にそれぞれ配設される第１及び第２撹拌機２５４１、２５４２を備えて構成されている。第１及び第２撹拌機２５４１、２５４２は、それぞれ、軸線方向に略全域においてスパイラル状（螺旋状）羽根が形成された回転軸を備えて構成されている。

トナー濃度センサ２５５は、収容室Ｒ内のトナーの濃度を測定するものであり、この測定結果の測定値（トナーレベル）を制御部６０へ出力する。トナー濃度センサ２５５は、トナー補給開口２５６から所定距離離れた第１収容室Ｒ１の底部に配設されている。トナー濃度センサ２５５は、例えば透磁率を測る透磁率センサを備えて構成されており、トナー濃度に応じて変化する透磁率を測ることによってトナー濃度を測定するようになっている。トナー濃度センサ２５５のトナーレベルは、トナーが非磁性体である場合では、トナー濃度が低くなると高くなり、逆にトナー濃度が高くなると低くなる。

マグネットローラ２５２は、収容室Ｒからトナーを磁力により汲み上げ、この汲み上げたトナーをその外周面に被着させながら現像ローラ２５１の周面に搬送して供給するものである。マグネットローラ２５２は、第２撹拌機２５４２の上方（第２収容室Ｒ２の上方）に所定距離離間して第２撹拌機２５４２の回転軸方向で第２撹拌機２５４２と並設するように配設されている。マグネットローラ２５２は、例えば、所要数の永久磁石が埋設され、可動軸受けに対して回転することなく固定された円柱状のマグネットローラ本体と、このマグネットローラ本体の周面に回転可能に嵌合し、非磁性金属材料から成る円筒状のスリーブとを備えて構成される。

ドクターブレード２５３は、マグネットローラ２５２の周面に被着して形成されたトナー層の厚みを規制するブレード状の部材である。ドクターブレード２５３は、マグネットローラ２５２の周面に所定距離離間して対向配置されている。

現像ローラ２５１は、マグネットローラ２５２からトナーの供給を受けることによりその外周面にトナー層を形成し、このトナー層のトナーで感光体ドラム２２の周面に形成された静電潜像を現像するものである。現像ローラ２５１は、マグネットローラ２５２の周面に所定距離離間して対向配置されている。

このような構成の現像装置２５は、現像ローラ２５１が感光体ドラム２２の周面に所定距離離間して対向配置されるように配置される。現像装置２５では、トナー補給開口２５６から補給されたトナーは、第１撹拌機２５４１によって撹拌されつつ第１収容室Ｒ１の一方端部から他方端部へ搬送される。この第１撹拌機２５４１によって他方端部へ搬送されたトナーは、他方端部側で第１収容室Ｒ１と第２収容室Ｒ２とを連通する第１間隙ＣＲ１を通って第２収容室Ｒ２に導入される。この第２収容室に導入されたトナーは、第２撹拌機２５４２によって撹拌されつつ第２収容室Ｒ２の他方端部から一方端部へ搬送され、その一部がマグネットローラ２５２に供給され、残余が一方端部側で第２収容室Ｒ２と第１収容室Ｒ１とを連通する第２間隙ＣＲ２を通って第１収容室Ｒ１に戻される。このようにトナーホッパから収容室Ｒに供給されたトナーは、第１及び第２撹拌機２５４１、２５４２によって第１及び第２収容室Ｒ１、Ｒ２を循環し、撹拌によってキャリアと混合されて摩擦帯電したトナーの一部がマグネットローラ２５２に汲み上げられて消費される。そして、この第１撹拌機２５４１による搬送の途中でトナー濃度センサ２５５によってトナー濃度が測定され、トナーレベルが制御部６０へ出力される。制御部６０は、後述するように、トナー濃度センサ２５５で測定されたトナーレベルに基づいて第１及び第２収容室Ｒ１、Ｒ２におけるトナーのトナー濃度が目標値となるように、トナーホッパから補給されるトナー量を調整してトナー濃度を制御している。

ここで、第２収容室Ｒ２を搬送中に消費されて第１収容室Ｒ１に再び戻った残余のトナーのトナー濃度をより精度よく測る観点から、トナー濃度センサ２５５は、前記残余のトナーが第２収容室Ｒ２から第１収容室Ｒ１へ戻る箇所に配置されることが望ましいが、このような箇所に配置されると、トナー補給開口２５６に近くなり過ぎてトナー補給開口２５６に補給されたトナーのトナー濃度を直接的に測ってしまう虞がある。このため、トナー濃度センサ２５５は、収容室Ｒにおけるトナーのトナー濃度をより精度よく測定すべく、このようなトレードオフの関係にある要因を考慮した所定距離でトナー補給開口２５６から離れた第１収容室Ｒ１の底部に配設されている。

次に、本実施形態に係るトナー補給動作についてさらに説明する。図３は、実施形態に係るトナー補給動作を説明するための図である。図３の横軸は、時間経過を示す時間軸であり、その縦軸は、トナーレベルである。図４は、実施形態に係るトリートメントモードの動作を示すフローチャートである。

図３において、カラープリンタ装置ＣＰが起動されると、制御部６０は、誤動作を防止するために、トナー濃度センサ２５５からの出力を所定時間無視した後、現像の継続可能な第１トナー濃度（トナー補給レベル）に収容室Ｒにおけるトナーのトナー濃度を保持するようにトナーを収容室Ｒに補給する第１トナー補給工程（通常補給モード）を実行する。より具体的には、この通常補給モードでは、制御部６０は、トナー濃度センサ２５５の出力を監視しており、画像形成中にトナー濃度センサ２５５からのトナーレベルがトナー補給レベル以下になると、画像形成動作を継続しながらトナーホッパからトナーを補給する。制御部６０には、トナー濃度センサ２５５からのトナーレベルとトナーモータのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御におけるオン時間とを対応させた補給デューティテーブルが記憶されており、制御部６０は、トナーを補給する場合に、この補給デューティテーブルを参照することによって、トナー濃度センサ２５５からのトナーレベルに対応するオン時間でトナーモータをＰＷＭ制御することによって、トナー濃度センサ２５５からのトナーレベルに応じたトナー供給速度でトナーホッパからトナー補給開口２５６を介して収容室Ｒにトナーを補給する。

このようにトナー補給レベル（第１トナー濃度）は、カラープリンタ装置ＣＰの仕様によって要求されるレベルの画質で現像が継続可能であるように収容室Ｒにおけるトナーのトナー濃度を保持するための目標値である。

一方、トナーの消費にトナーの補給が追随することができなかった場合や、例えば高濃度印字等のトナーを一時に比較的大量に消費する画像を形成した場合等には、図４に示すように、トナー濃度センサ２５５からのトナーレベルがトナー補給レベルを越えてさらに上昇し、トリートメントレベル（第２トナー濃度）を越えるようになる。このトナーレベルがトリートメントレベルを越えた状態が所定時間（エンプティレベル連続検知時間）継続すると、制御部６０は、通常補給モードからトリートメントモードに移行し、トリートメントを行う。トリートメントモードへの移行の誤判断を防止するために、このようにトナーレベルがトリートメントレベルを越えた状態が所定時間継続した後にトリートメントモードへ移行するように構成されている。

トリートメントレベルは、収容室Ｒにおけるトナーがニアーエンドである場合のトナー濃度に対応するトナーレベルである。ニアーエンドは、トナーが無い状態又はトナーがほぼ無い状態（カラープリンタ装置ＣＰの仕様によって要求されるレベルの画質で現像することができないトナー濃度）である。ここで、本実施形態に係るカラープリンタ装置ＣＰでは、トリートメントレベルがトリートメントレベル１及びトリートメントレベル２の互いに異なる２値となっている。これは、例えば高濃度印字等のトナーを一時に比較的大量に消費する画像が形成された場合にトナー濃度センサ２５５のトナーレベルが急激に上昇する場合があり、現像装置２５の収容室Ｒ内におけるトナー濃度がニアーエンドではないにもかかわらずニアーエンドと判断され、エージング動作を実行する場合がある。このため、トリートメントレベルを２値とすることで、例えば高濃度印字等のトナーを一時に比較的大量に消費する画像が形成された場合には、通常濃度の印字の場合よりも高いレベルのトリートメントレベル２を使用することで、このような誤動作を防止している。

このトリートメントモードでは、図４に示すように、制御部６０は、まず、ＡＰ補給動作を実行する（Ｓ１１）。より具体的には、このＡＰ補給動作において、制御部６０は、現像を停止し、第１及び第２撹拌機２５４１、２５４２を動作させながらトナーホッパからトナーを補給する。

次に、制御部６０は、トナー濃度センサ２５５からのトナーレベルがトリートメントオフレベル以下であるか否かを判断する（Ｓ１２）。トリートメントオフレベル（第３トナー濃度）は、第１トナー濃度であるトナー補給レベルと、第２トナーレベルであるトリートメントレベルとの間に設定される。この判断の結果、トナー濃度センサ２５５からのトナーレベルがトリートメントオフレベル以下である場合には、制御部６０は、後述の処理Ｓ１３を実行し、トナー濃度センサ２５５からのトナーレベルがトリートメントオフレベルを越えている場合には、制御部６０は、処理を処理Ｓ１１に戻す。従って、制御部６０は、収容室Ｒにおけるトナーのトナー濃度がトリートメントオフレベル（第３トナー濃度）以下になるまで、ＡＰ補給動作を継続して、現像を停止して撹拌を行いながらトナーを収容室Ｒに補給する第２トナー補給工程を実行する。

そして、このＡＰ補給動作によるトナーの補給によってトナー濃度センサ２５５からのトナーレベルが低下して行き、トナー濃度センサ２５５からのトナーレベルがトリートメントオフレベル以下になると、制御部６０は、処理Ｓ１３における現像を停止して撹拌を行う第１トナー撹拌工程（ＡＰ補給後の補給無しエージング）を第１所定時間の間実行する。より具体的には、このＡＰ補給後の補給無しエージングにおいて、制御部６０は、トナーホッパからトナーを補給する動作を停止して（即ち、トナーモータの駆動を停止して）第１及び第２撹拌機２５４１、２５４２だけ第１所定時間動作させる。この第１所定時間は、例えば、トナーが収容室Ｒを循環して１周する１周時間の半分の時間以上に設定される。

この第１所定時間が経過すると、次に、制御部６０は、現像を停止して撹拌を行いながら収容室Ｒにトナーを補給する第２トナー撹拌工程（ＡＰ補給後の補給有りエージング）第２所定時間の間を実行する（Ｓ１４）。より具体的には、このＡＰ補給後の補給有りエージングにおいて、制御部６０は、トナー濃度センサ２５５からのトナーレベルに応じたトナー補給速度でトナーホッパからトナーを補給しながら（即ち、トナーモータを駆動しながら）第１及び第２撹拌機２５４１、２５４２を第２所定時間動作させる。この第２所定時間は、例えば、トナーが収容室Ｒを循環して１周する１周時間以上に設定される。なお、この処理Ｓ１４におけるトナー補給速度は、トナー濃度センサ２５５からのトナーレベルに応じたトナー補給速度ではなく、予め設定した所定のトナー補給速度でもよい。

この第２所定時間が経過すると、次に、制御部６０は、処理Ｓ１３と同様に、現像を停止して撹拌を行う第１トナー撹拌工程（ＡＰ補給後の補給無しエージング）を第１所定時間の間実行する（Ｓ１５）。このように第１トナー撹拌工程と第２トナー撹拌工程が交互に実行される第３トナー補給工程が実行される。

そして、第１所定時間が経過すると、制御部６０は、トリートメントモードを終了し、画像形成動作を再開し、通常補給モードでトナーを補給する。

このように本実施形態に係る現像装置２５及びカラープリンタ装置ＣＰでは、収容室Ｒにおけるトナーのトナー濃度がニアーエンドになると、現像を停止して撹拌を行いながら、収容室Ｒにおけるトナーのトナー濃度が第３トナー濃度（トリートメントオフレベル）になるまでトナーを収容室Ｒに補給した後に、第１所定時間の間、現像を停止して撹拌を行う第１トナー撹拌工程と、第２所定時間の間、現像を停止して撹拌を行いながら収容室Ｒにトナーを補給する第２トナー撹拌工程とが交互に行われる。このため、トナーを複数回に分けて補給することができ、少なめに補給することができるから、過補給を抑制することがきる。そして、収容室Ｒにおけるトナーを充分に撹拌することができる。従って、本実施形態に係る現像装置２５及びカラープリンタ装置ＣＰは、例えば高濃度印字等の一時にトナーが比較的大量に消費される場合でも、収容室Ｒにおけるトナー濃度の不均一をより抑制することができ、濃度ムラやカブリ等を抑制することができる。よって、本実施形態に係る現像装置２５及びカラープリンタ装置ＣＰは、画質の安定した画像を形成することができる。特に、収容室Ｒの容量が比較的少ない場合に効果的であり、現像装置２５及びカラープリンタ装置ＣＰの小型化が可能となる。

なお、上述の実施形態では、トナーは、非磁性体であるが、磁性体でもよい。

そして、上述の実施形態では、第３トナー補給工程は、第１トナー撹拌工程、第２トナー撹拌工程及び第１トナー撹拌工程を順次に実行することによって構成されたが、さらに、第２トナー撹拌工程及び第１トナー撹拌工程を順次に実行してもよい。例えば、第１トナー撹拌工程と第２トナー撹拌工程とを交互に実行する繰り返し回数を予め設定し、当該繰り返し回数に達するまで第１トナー撹拌工程と第２トナー撹拌工程とを交互に実行するように構成されてもよく、また例えば、第３トナー濃度（トリートメントオフレベル）と第１トナー濃度（トナー補給レベル）との間に第４トナー濃度を予め設定し、収容室Ｒにおけるトナーのトナー濃度がこの第４トナー濃度になるまで第１トナー撹拌工程と第２トナー撹拌工程とを交互に実行するように構成されてもよい。第１トナー撹拌工程と第２トナー撹拌工程とを交互に実行する繰り返し回数は、任意である。この繰り返し回数が多いほど、１回に補給するトナー量を少なくすることができるから過補給の発生を抑制し易く、繰り返し撹拌されるので、収容室Ｒにおけるトナーのトナー濃度を均一にし易い。

実施形態に係るカラープリンタ装置の概略構成を示す図である。 実施形態に係る現像装置の構成を説明するための図である。 実施形態に係るトナー補給動作を説明するための図である。 実施形態に係るトリートメントモードの動作を示すフローチャートである。 背景技術に係るトナー補給動作を説明するための図である。

符号の説明

ＣＰ カラープリンタ装置、１０ 用紙貯留部、２０ 転写部、２５ 現像装置、３０ 定着部、４０ 排紙部、５０ 用紙搬送路、６０ 制御部、２５１ 現像ローラ、２５２ マグネットローラ、２５３ ドクターブレード、２５４ 撹拌機、２５５ トナー濃度センサ、２５６ トナー補給開口、Ｒ 収容室 Ｗ１、Ｗ２ 区画壁、ＣＲ１、ＣＲ２ 間隙

Claims (5)

1. 収容室におけるトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を撹拌しながら感光体ドラムに供給することによって前記感光体ドラムに形成されている静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置において、
   前記収容室におけるトナーのトナー濃度を測るトナー濃度測定部と、
   前記トナー濃度測定部で測定されたトナー濃度の測定値に基づいて前記収容室におけるトナーのトナー濃度を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記現像の継続可能な第１トナー濃度に前記収容室のトナー濃度を保持するようにトナーを前記収容室に補給する第１トナー補給工程と、
   前記収容室におけるトナーのトナー濃度がニアーエンドを表す第２トナー濃度になると、前記現像を停止して前記撹拌を行いながら前記収容室におけるトナーのトナー濃度が前記第１トナー濃度と前記第２トナー濃度との間に設定された第３トナー濃度になるまでトナーを前記収容室に補給する第２トナー補給工程と、
   前記第２トナー補給工程の終了後に、第１所定時間の間前記現像を停止して前記撹拌を行う第１トナー撹拌工程と、第２所定時間の間前記現像を停止して前記撹拌を行いながら前記収容室にトナーを補給する第２トナー撹拌工程とを交互に前記第３トナー濃度と前記第１トナー濃度との間に設定された第４トナー濃度になるまで行う第３トナー補給工程とを行うこと
   を特徴とする現像装置。
2. 前記収容室は、前記２成分現像剤を撹拌しながら搬送する第１及び第２撹拌機がそれぞれ配設され、両端部が連通するように並設されている第１収容室と第２収容室とを備え、
   前記第１所定時間は、前記２成分現像剤が前記第１及び第２撹拌機によって前記第１収容室の一方端部から前記第１収容室の他方端部、前記第２収容室の他方端部及び前記第２収容室の一方端部を介して前記第１収容室の一方端部に戻るまでの１周時間の半分の時間以上であり、
   前記第２所定時間は、前記１周時間以上であること
   を特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記第３トナー補給工程は、少なくとも、前記第１撹拌工程を実行し、前記第２撹拌工程を実行し、前記第１撹拌工程を実行すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 収容室におけるトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を撹拌しながら感光体ドラムに供給することによって前記感光体ドラムに形成されている静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置のトナー補給方法において、
   前記現像の継続可能な第１トナー濃度に前記収容室のトナー濃度を保持するようにトナーを前記収容室に補給する第１トナー補給工程と、
   前記収容室におけるトナーのトナー濃度がニアーエンドを表す第２トナー濃度になると、前記現像を停止して前記撹拌を行いながら前記収容室におけるトナーのトナー濃度が前記第１トナー濃度と前記第２トナー濃度との間に設定された第３トナー濃度になるまでトナーを前記収容室に補給する第２トナー補給工程と、
   前記第２トナー補給工程の終了後に、第１所定時間の間前記現像を停止して前記撹拌を行う第１トナー撹拌工程と、第２所定時間の間前記現像を停止して前記撹拌を行いながら前記収容室にトナーを補給する第２トナー撹拌工程とを前記第３トナー濃度と前記第１トナー濃度との間に設定された第４トナー濃度になるまで交互に行う第３トナー補給工程とを行うこと
   を特徴とする現像装置のトナー補給方法。
5. 請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の現像装置を備えること
   を特徴とする画像形成装置。

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