JP5636972B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、２成分現像剤を用いた電子写真方式の現像装置及び画像形成装置に関する。

電子写真方式等の静電潜像現像方法による画像形成においては、静電潜像にトナーと呼ばれる着色粒子を付着させて静電潜像を現像し、トナー像を感光体上に形成する方法が用いられている。

この現像に際してはキャリアをトナーからなる２成分現像剤を用い、キャリアとトナーとを現像剤槽内で相互に摩擦帯電させて、トナーに適当量の電荷を付与している。キャリアは、磁性体粒子表面に樹脂によるコート層を設けたキャリアと、樹脂中に磁性体粒子を混合分散させたキャリアとがあり、いずれも実用化されている。

２成分現像剤を用いた方式においては、現像剤槽内の現像剤のうち一方のトナーは現像動作を繰り返すことによって消費されて減少するので、消費されたトナーを補充するように構成される。一方、キャリアは現像動作により減少することなく、反復使用される。

しかし、反復使用により繰り返し撹拌されるとキャリアが劣化する。例えばキャリア表面の樹脂コート層が剥がれ、抵抗値が、未使用、あるいは初期の状態に比べて低下する。抵抗値が低下したキャリアは、現像電界下で電荷注入により帯電極性が反転し易く、感光体に移行しやすくなるので、感光体における画像書き込み部の最大出力の出力光で照射された部分（トナー付着量の多い部分であり、以下ベタ露光部と記す）にキャリアが付着するなどの不具合を誘発する。したがって、現像剤槽内の現像剤から反復使用されて劣化したキャリアを除去することが必要となる。

この問題を解決するものとして、現像によって消費されるトナーの補充をする過程で、トナーと一緒に新しいキャリアを現像剤槽内に少しずつ補給するとともに、トナーとキャリアの供給により現像剤槽から溢れた現像剤を排出することにより、現像剤槽内の劣化したキャリアを排出し、現像剤槽内の現像剤の、劣化したキャリアの比率の増大を抑制する、いわゆるトリクル方式の現像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また特許文献２では、キャリア補給を適正に行うためにキャリアの劣化を検知する現像剤劣化検知装置が提案されている。当該現像剤劣化検知装置では、スクリューに設けられた掻取部材が現像剤を掻き取ることによって流動する現像剤の流動性を、現像剤の透磁率を検知するトナー濃度センサの出力波形によって検知している。

特公平２−２１５９１号公報 特開２００６−３０９５２号公報

特許文献２に開示された現像剤劣化検知装置は、スクリューにともなって回転する掻取部材の１回転に対応する出力波形の傾きにより流動性の検知を行っているため、精度を確保することが困難である。

本発明はこのような問題に鑑み、現像剤のキャリア劣化度合に対応した現像剤の搬送状態を精度よく検知することを目的とする。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽内の現像剤により像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、を有する現像装置において、
前記現像剤槽からの現像剤を搬送する搬送スクリューと、
検知領域における、前記搬送スクリューにより搬送された現像剤の通過量を検知する検知手段と、
前記検知領域より現像剤搬送方向上流側に配置され、前記搬送スクリューによる前記検知領域への現像剤の供給量を制御する供給手段と、を有し、
前記供給手段により前記検知領域へ断続的に現像剤を供給し、前記検知手段の検知により、前記供給手段により現像剤の供給を開始してから前記検知領域に現像剤が到達するまでの到達時間から流動性を、
供給の開始をした現像剤が前記検知領域を通過するまでの通過時間から前記搬送スクリューによる現像剤の搬送効率を、供給された現像剤の搬送状態として検知することを特徴とする現像装置。

２．トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽内の現像剤により像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、を有する現像装置において、
前記現像剤槽からの現像剤を搬送する搬送スクリューと、
検知領域における、前記搬送スクリューにより搬送された現像剤の通過量を検知する検知手段と、
前記検知領域より現像剤搬送方向上流側に配置され、前記搬送スクリューによる前記検知領域への現像剤の供給量を制御する供給手段と、
トナーとキャリアが補給される補給口と、
前記現像剤槽の現像剤の一部を排出する排出経路と、を有し、
前記検知領域は、排出経路中に配置されるとともに、前記供給手段により前記検知領域へ断続的に現像剤を供給し、前記検知手段の検知により供給された現像剤の搬送状態を検知することを特徴とする現像装置。

３．トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽内の現像剤により像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、を有する現像装置において、
前記現像剤槽からの現像剤を搬送する搬送スクリューと、
検知領域における、前記搬送スクリューにより搬送された現像剤の通過量を検知する検知手段と、
前記検知領域より現像剤搬送方向上流側に配置され、前記搬送スクリューによる前記検知領域への現像剤の供給量を制御する供給手段と、を有し、
前記現像剤槽内の現像剤を撹拌する撹拌スクリューと前記搬送スクリューとは、同一のスパイラル形状であり一体として形成され、
前記供給手段により前記検知領域へ断続的に現像剤を供給し、前記検知手段の検知により供給された現像剤の搬送状態を検知することを特徴とする現像装置。

４．トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽内の現像剤により像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、
前記現像剤槽からの現像剤を搬送する搬送スクリューと、
検知領域における、前記搬送スクリューにより搬送された現像剤の通過量を検知する検知手段と、
前記検知領域より現像剤搬送方向上流側に配置され、開口部と該開口部を遮蔽可能な遮蔽部材とを有し、前記遮蔽部材を稼働させることにより、現像剤の供給量を制御して、前記搬送スクリューによる前記検知領域への現像剤の供給量を制御する供給手段と、を有し、
前記供給手段により前記検知領域へ断続的に現像剤を供給し、前記検知手段の検知により、前記供給手段により現像剤の供給を開始してから前記検知領域に現像剤が到達するまでの到達時間から流動性を、
供給の開始をした現像剤が前記検知領域を通過するまでの通過時間から前記搬送スクリューによる現像剤の搬送効率を、供給された現像剤の搬送状態として検知する現像装置と、
像担持体と、
前記像担持体と前記現像ローラとの間に現像バイアスを印加するバイアス電源と、
前記現像剤槽内の現像剤を撹拌する撹拌スクリューを回転させる駆動モータと、
現像剤の流動性の検知結果から現像バイアスを制御し、前記搬送スクリューによる現像剤の搬送効率の検知結果から前記撹拌スクリューの回転数を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

５．トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽内の現像剤により像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、
前記現像剤槽からの現像剤を搬送する搬送スクリューと、
検知領域における、前記搬送スクリューにより搬送された現像剤の通過量を検知するため、検知領域内の現像剤の透磁率を測定する磁気センサ若しくは、検知領域上の現像剤の質量を測定する質量センサである検知手段と、
前記検知領域より現像剤搬送方向上流側に配置され、前記搬送スクリューによる前記検知領域への現像剤の供給量を制御する供給手段と、を有し、
前記供給手段により前記検知領域へ断続的に現像剤を供給し、前記検知手段の検知により、前記供給手段により現像剤の供給を開始してから前記検知領域に現像剤が到達するまでの到達時間から流動性を、
供給の開始をした現像剤が前記検知領域を通過するまでの通過時間から前記搬送スクリューによる現像剤の搬送効率を、供給された現像剤の搬送状態として検知する現像装置と、
像担持体と、
前記像担持体と前記現像ローラとの間に現像バイアスを印加するバイアス電源と、
前記現像剤槽内の現像剤を撹拌する撹拌スクリューを回転させる駆動モータと、
現像剤の流動性の検知結果から現像バイアスを制御し、前記搬送スクリューによる現像剤の搬送効率の検知結果から前記撹拌スクリューの回転数を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

６．トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽内の現像剤により像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、
前記現像剤槽からの現像剤を搬送する搬送スクリューと、
検知領域における、前記搬送スクリューにより搬送された現像剤の通過量を検知する検知手段と、
前記検知領域より現像剤搬送方向上流側に配置され、開口部と該開口部を遮蔽可能な遮蔽部材とを有し、前記遮蔽部材を稼働させることにより、現像剤の供給量を制御して、前記搬送スクリューによる前記検知領域への現像剤の供給量を制御する供給手段と、を有し、
前記供給手段により前記検知領域へ断続的に現像剤を供給し、前記検知手段の検知により供給された現像剤の搬送状態を検知する現像装置と、
前記現像装置に設けられたトナーとキャリアが供給される補給口にキャリア若しくは現像剤を供給する補給部と、
現像剤の搬送状態の検知結果により前記補給部から供給するキャリア若しくは現像剤の供給量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

７．トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽内の現像剤により像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、
前記現像剤槽からの現像剤を搬送する搬送スクリューと、
検知領域における、前記搬送スクリューにより搬送された現像剤の通過量を検知するため、検知領域内の現像剤の透磁率を測定する磁気センサ若しくは、検知領域上の現像剤の質量を測定する質量センサである検知手段と、
前記検知領域より現像剤搬送方向上流側に配置され、前記搬送スクリューによる前記検知領域への現像剤の供給量を制御する供給手段と、を有し、
前記供給手段により前記検知領域へ断続的に現像剤を供給し、前記検知手段の検知により供給された現像剤の搬送状態を検知する現像装置と、
前記現像装置に設けられたトナーとキャリアが供給される補給口にキャリア若しくは現像剤を供給する補給部と、
現像剤の搬送状態の検知結果により前記補給部から供給するキャリア若しくは現像剤の供給量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

本願発明によれば、供給手段により検知手段の検知領域へ断続的に現像剤を供給し、検知手段の検知により供給された現像剤の搬送状態を検知することにより、現像剤のキャリア劣化度合に対応した現像剤の搬送状態を精度よく検知することが可能となる。

本実施形態に係る画像形成装置を説明する図である。 現像装置５００の構成、及び、現像動作を説明する模式図である。 現像装置５００の上面模式図である。 現像剤の排出経路５８０を説明する現像装置５００の模式図である。 他の実施形態における現像装置５００を示す図である。 本実施形態に係る現像装置５００及び画像形成装置１０が実行する制御フロー図である。 タイムチャートである。 検知センサ５９３の出力波形の例である。 第２の実施形態に係る現像装置５００及び画像形成装置１０が実行する制御フロー図である。 トナーの帯電量の推移を示す図である。

本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置を説明する図である。

画像形成装置１０は電子写真方式により記録紙に画像、あるいは文字をプリントして排出する画像形成装置である。

画像形成装置１０は、原稿読み取り部１００、画像処理部２００、画像書き込み部３００、画像形成部４００、転写部４５０、現像装置５００、定着部６００、給紙搬送部７００、操作表示部８００、及び、制御部９００を備えている。

操作表示部８００からは、画像形成装置１０を動作させるための条件、たとえば、画像形成を行う記録紙の枚数、サイズ等を、ジョブ情報として入力することができる。また、操作表示部８００にはスタートボタンが配され、スタートボタンをＯＮすることにより、入力されたジョブ情報に基づいて画像形成装置１０の画像形成を開始させることができる。

制御部９００は、操作表示部８００から入力されたジョブ情報を踏まえて、画像形成装置１０の画像形成動作等を制御する。

画像形成装置１０の上部には、自動原稿送り装置ＤＦが搭載されている。自動原稿送り装置ＤＦの原稿台上に載置された原稿ｄは矢印方向に搬送され、原稿読み取り部１００の光学系により原稿の画像が読みとられ、画像情報が取得される。

取得された画像情報は、画像処理部にて必要な画像処理がなされ、画像書き込み部３００に送付される。

画像書き込み部３００は、半導体レーザにて画像情報に基づく出力光を画像形成部４００の画像形成部４００の感光体ドラム４１０に照射する。

画像形成部４００は感光体ドラム４１０、イレーサランプ４２０、帯電器４３０、クリーナ４６０、を有する。

非図示の駆動手段により図示矢印方向に回転される感光体ドラム４１０は、イレーサランプ４２０に照射されて除電がなされた後、帯電器４３０により電荷を付与され、画像書き込み部３００により画像情報に基づく出力光を照射される。画像書き込み部３００による出力光の照射により、感光体ドラム４１０の周面に画像情報に基づく静電潜像が形成される。

像担持体として機能する感光体ドラム４１０に形成された静電潜像は現像装置５００により現像され、トナー像となる。現像装置５００の構成、動作は後述する。

感光体ドラム４１０上のトナー像は、転写部４５０にて、給紙搬送部７００により搬送された記録紙Ｓに転写され、定着部６００を経て転写されたトナー像が定着された記録紙Ｓは画像形成装置１０の外部に排出される。

クリーナ４６０は、クリーニングブレード４６１を回転する感光体ドラム４１０の周面に当接させて感光体ドラム４１０の周面を摺擦し、周面に残留しているトナーを削り取り、除去する。

記録紙Ｓへのトナー像の転写後、感光体ドラム４１０は、外周面に残留しているトナーをクリーナ４６０により除去された後、イレーサランプ４２０による除電、帯電器４３０による電荷の付与がなされ、新たな静電潜像の形成に供される。

図２は、現像装置５００の構成、及び、現像動作を説明する模式図である。

図示される５１０は筐体であり、トナーとキャリアが混合された現像剤（２成分現像剤）を貯留する現像剤槽として機能する現像剤収容室５１３を構成する。

筐体５１０には、現像剤ローラとして機能する現像スリーブ５５１、現像スリーブ５５１に内包され固定の磁極（Ｎ１、Ｓ１等）を有する磁界発生手段であるマグネットロール５５２が配置されている。またマグネットロール５５２の磁力により磁性のキャリアを含む現像剤は現像スリーブ５５１に付着し、搬送される現像剤の層厚を所定量に規制する層厚規制部材５５５、現像剤収容室５１３内の現像剤を攪拌する一対の撹拌スクリュー５６１、５６２が配置される。

筐体５１０の図示上方に示される５２０は補給用のトナーを貯留するトナーホッパ、５３０は補給用のキャリアを貯留するキャリアホッパである。トナーホッパ５２０及びキャリアホッパ５３０から現像剤収容室５１３内の現像剤の状況に応じてそれぞれに貯留されているトナーあるいはキャリアが非図示の供給経路を介して現像剤収容室５１３に供給される。なお、キャリアホッパの内部に、トナーと現像剤を所定のトナー濃度で予め混合させた現像剤を貯留させ、現像剤を補給するようにしてもよい。

また、５９１は現像剤収容室５１３内の現像剤中に含まれるキャリアの透磁率を測定する磁気センサであり、トナー濃度（質量比）を検知するトナー濃度センサとして機能する。５９２は現像剤収容室５１３内の所定高さにおける現像剤の有無を検出するための現像剤上面検知センサである。

撹拌スクリュー５６１及び５６２は、互いに相反する方向に等速で回転し、現像剤収容室５１３内の現像剤を撹拌し、トナーとキャリアと混合するとともに、摩擦帯電させる。本実施形態の画像形成装置１０に現像剤として使用されるトナーは負帯電特性を有し、キャリアは、正帯電特性を有するように、トナーを構成する樹脂粒子、及びキャリアの表面をコートする樹脂の材質が選定されており、攪拌により摩擦されることにより、トナーはマイナスに、キャリアはプラスに帯電される。そして、マイナスに帯電したトナーは、プラスに帯電したキャリアの周囲に付着する。

現像スリーブ５５１は、例えばステンレス材を用いた非磁性の円筒状の部材であり、感光体ドラム４１０の周面に対し、所定の間隙（本実施の形態においては０．３ｍｍ）を保って、非図示の回転駆動手段により感光体ドラム４１０の回転（図２の時計方向回転）に対し、互いに対向する位置において逆方向に回転（図２の時計方向回転）するように構成される。

感光体ドラム４１０の表面は帯電器４３０によりマイナス極性に均一に帯電されたのち、画像書き込み部３００により画像情報に基づく出力光ＬＢを照射（書き込み）されると、照射された部位の帯電量が変化し、画像情報に基づく静電潜像が形成される。

現像スリーブ５５１には、バイアス電源５５９によりＤＣ成分にＡＣ成分を重畳させた現像バイアス電圧が印加されている。本実施の形態における現像バイアス電圧はＤＣ成分が−３００〜−５００Ｖ、ＡＣ成分が１５００〜２０００Ｖ、周波数２〜９Ｈｚである。感光体ドラム４１０の回転により、静電潜像形成部分が現像スリーブ５５１と対向する位置（現像領域）に到達すると、現像領域に現像スリーブ５５１により搬送されてきた現像剤のうちのトナー（マイナス帯電されている）がキャリアから離れて感光体ドラム４１０の露光部に移行する。このとき、キャリアは、マグネットロール５５２の磁力により現像スリーブ５５１に吸引されており、感光体ドラム４１０には移行しない。

感光体ドラム４１０へ移行するトナーの量は、感光体ドラム４１０の表面電位、すなわち、感光体ドラム４１０に形成されている静電潜像に対応し、静電潜像が可視画像であるトナー像となる。

現像スリーブ５５１の周面の、感光体ドラム４１０に移行せず残存しているトナー及びキャリアは現像スリーブ５５１の回転により、感光体ドラム４１０と対向する現像領域を通過すると、マグネットロール５５２の磁極の作用により現像スリーブ５５１より離脱し現像剤槽である現像剤収容室５１３に戻る。そして、撹拌スクリュー５６１、５６２により、現像剤収容室５１３内に収容されている現像剤と攪拌、混合され、新たな現像に供される。

このように、キャリアは現像により消費されず反復使用されるが、トナーは現像により消費されるので、画像形成動作を重ねることにより現像剤収容室５１３内のトナーの量は減少する。トナーの量が減少したことは、トナー濃度センサ５９１により現像剤中のトナー濃度の低下として検知される。

現像剤収容室５１３の上部の天板には補給口５１１が開口している。補給口５１１は、トナー貯蔵手段であるトナーホッパ５２０及び、キャリア貯蔵手段であるキャリアホッパ５３０と非図示の供給経路を介して連通している。トナー補給はシャッタ５２２を動作させてトナー吐出口５２１を開放し、トナーホッパ５２０に貯留されているトナーを非図示のトナー供給経路を経由して現像剤収容室５１３に供給することにより行う。キャリアの補給も同様にシャッタ５３２を動作させてキャリア吐出口５３１を開放し、キャリアホッパ５３０に貯留されているキャリアを非図示の供給経路を経由して現像剤収容室５１３に供給する。これらの現像剤収容室５１３内への補給は、補給口５１１を介して行われる。

トナーの補給は消費にともない低下するトナー濃度の検知値（トナー濃度センサ５９１）に応じて所定のトナー濃度を維持するように行う。キャリアの補給は、現像剤上面検知センサ５９２によって、現像剤収容室５１３に収容されている現像剤の上面（液面）が所定の高さより低下したことを検知されたときになされる。現像剤の上面の低下は、現像剤収容室５１３に収容されている現像剤の一部を排出することにより生じる。現像剤の排出方法については後述する。現像剤の排出量は、現像剤の使用状況あるいは後述する現像剤の搬送状態の検知結果による判断される現像剤の劣化状態により制御される。

画像形成動作（現像）にてキャリアは消費されず、キャリアは反復使用される。反復使用されるキャリアは、繰り返し攪拌されることにより表面の樹脂コートが剥がれ、低抵抗化する。

低抵抗化したキャリアは、感光体ドラム４１０に移行しやすくなるため、静電潜像のベタ露光部に移行してしまう不具合が発生しやすくなる。

図３は、現像剤装置５００内の現像剤の流れを示す上面模式図である。駆動モータＭ１の駆動により撹拌スクリュー５６１、５６２は回転し、これにより、現像剤収容室５１３内の現像剤は撹拌されつつ、図３に示す矢印の方向（反時計回り）に循環搬送される。現像剤収容室５１３の周囲及び、２つの撹拌スクリューの間には隔壁が設けられている。中央の隔壁の両端部付近には、現像剤を受け渡すために隔壁を部分的に切り欠いた切り欠き部ｒａ、ｒｂが設けられている。現像剤は切り欠き部ｒａ、ｒｂを通過して現像剤収容室５１３の内部を循環する。

トナーホッパ５２０あるいはキャリアホッパ５３０から補給されたトナー若しくはキャリアは、現像剤収容室５１３の撹拌スクリュー５６２の上方に開口している補給口５１１（図３では破線で示す）から補給される。

同図において現像剤収容室５１３の右下側には、余剰の現像剤を排出するための現像剤の排出経路５８０が設けられている。排出経路５８０内には、搬送スクリュー５６３と、搬送スクリュー５６３により搬送され検知領域を通過する現像剤の通過量を検知する検知センサ５９３が設けられている。検知領域は、検知センサ５９３の上方である。検知センサ５９３としては、検知センサ５９３のトナー濃度センサ５９１と同じセンサ種類を用いても良く、また、検知領域に存在する現像剤の質量を検知する質量センサを適用しても良い。

また排出経路５８０の下流側には不図示の現像剤廃棄ボックスが設けられている。なお、同図に示す排出経路に代えて循環経路となるように構成するようして、経路内に搬送された現像剤を現像剤収容室５１３に再び戻すようにしても良い。

撹拌スクリュー５６２は、中央の羽根部ｓｃｐ１と、右側端部の羽根部ｓｃｐ１の２種類の羽根から構成されており、羽根部ｓｃｐ１に比べて羽根部ｓｃｐ２はピッチが短く、スパイラルが逆向きに形成されている。撹拌スクリュー５６２の回転により、羽根部ｓｃｐ１によって右側に搬送された現像剤は、羽根部ｓｃｐ２で反対方向に押し戻される。またこの際、羽根部ｓｃｐ２の搬送性能が低くなるようにピッチを異ならせているので、羽根部ｓｃｐ２付近では現像剤はより多く滞留することになるので、現像剤の上面は高くなる。

同図に示す例においては、搬送スクリュー５６３の軸は、撹拌スクリュー５６２の軸と一体として形成されている。また搬送スクリュー５６３のスパイラルの形状、ピッチは、撹拌スクリュー５６２の羽根部ｓｃｐ２、撹拌スクリュー５６１のスパイラルの形状、ピッチと同一にしている。このようにすることにより撹拌スクリュー５６３による現像剤の搬送性能は、現像剤収容室５１３の撹拌スクリュー５６１、５６２による現像剤の搬送性能と同一となる。

図４は、現像剤の排出経路５８０を説明する現像装置５００の模式図である。図４（ａ）は上面図であり、図３の一部を拡大して示したものである。図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

図４（ａ）に示す切り欠き部ｒｃは、隔壁の上方の一部を切り欠いたものである。これは通常は、シャッタｓｔにより遮蔽されている。シャッタｓｔは、開閉機構Ｍ２により図４（ｂ）に示す矢印方向に上下する。切り欠き部ｒｃ、シャッタｓｔがそれぞれ「開口部」、「遮蔽部材」として機能し、これら現像剤の通過量を検知する「検知手段」として機能する検知センサ５９３よりも搬送方向上流側に配置されており、開閉機構Ｍ２、シャッタｓｔ、切り欠き部ｒｃ、が全体として「供給手段」として機能する。

シャッタｓｔを上方に動かすことにより、搬送スクリュー５６２の羽根部ｓｃｐ２付近に滞留した現像剤の一部は、切り欠き部ｒｃを乗り越えて右側の現像剤排出経路に流れ込む。同図の符号ｄは流れ込んだ現像剤を示している。

図５は、他の実施形態における現像装置５００を示す図である。同図に示す例では、撹拌スクリュー５６２と搬送スクリュー５６３とは独立しており、これらは独立に駆動可能である。撹拌スクリュー５６２の下方にシャッタｓｔ２が設けられており、シャッタｓｔ２を稼働させることにより撹拌スクリュー５６２付近の現像剤は、下方の排出経路に落下する。落下した現像剤は搬送スクリュー５６３により搬送され、下流側の検知センサ５９３により現像剤の通過量が検知される。シャッタｓｔ２の開閉時間により廃棄する現像剤量及び、後述する搬送状態の測定に使用される現像剤の量を制御することができる。

図６は、本実施形態に係る現像装置５００及び画像形成装置１０が実行する制御フロー図である。ステップＳ１では、現像剤の耐久制御を実施する時期となったか否かを判断する。耐久制御を実施する時期としては、例えば所定のプリント枚数として１０００枚毎に実施する例がある。その他に、感光体ドラム４１０の走行距離、現像スリーブ５５１の駆動距離が所定値となる毎に実施するようにしても良い。

制御部９００は、耐久制御を実施する時期に達したと判断した場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）には、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２では現像装置５００により現像剤収容室５１３内の現像剤の搬送状態を測定する。

［現像剤の搬送状態の測定］
次に図７、図８に基づいて現像剤の搬送状態の測定手順について説明する。図７はタイムチャートである。同図に示す例においては、撹拌スクリュー５６２と搬送スクリュー５６３とは共に駆動し続けている。その様な条件の下で、開閉機構Ｍ２を駆動させて、シャッタｓｔを開いたときだけ現像剤収容室５１３内の一部の現像剤は、切り欠き部ｒｃを乗り越えて排出経路５８０に流れ込む。つまり排出経路５８０に現像剤を断続的に供給することができる。また排出経路５８０に流れ込む（供給する）現像剤の供給量は、切り欠き部ｒｃの大きさとシャッタｓｔ２の開時間（ｔ０〜ｔ１間の時間）により制御できるものであり、測定時の現像剤の供給量としては数ｇ程度が適正であり、本実施形態においては２．５ｇとなるように条件設定をしている。

排出経路５８０に流れ込んだ現像剤は、搬送スクリュー５６３により下流側の検知センサ５９３に搬送され、検知センサ５９３で検知領域を通過する現像剤の量が検知される。検知出力は、図７の下段に示すような波形を示す。同図の縦軸は現像剤の量を示す指標であり、高い程、多くの現像剤が通過していることを示している。

本実施形態においては、検知センサ５９３は透磁率を測定する磁気センサを用い、搬送スクリュー５６３及び撹拌スクリュー５６２は例えば回転数４２４ｒｐｍで回転させ、５０ｍｓ毎に平均出力をサンプリングし、当該平均出力を検知センサ５９３の出力として用いている。このように平均化処理することにより検出精度を確保している。

搬送状態を示す指標をとして、２つの出力値を用いている。１つ目はシャッタｓｔを開けた時間（ｔ０）から搬送された現像剤の出力波形がピーク値となる時間（ｔ２）までの到達時間Ｔｘである。ピーク値となる時間ｔ２の判定は、単純にピーク値を示した時としてもよく、ピーク高さの半値幅あるいは１０％値幅等の中心時間を用いても良い。到達時間Ｔｘは搬送スクリュー５９３による現像剤の搬送効率を示す指標として用いている。特に搬送スクリュー５９３と撹拌スクリュー５６１、５６２とを略同じ形状、同じ回転数の条件下で検知することにより、現像剤収容室５１３内での現像剤の搬送効率を検知することが可能となる。なお図７に示す例は図３、図４に示す様な、搬送スクリュー５６３の回転が撹拌スクリュー５６２と独立していない構成における例であり、図５の様に搬送スクリュー５６３を独立して駆動できる系においては、到達時間Ｔｘの基準は、シャッタｓｔを開け始めた時（ｔ０）ではなく、搬送スクリュー５６３の回転開始時に設定することができる。

２つ目の出力値は、波形の幅である。波形の幅としては、ピーク高さの１０％値幅を用いることができる。図８は、図７に示すセンサ５９３の出力波形を示したものであり、使用時間がほとんどない基準となる未使用現像剤（波形ａ）と、測定時の現像剤（波形ｂ）との２種類の現像剤の出力波形を示している。同図に示す波形ｂは耐久末期の現像剤の波形を例示している。波形の幅としては同図に示す通過時間Ｔｗａ、Ｔｗｂを測定してこれを２つめの指標としている。

到達時間Ｔｘは、現像剤の流動性を示す指標として用いている。波形ｂの現像剤はキャリアが劣化することにより流動性、及び搬送効率が低下している。流動性の低下により到達時間Ｔｘは遅くなり、搬送効率の低下により通過時間Ｔｗは長い、すそ野が広がった波形となる。なお到達時間Ｔｘを示す指標の代替と、未使用現像剤の到達時間Ｔｘａを基準としてこれに対する測定対象の現像剤の到達時間Ｔｘｂとの差分到達時間Ｔｘ_ａ−ｂを流動性を示す指標として用いても良い。

図６の制御フローの説明に戻る。ステップＳ３では、差分到達時間Ｔｘ_ａ−ｂの測定結果から、キャリアの補給量ｇを決定する。以下に示す表１は、差分到達時間Ｔｘ_ａ−ｂとコピー１０００枚あたりのキャリア補給量ｇとの関係を示す制御テーブルである。表２は、更に搬送状態測定時の現像装置５００の制御トナー濃度（Ｔ．Ｃ．）によってキャリア補給量ｇに補正を行う制御テーブルの例である。制御トナー濃度は、雰囲気環境（温湿度）や現像剤の使用時間により変更している。トナー濃度によって、補正を行うのは現像剤の搬送状態の検知結果が異なるためである。

［第２の実施形態］
図９は、第２の実施形態に係る現像装置５００及び画像形成装置１０が実行する制御フロー図である。図６と同じ制御は、同一符号を付すことにより説明を省略する。

ステップＳ３１では、ステップＳ２で測定した流動性を示す指標である通過時間Ｔｗの測定結果により、バイアス電源５５９により現像スリーブ５５１に印加する現像バイアスの出力値を変更する。未使用現像剤に比べて通過時間Ｔｗが長くなった場合、つまり現像剤の流動性が低下した場合には、流動性低下に伴い画像の粒状性が低下するので、粒状性改善のために、ＡＣ成分の周波数、ＡＣ成分の電圧値、かぶりマージン（感光体ドラム４１０の未露光部の表面電位と、現像バイアスのＤＣ成分との差）の何れかあるいはこれらを組み合わせて変更する。

ステップＳ３２では、ステップＳ２で測定した、搬送効率を示す指標である通過時間Ｔｗの測定結果により、撹拌スクリューの回転数を変更する。未使用現像剤に比べて通過時間Ｔｗが長くなり、波形のすそ野が広がった様な場合、つまり現像剤の搬送効率が低下した場合には、駆動モータＭ１により撹拌スクリュー５６１、５６２の回転数を高くする。

本実施形態によれば、検知センサ５９３の検知領域へ断続的に現像剤を供給し、検知センサ５９３の検知により現像剤の搬送状態を検知することにより、現像剤のキャリア劣化度合に対応した、現像剤の搬送状態を精度よく検知することが可能となる。またこれらの搬送状態の結果により、キャリア補給量、現像条件を制御することにより安定した現像を行うことが可能となる。

次に実施例について説明する。実施例１、実施例２、比較例の条件及び、評価結果は以下のとおりである。
（実施例１、実施例２、比較例の共通条件）
１．搬送スクリュー５６３、撹拌スクリュー５６１、５６２（ｓｃｐ１）の条件
スパイラルピッチ ３６ｍｍ
スクリュー外径 φ２７ｍｍ
スクリュー材質 ＰＣ＋ＡＢＳ
回転数 ４２４ｒｐｍ
２．その他の諸条件
現像ＤＣバイアス −４００Ｖ
現像装置５００内の現像剤量 ６００ｇ
カバレッジは０％（白無地）でＡ４判サイズを連続プリント。

１０００枚毎に、２．５ｇを排出経路５８０に搬送して搬送状態を測定（比較例も含む）
（実施例１、特有の条件）
実施例１は、図６に示した制御フロー及び、前述の表２の制御テーブルを用いて、１０００枚毎に、搬送状態の測定結果に基づいてキャリア補給を行った。
（比較例、特有の条件）
比較例は、搬送状態の測定に用いた量のキャリアを補給した。
（実施例２、特有の条件）
実施例２は、図９に示した制御フロー及び、以下に示す表３、表４の制御テーブルを用いて、１０００枚毎に、現像バイアス及び撹拌スクリュー５６１、５６２の回転数の制御を行った。

表４においてＴｗａは基準となる未使用現像剤の通過時間の測定値であり、Ｔｗｂは測定対象の現像剤における通過時間の測定値である。基準となる回転数は前述のとおり４２４ｒｐｍでありこれに対して表４の数値を加えている。

［評価結果］
（１）実施例１と比較例との評価結果は、図１０の通りである。図１０は、トナーの帯電量の推移を示しており、縦軸は画像形成装置１０の駆動時間、縦軸はトナー帯電量を示している。比較例（波形ｐｂ）に比べて実施例１（波形ｐａ）の方が、帯電量推移が安定していることが分かる。
（２）実施例２と比較例の評価結果は、表５、表６に示すとおりである。表５は、粒状性の推移、表６は、画像濃度の推移を示している。表５、表６の何れにおいても比較例に比べて実施例２の方が安定していることがわかる。

（表５の評価基準）
評価用紙としては王子製紙（株）製「ＰＯＤグロスコート（１００ｇ／ｍ^２）」のＡ３サイズを用いた。

粒状性評価は、Web Safe Colorのソフトトーンのカラーコード、#cc6666、#cc9966、#cccc66、#99cc66、#66cc66、#66cc99、#66cccc、#6699cc、及びダルトーンのカラーコード、#996666、#999966、#669966、#669999、#666699、#996699のパッチ画像をプリンタモードで出力し、それぞれの粒状性を総合的に判定した。以下の基準で目視評価した。

○：５人による目視評価で、０人が粒状性による荒れ有りと判断した
△：５人による目視評価で、２人以上が粒状性による荒れ有りと判断した
×：５人による目視評価で、４人以上が粒状性による荒れ有りと判断した

（表６の評価基準）
評価はＡ３サイズの黒トナーのベタ画像（１００％カバレッジ）のサンプル画像に対して２０点の反射濃度測定を行った。

○：全ての測定点において濃度規格値以上
△：濃度規格値以下が２測定点以上
×：濃度規格値以下が５測定点以上

１０ 画像形成装置
１００ 原稿読み取り部
４００ 画像形成部
４１０ 感光体ドラム
５００、 現像装置
５１０ 筐体
５１１ 補給口
５１３ 現像剤収容室
５２０ トナーホッパ
５３０ キャリアホッパ
５５１ 現像スリーブ
５５２ マグネットロール
５５９ バイアス電源
５５５ 層厚規制部材
５６１、５６２ 撹拌スクリュー
５８０ 排出経路
５９１ トナー濃度センサ
５９２ 現像剤上面検知センサ
５６３ 搬送スクリュー
５９３ 検知センサ
ｒａ、ｒｂ、ｒｃ 切り欠き部
ｓｔ、ｓｔ２ シャッタ
Ｍ１ 駆動モータ
Ｍ２ 開閉機構
９００ 制御部
到達時間 Ｔｘ
通過時間 Ｔｗａ、Ｔｗｂ

Claims (7)

1. トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽内の現像剤により像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、を有する現像装置において、
   前記現像剤槽からの現像剤を搬送する搬送スクリューと、
   検知領域における、前記搬送スクリューにより搬送された現像剤の通過量を検知する検知手段と、
   前記検知領域より現像剤搬送方向上流側に配置され、前記搬送スクリューによる前記検知領域への現像剤の供給量を制御する供給手段と、を有し、
   前記供給手段により前記検知領域へ断続的に現像剤を供給し、前記検知手段の検知により、前記供給手段により現像剤の供給を開始してから前記検知領域に現像剤が到達するまでの到達時間から流動性を、
   供給の開始をした現像剤が前記検知領域を通過するまでの通過時間から前記搬送スクリューによる現像剤の搬送効率を、供給された現像剤の搬送状態として検知することを特徴とする現像装置。
2. トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽内の現像剤により像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、を有する現像装置において、
   前記現像剤槽からの現像剤を搬送する搬送スクリューと、
   検知領域における、前記搬送スクリューにより搬送された現像剤の通過量を検知する検知手段と、
   前記検知領域より現像剤搬送方向上流側に配置され、前記搬送スクリューによる前記検知領域への現像剤の供給量を制御する供給手段と、
   トナーとキャリアが補給される補給口と、
   前記現像剤槽の現像剤の一部を排出する排出経路と、を有し、
   前記検知領域は、排出経路中に配置されるとともに、前記供給手段により前記検知領域へ断続的に現像剤を供給し、前記検知手段の検知により供給された現像剤の搬送状態を検知することを特徴とする現像装置。
3. トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽内の現像剤により像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、を有する現像装置において、
   前記現像剤槽からの現像剤を搬送する搬送スクリューと、
   検知領域における、前記搬送スクリューにより搬送された現像剤の通過量を検知する検知手段と、
   前記検知領域より現像剤搬送方向上流側に配置され、前記搬送スクリューによる前記検知領域への現像剤の供給量を制御する供給手段と、を有し、
   前記現像剤槽内の現像剤を撹拌する撹拌スクリューと前記搬送スクリューとは、同一のスパイラル形状であり一体として形成され、
   前記供給手段により前記検知領域へ断続的に現像剤を供給し、前記検知手段の検知により供給された現像剤の搬送状態を検知することを特徴とする現像装置。
4. トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽内の現像剤により像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、
   前記現像剤槽からの現像剤を搬送する搬送スクリューと、
   検知領域における、前記搬送スクリューにより搬送された現像剤の通過量を検知する検知手段と、
   前記検知領域より現像剤搬送方向上流側に配置され、開口部と該開口部を遮蔽可能な遮蔽部材とを有し、前記遮蔽部材を稼働させることにより、現像剤の供給量を制御して、前記搬送スクリューによる前記検知領域への現像剤の供給量を制御する供給手段と、を有し、
   前記供給手段により前記検知領域へ断続的に現像剤を供給し、前記検知手段の検知により、前記供給手段により現像剤の供給を開始してから前記検知領域に現像剤が到達するまでの到達時間から流動性を、
   供給の開始をした現像剤が前記検知領域を通過するまでの通過時間から前記搬送スクリューによる現像剤の搬送効率を、供給された現像剤の搬送状態として検知する現像装置と、
   像担持体と、
   前記像担持体と前記現像ローラとの間に現像バイアスを印加するバイアス電源と、
   前記現像剤槽内の現像剤を撹拌する撹拌スクリューを回転させる駆動モータと、
   現像剤の流動性の検知結果から現像バイアスを制御し、前記搬送スクリューによる現像剤の搬送効率の検知結果から前記撹拌スクリューの回転数を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
5. トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽内の現像剤により像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、
   前記現像剤槽からの現像剤を搬送する搬送スクリューと、
   検知領域における、前記搬送スクリューにより搬送された現像剤の通過量を検知するため、検知領域内の現像剤の透磁率を測定する磁気センサ若しくは、検知領域上の現像剤の質量を測定する質量センサである検知手段と、
   前記検知領域より現像剤搬送方向上流側に配置され、前記搬送スクリューによる前記検知領域への現像剤の供給量を制御する供給手段と、を有し、
   前記供給手段により前記検知領域へ断続的に現像剤を供給し、前記検知手段の検知により、前記供給手段により現像剤の供給を開始してから前記検知領域に現像剤が到達するまでの到達時間から流動性を、
   供給の開始をした現像剤が前記検知領域を通過するまでの通過時間から前記搬送スクリューによる現像剤の搬送効率を、供給された現像剤の搬送状態として検知する現像装置と、
   像担持体と、
   前記像担持体と前記現像ローラとの間に現像バイアスを印加するバイアス電源と、
   前記現像剤槽内の現像剤を撹拌する撹拌スクリューを回転させる駆動モータと、
   現像剤の流動性の検知結果から現像バイアスを制御し、前記搬送スクリューによる現像剤の搬送効率の検知結果から前記撹拌スクリューの回転数を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
6. トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽内の現像剤により像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、
   前記現像剤槽からの現像剤を搬送する搬送スクリューと、
   検知領域における、前記搬送スクリューにより搬送された現像剤の通過量を検知する検知手段と、
   前記検知領域より現像剤搬送方向上流側に配置され、開口部と該開口部を遮蔽可能な遮蔽部材とを有し、前記遮蔽部材を稼働させることにより、現像剤の供給量を制御して、前記搬送スクリューによる前記検知領域への現像剤の供給量を制御する供給手段と、を有し、
   前記供給手段により前記検知領域へ断続的に現像剤を供給し、前記検知手段の検知により供給された現像剤の搬送状態を検知する現像装置と、
   前記現像装置に設けられたトナーとキャリアが供給される補給口にキャリア若しくは現像剤を供給する補給部と、
   現像剤の搬送状態の検知結果により前記補給部から供給するキャリア若しくは現像剤の供給量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
7. トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽内の現像剤により像担持体の静電潜像を現像する現像ローラと、
   前記現像剤槽からの現像剤を搬送する搬送スクリューと、
   検知領域における、前記搬送スクリューにより搬送された現像剤の通過量を検知するため、検知領域内の現像剤の透磁率を測定する磁気センサ若しくは、検知領域上の現像剤の質量を測定する質量センサである検知手段と、
   前記検知領域より現像剤搬送方向上流側に配置され、前記搬送スクリューによる前記検知領域への現像剤の供給量を制御する供給手段と、を有し、
   前記供給手段により前記検知領域へ断続的に現像剤を供給し、前記検知手段の検知により供給された現像剤の搬送状態を検知する現像装置と、
   前記現像装置に設けられたトナーとキャリアが供給される補給口にキャリア若しくは現像剤を供給する補給部と、
   現像剤の搬送状態の検知結果により前記補給部から供給するキャリア若しくは現像剤の供給量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

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