| 【発明の名称】 |
現像装置、画像形成装置及び現像方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】宮坂 裕
【氏名】西沢 公夫
【氏名】田村 暢康
【氏名】小林 一敏
|
| 【要約】 |
【課題】一循環系の現像装置は、均一な濃度の画像を形成することが出来るが、現像剤担持体の現像剤搬送量と、現像剤担持体への供給量と、現像剤担持体からの回収量との間の整合が必要であるが、従来はこの整合をとることが困難であった。
【解決手段】供給手段及び回収手段の起動制御及び停止制御を適正なタイミングで行うことにより、前記の整合をとる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 現像領域に現像剤を搬送し、該現像領域において現像剤を担持する現像担持体、該現像剤担持体に現像剤を供給する供給手段が設けられた供給部及び、前記現像剤担持体から現像剤を回収する回収手段が設けられた回収部、を有し、前記供給部と前記回収部とは少なくとも画像領域内では分離され、且つ、少なくとも前記現像剤担持体を駆動する現像部駆動手段と前記回収手段を駆動する回収部駆動手段とが別々に設けられた現像装置であって、前記現像剤担持体の停止時点が前記回収手段の停止時点に対して同時又は前となるように、前記現像部駆動手段及び前記回収部駆動手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】 前記制御手段は、前記現像部駆動手段のオフ時点を前記回収部駆動手段のオフ時点より前にする制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】 前記制御手段は、ブレーキをかけて前記現像部駆動手段を停止させ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。
【請求項４】 前記現像部駆動手段はＤＣモータを有し、前記回収部駆動手段はステッピングモータを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】 現像領域に現像剤を搬送し、該現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体、該現像剤担持体に現像剤を供給する供給手段を有する供給部及び、前記現像剤担持体から現像剤を回収する回収手段を有する回収部、を有し、前記供給部と前記回収部とは少なくとも画像領域内では分離され、且つ、少なくとも前記現像剤担持体を駆動する現像部駆動手段と前記供給部を駆動する供給部駆動手段とが別々に設けられた現像装置であって、前記現像部駆動手段のオン時点が前記供給部駆動手段のオン時点に対して同時又は前となるように、前記現像部駆動手段及び前記供給部部駆動手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項６】 前記現像部駆動手段はＤＣモータを有し、前記供給部駆動手段はステッピングモータを有することを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】 前記回収部の前記回収手段を駆動する回収部駆動手段が前記供給部駆動手段に兼用されることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
【請求項８】 前記供給部が前記回収部の下方に配置されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項９】 重合トナーを用いて現像を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１０】 現像領域に現像剤を搬送し、該現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体、該現像剤担持体を駆動する現像部駆動手段、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給手段を有する供給部及び、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する規制手段、を有する現像装置であって、前記現像部駆動手段の回転数を変えることにより、前記現像領域に搬送される現像剤の搬送割合を一定に維持する制御を行う制御手段を有することを特徴とする現像装置。
【請求項１１】 前記現像剤担持体から現像剤を回収する手段が設けられた回収部を有し、前記供給部と前記回収部とは少なくとも画像領域において分離されていることを特徴とする請求項１０に記載の現像装置。
【請求項１２】 前記供給部は前記回収部の下方に配置されたことを特徴とする請求項１１に記載の現像装置。
【請求項１３】 前記規制手段は、前記現像剤担持体上の現像剤量を７０ｍｇ／ｃｍ2以下に規制することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１４】 像形成体、該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段及び、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】 像形成体、該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、現像剤担持体により現像領域に二成分磁性現像剤を搬送して、前記像形成体上の静電潜像を現像する現像装置、該現像装置中の二成分磁性現像剤の透磁率を計測することにより二成分磁性現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給手段及び、該トナー濃度検知手段の出力に基づいて、前記トナー補給手段を制御する制御手段を有する画像形成装置であって、前記制御手段は、記録材の搬送速度毎に設定されたデータに基づいて、制御における閾値の変更又は前記トナー濃度検知手段の出力値の変更を行って前記トナー補給手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】 前記現像装置の作動実験から取得された前記データを記憶する記憶手段を有し、該記憶手段には、現像剤投入時の初期調整時に記録材搬送速度毎の前記トナー濃度検知手段の出力値から演算して得た、前記制御手段の制御閾値、前記トナー濃度検知手段の出力値を変更する制御電圧又は前記トナー濃度検知手段の出力の補正値の前記データが記憶されることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】 前記現像装置は、重量平均粒径が３〜８μｍの非磁性トナー及び７９×１０3Ａ／ｍの磁界における磁化量が３．８×１０-5〜８．８×１０-5ｗｂ・ｍ／ｋｇであり、重量平均粒径が３０〜７０μｍのキャリアを含有する二成分現像剤を用いて現像を行うことを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】 前記非磁性トナーは、重合トナーであることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１９】 二成分磁性現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段の出力に基づいて、現像装置にトナーを補給するトナー補給手段を制御して像形成体上の静電潜像を現像する現像方法において、前記像形成体の移動速度毎に設定されたデータに基づいて、前記トナー補給手段の駆動のための閾値の変更又は前記トナー濃度検知手段の出力の変更を行って前記トナー補給手段を制御することを特徴とする現像方法。
【請求項２０】 重量平均粒径が３〜８μｍの非磁性トナー及び７９×１０3Ａ／ｍの磁界における磁化量が３．８×１０-5〜８．８×１０-5ｗｂ・ｍ／ｋｇであり、重量平均粒径が３０〜７０μｍのキャリアを含有する二成分現像剤を用いることを特徴とする請求項１９に記載の現像方法。
【請求項２１】 前記非磁性トナーは、重合トナーであることを特徴とする請求項１９又は請求項２０のいずれか１項に記載の現像方法。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式により画像を形成する画像形成装置、該画像形成装置に組み込まれる現像装置及び現像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】（１）電子写真方式により画像を形成する画像形成装置の現像装置としては、トナーとキャリアを含有する二成分現像剤を用いて現像を行うものが広く用いられている。
【０００３】二成分現像剤を用いる現像装置は、現像領域に現像剤を搬送し、現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体、現像剤担持体に現像剤を供給する供給部及び現像後の現像剤を現像剤担持体から回収する回収部を主な構成要素とする。
【０００４】現像においては、トナー濃度の時間的な変動がなく、現像される潜像を担持する像形成体の移動方向に濃度むらを生じないことが重要であるとともに、像形成体の移動方向に直交する方向（以下において画像幅方向と言う）に濃度むらを生じないように、現像剤中のトナー濃度が均一であることが重要である。
【０００５】一方、トナー補給は現像装置中の一カ所において行われるために、補給されたトナーを現像剤中に均一に分散させるために撹拌スクリューを用いるなど様々な工夫がなされている。
【０００６】特願２０００−３４３０７５号は、現像剤担持体から回収部に回収された現像剤を供給部に戻さないで、トナーが補給される撹拌・搬送給部に戻すことにより、画像幅方向に均一なトナー濃度の現像剤を供給部に供給し、供給部から現像剤担持体に均一なトナー濃度の現像剤が供給されるようにした現像装置が提案されている。
【０００７】（２）現像剤の特性、即ち、現像剤の嵩密度、流動性、Ｑ／Ｍ（トナーの帯電量であり、μＣ／ｇの単位を持つ量）等は現像装置の作動時間の経過に従って変化することが知られている。このような現像剤の特性の変化は現像により形成される画像の濃度に影響を与えるので、画像形成装置の朝一番における作動開始時と作動を重ねた後とにおいて、トナー補給の制御を変える等の対策が採られている。
【０００８】（３）トナー補給制御を目的とした現像剤のトナー濃度の検知手段としては、現像剤の透磁率を計測するものが広く用いられている。しかるに、現像剤の透磁率はトナー濃度の他に、現像剤の使用状況によっても変化することから、トナー濃度の変化による透磁率の変化のみを検知する技術、或いは、計測された透磁率を補正する技術が開発されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】（１）在来型の現像装置、即ち、現像剤担持体から回収された現像剤が撹拌・搬送部や供給部に分散して戻される現像装置に対して、特願２０００−３４３０７５号で提案されている現像装置、即ち、現像剤担持体から回収された現像剤を全て、撹拌・搬送部に戻し、供給部には撹拌・搬送部から現像剤を供給する方式の現像装置は、画像幅方向のトナー濃度が均一になり均一な濃度の画像を形成することを可能にする。このような現像装置においては、供給部からの現像剤供給量と、現像剤担持体により搬送される現像剤搬送量と、回収部における現像剤回収搬送量との間の整合がとれていることが重要である。この整合が崩れると、現像剤の不足や過剰が生じて画質や現像装置の作動に影響する場合が生ずる。
【００１０】ところで、種々の特性の変化（例えば、現像剤や感光体の特性の変化）による画像濃度の変化に対して現像剤担持体の移動速度を変更して一定の画像濃度を得ることが行われており、このためには現像剤担持体を駆動する現像部駆動手段と回収部を駆動する回収部駆動手段とを別々に設けることが望ましい。しかるに、現像部駆動手段と回収部駆動手段を別々に設けた場合に、回収部に現像剤が蓄積され、更には、蓄積された現像剤が固化するパッキングを生ずる場合がある。
【００１１】これは、現像装置の停止時に、現像部駆動手段と回収部駆動手段とを同時にオフしても、慣性により回収部の停止後にも現像剤担持体が回転している場合がある時に、作動を停止した回収部に現像剤担持体がら現像剤が搬送されることによって生ずる。
【００１２】第１の本発明の目的は、現像装置の停止時に生ずる前記のような望ましくない現象を防止し、回収部に現像剤が蓄積されるのを防止して、高画質の画像を形成する現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】（２）前記の特願記載の現像装置において、現像部駆動手段と供給部駆動手段とを別々に設けた場合に、現像装置の起動時に、現像領域に搬送される現像剤の量が安定せず画質を損ねるという問題がある。
【００１４】これは、現像装置の起動時に、現像部駆動手段と供給部駆動手段とを同時にオンしても、現像剤担持体の立ち上がり特性と供給部の立ち上がり特性に違いがあるときに、現像剤担持体に供給される現像剤の量が不足する場合があるために画像むらを生ずるという現象である。
【００１５】第２の本発明の目的は、現像装置の起動時に生ずる前記のような望ましくない現象を防止して、高画質の画像を形成する現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１６】（３）現像剤の特性の変化に対して、従来は、朝一などの作動開始時とある程度の作動を経て安定した状態の時とで作動条件を変える制御が行われているが、十分ではない。特に、画像形成装置の作動開始時と安定作動時において、現像剤の嵩密度が変化することにより、望ましくない現象が生ずることが判明した。
【００１７】即ち、嵩密度の変化によって、現像剤担持体により搬送される現像剤の実質的な量が変動するために、前記特願記載の現像装置では供給部の供給量と、現像剤担持体の搬送量と、回収部の回収量との間の整合が崩れて、現像剤の回収部における蓄積や供給部における現像剤量の不足を生ずるという問題が発生し易いことが明らかになった。また、画像濃度が変化するという問題もある。
【００１８】第３の本発明の目的は、現像剤の特性の変化に伴う前記のような問題を解決し、高画質の画像を安定して形成することができる現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１９】（４）トナー濃度以外の変動要因に対する補正ついては、従来は、変動値を予め予測して補正値を決定し補正をかけるという手法が採るられていたが、このような補正では十分ではない。特に、カラー画像形成装置においては、厚紙やＯＨＰシートに画像を形成する際には、定着性を確保するためや光沢のある画像を形成するために、定着装置における記録材の搬送速度を減速することが行われるが、定着装置における減速に対応して感光体や現像装置の作動速度が減速されるために、現像剤の撹拌度が変化し、現像剤の嵩密度が変化するために、透磁率変化を検知するトナー濃度検知手段の出力が変化するために、従来の補正手段では適切な補正を行うことができなかった。
【００２０】特に、前記（１）及び（２）で述べた現像装置や重合トナーを用いて現像を行う場合うには、従来の補正手段が不十分であった。
【００２１】第４の本発明の目的は、透磁率の計測によりトナー濃度を検知し、検知結果に基づいてトナー補給制御を行う場合における従来技術の前記した問題を解決し、常に適正な濃度の画像を形成することができる現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】前記した本発明の目的は、下記の発明により達成される。
【００２３】１．現像領域に現像剤を搬送し、該現像領域において現像剤を担持する現像担持体、該現像剤担持体に現像剤を供給する供給手段が設けられた供給部及び、前記現像剤担持体から現像剤を回収する回収手段が設けられた回収部、を有し、前記供給部と前記回収部とは少なくとも画像領域内では分離され、且つ、少なくとも前記現像剤担持体を駆動する現像部駆動手段と前記回収手段を駆動する回収部駆動手段とが別々に設けられた現像装置であって、前記現像剤担持体の停止時点が前記回収手段の停止時点に対して同時又は前となるように、前記現像部駆動手段及び前記回収部駆動手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【００２４】２．前記制御手段は、前記現像部駆動手段のオフ時点を前記回収部駆動手段のオフ時点より前にする制御を行うことを特徴とする前記１に記載の現像装置。
【００２５】３．前記制御手段は、ブレーキをかけて前記現像部駆動手段を停止させることを特徴とする前記１又は前記２に記載の現像装置。
【００２６】４．前記現像部駆動手段はＤＣモータを有し、前記回収部駆動手段はステッピングモータを有することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
【００２７】５．現像領域に現像剤を搬送し、該現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体、該現像剤担持体に現像剤を供給する供給手段を有する供給部及び、前記現像剤担持体から現像剤を回収する回収手段を有する回収部、を有し、前記供給部と前記回収部とは少なくとも画像領域内では分離され、且つ、少なくとも前記現像剤担持体を駆動する現像部駆動手段と前記供給部を駆動する供給部駆動手段とが別々に設けられた現像装置であって、前記現像部駆動手段のオン時点が前記供給部駆動手段のオン時点に対して同時又は前となるように、前記現像部駆動手段及び前記供給部部駆動手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【００２８】６．前記現像部駆動手段はＤＣモータを有し、前記供給部駆動手段はステッピングモータを有することを特徴とする前記５に記載の現像装置。
【００２９】７．前記回収部の前記回収手段を駆動する回収部駆動手段が前記供給部駆動手段に兼用されることを特徴とする前記５に記載の現像装置。
【００３０】８．前記供給部が前記回収部の下方に配置されたことを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の現像装置。
【００３１】９．重合トナーを用いて現像を行うことを特徴とする前記１〜８のいずれか１項に記載の現像装置。
【００３２】１０．現像領域に現像剤を搬送し、該現像領域において現像剤を担持する現像剤担持体、該現像剤担持体を駆動する現像部駆動手段、前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給手段を有する供給部及び、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する規制手段、を有する現像装置であって、前記現像部駆動手段の回転数を変えることにより、前記現像領域に搬送される現像剤の搬送割合を一定に維持する制御を行う制御手段を有することを特徴とする現像装置。
【００３３】１１．前記現像剤担持体から現像剤を回収する手段が設けられた回収部を有し、前記供給部と前記回収部とは少なくとも画像領域において分離されていることを特徴とする前記１０に記載の現像装置。
【００３４】１２．前記供給部は前記回収部の下方に配置されたことを特徴とする前記１１に記載の現像装置。
【００３５】１３．前記規制手段は、前記現像剤担持体上の現像剤量を７０ｍｇ／ｃｍ2以下に規制することを特徴とする１０〜１２のいずれか１項に記載の現像装置。
【００３６】１４．像形成体、該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段及び、前記１〜１３のいずれか１項に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【００３７】１５．像形成体、該像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、現像剤担持体により現像領域に二成分磁性現像剤を搬送して、前記像形成体上の静電潜像を現像する現像装置、該現像装置中の二成分磁性現像剤の透磁率を計測することにより二成分磁性現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給手段及び、該トナー濃度検知手段の出力に基づいて、前記トナー補給手段を制御する制御手段を有する画像形成装置であって、前記制御手段は、記録材の搬送速度毎に設定されたデータに基づいて、制御における閾値の変更又は前記トナー濃度検知手段の出力値の変更を行って前記トナー補給手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【００３８】１６．前記現像装置の作動実験から取得された前記データを記憶する記憶手段を有し、該記憶手段には、現像剤投入時の初期調整時に記録材搬送速度毎の前記トナー濃度検知手段の出力値から演算して得た、前記制御手段の制御閾値、前記トナー濃度検知手段の出力値を変更する制御電圧又は前記トナー濃度検知手段の出力の補正値の前記データが記憶されることを特徴とする前記１５に記載の画像形成装置。
【００３９】１７．前記現像装置は、重量平均粒径が３〜８μｍの非磁性トナー及び７９×１０3Ａ／ｍの磁界における磁化量が３．８×１０-5〜８．８×１０-5ｗｂ・ｍ／ｋｇであり、重量平均粒径が３０〜７０μｍのキャリアを含有する二成分現像剤を用いて現像を行うことを特徴とする前記１５又は前記１６に記載の画像形成装置。
【００４０】１８．前記非磁性トナーは、重合トナーであることを特徴とする前記１５〜１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００４１】１９．二成分磁性現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段の出力に基づいて、現像装置にトナーを補給するトナー補給手段を制御して像形成体上の静電潜像を現像する現像方法において、前記像形成体の移動速度毎に設定されたデータに基づいて、前記トナー補給手段の駆動のための閾値の変更又は前記トナー濃度検知手段の出力の変更を行って前記トナー補給手段を制御することを特徴とする現像方法。
【００４２】２０．重量平均粒径が３〜８μｍの非磁性トナー及び７９×１０3Ａ／ｍの磁界における磁化量が３．８×１０-5〜８．８×１０-5ｗｂ・ｍ／ｋｇであり、重量平均粒径が３０〜７０μｍのキャリアを含有する二成分現像剤を用いることを特徴とする前記１９に記載の現像方法。
【００４３】２１．前記非磁性トナーは、重合トナーであることを特徴とする前記１９又は前記２０に記載の現像方法。
【００４４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る現像装置の複数組を搭載した本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるカラー複写機の構成を説明する。
【００４５】＜画像形成装置の構成＞図１は、画像形成装置本体ＧＨと、画像読取装置ＹＳとから構成された本発明の実施の形態に係るカラー複写機の全体構成図である。
【００４６】画像形成装置本体ＧＨは複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と給紙搬送手段及び定着装置２４とから成る。
【００４７】イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像形成体としての感光体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像形成体としての感光体１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、像形成体としての感光体１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、像形成体としての感光体１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを有する。帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、２Ｍと３Ｍ、２Ｃと３Ｃ及び２Ｋと３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。
【００４８】中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録材Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、記録材Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録材Ｐは、定着装置２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００４９】一方、転写手段７Ａにより記録材Ｐにカラー画像を転写した後、記録材Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａによりクリーニングされる。
【００５０】５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにそれぞれ新規トナーを補給するトナー補給手段である。
【００５１】画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤによる画像読取が行われる。
【００５２】ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、画像書き込み部（露光手段）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに信号を送る。
【００５３】自動原稿送り装置２０１は自動両面原稿搬送手段を備えている。この自動原稿送り装置２０１は原稿載置台上から給送される多数枚の原稿ｄの内容を、連続して読み取り、記憶手段に蓄積する事が可能であるから（電子ＲＤＨ機能）、複写機能により多数枚の原稿を複写する場合に、或いはファクシミリ機能により多数枚の原稿ｄを送信する場合等に便利に使用される。
【００５４】＜現像装置の構成＞図２は本発明の実施の形態に係る現像装置の中央断面図である。以下、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ及び４Ｋを現像装置４で示す。
【００５５】現像装置４は、現像装置枠体４０、現像ローラからなる現像剤担持体４１、磁界発生手段（マグネットロール）４２、穂切り板からなる規制手段４３、水車型の供給手段４４、スクリューからなる供給・搬送手段４５、スクリューからなる撹拌・搬送手段４６、搬送ローラ４７、剥ぎ取り板４８、スクリューからなる回収手段４９、トナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサＴＳ等から構成されている。
【００５６】現像剤担持体４１は、静電潜像を担持する像形成体１に対向して配置され、回転可能に支持されており、矢印で示すように回転して現像剤を現像領域ＤＲに搬送し、現像領域ＤＲにおいて現像剤を担持して現像に必要な現像剤の層を形成する。
【００５７】磁界発生手段４２は、現像剤担持体４１の内方に配置され、複数の磁極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を有する。磁界発生手段４２の複数個の磁極のうち互いに隣接する２磁極Ｓ２，Ｓ３は、同極性に配置され反発磁界を形成している。現像剤剥ぎ取り用磁極Ｓ２は、現像剤担持体４１上の現像剤を剥ぎ取り飛散させる。現像剤受け入れ用磁極Ｓ３は、供給手段４４により供給された現像剤を吸引し、現像剤担持体４１上に付着させる。
【００５８】供給手段４４は、現像剤担持体４１に現像剤を供給する回転可能な水車型の搬送手段であり、供給・搬送手段４５から搬送された現像剤を現像剤担持体４１の現像剤受け入れ用磁極Ｓ３付近に均一に供給する。なお、供給手段４４は回転軸方向に搬送機能を有するスクリューであってもよい。
【００５９】供給・搬送手段４５は、供給手段４４に平行配置され、撹拌・搬送手段４６から搬送された現像剤をその回転軸方向に搬送しながら供給手段４４に搬送する。
【００６０】撹拌・搬送手段４６は補給される新規トナーと供給・搬送手段４５から還流された現像剤とを混合、攪拌して供給・搬送手段４５の上流部に搬送する。
【００６１】現像剤担持体４１の現像剤剥ぎ取り用磁極Ｓ２の近傍には、搬送ローラ４７が配置されている。搬送ローラ４７は、回転可能な回転部材（スリーブ）４７Ａと、回転部材４７Ａの内方に収容され現像装置本体４０に固定された円柱状の磁石体４７Ｂとから成る。磁石体４７Ｂは、例えば、Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の５磁極から成り、磁極Ｎ１は現像剤担持体４１の現像剤剥ぎ取り用磁極Ｓ２に対向し、隣接する２磁極Ｓ２，Ｓ３は、同極性の反発磁界を形成している。
【００６２】磁極Ｓ２の近傍には、剥ぎ取り板４８の先端部が近接、又は軽接触している。剥ぎ取り板４８と搬送ローラ４７とは剥ぎ取り手段を形成する。現像剤担持体４１の現像剤剥ぎ取り用磁極Ｓ２により、現像剤担持体４１表面から放出された現像剤は、搬送ローラ４７内の磁極Ｎ１により吸引され、回転する回転部材４７Ａにより担持、搬送され、磁極Ｓ２近傍において剥ぎ取り板４８により剥ぎ取られて、回収部４０３内に落下する。
【００６３】回収部４０３内に回転可能に配置された回収手段４９は、搬送ローラ４７と剥ぎ取り板４８とにより剥ぎ取られて落下する現像剤を受け回収して、供給・搬送手段４５の搬送方向下流側であって、現像剤担持体４１の画像形成領域Ｇ外に搬送する。なお、現像剤担持体４１に現像剤が戻らない位置であれば、回収現像剤を供給・搬送手段４５の搬送方向下流側であって、現像剤担持体４１の現像領域相当内に投入してもよい。或いは、回収手段４９により回収された現像剤を、撹拌・搬送部４０２の上流部に還流させてもよい。
【００６４】供給・搬送手段４５、撹拌・搬送手段４６及び回収手段４９は、何れもスパイラルスクリューからなり、現像剤を攪拌しつつ回転軸方向に搬送するとともに、回転軸のほぼ直角方向に現像剤を放出する。
【００６５】現像装置枠体４０は、現像剤担持体４１、搬送ローラ４７、供給手段４４、供給・搬送手段４５及び撹拌・搬送手段４６を支持する下枠体４０Ａと、剥ぎ取り板４８及び回収手段４９を支持する中枠体４０Ｂと、中枠体４０Ｂの上方開口部を閉蓋する上蓋４０Ｃとから構成されている。
【００６６】下枠体４０Ａは、供給手段４４と供給・搬送手段４５とを収容する供給部４０１と、撹拌・搬送手段４６を収容する撹拌・搬送部４０２を形成する。供給部４０１と撹拌・搬送部４０２とは、下枠体４０Ａの底部から直立した第１隔壁４０４を挟んで両側に形成されている。
【００６７】回収手段４９を回転可能に支持する中枠体４０Ｂの底部に形成された第２隔壁４０５は、供給部４０１と回収部４０３とを仕切る。また、中枠体４０Ｂの一部は、撹拌・搬送部４０２の上方開口部を閉蓋する。
【００６８】回収部４０３の現像剤搬送下流側と、供給部４０１の現像剤搬送下流側とは、第２隔壁４０５の端部近傍に穿設された第１開口部４０６により連通している。
【００６９】供給部４０１の現像剤搬送下流側と撹拌・搬送部４０２の現像剤搬送上流側とは、第１隔壁４０４の一方の端部近傍に穿設された第２開口部４０７により連通している（図４に示す）。
【００７０】撹拌・搬送部４０２の現像剤搬送下流側と供給部４０１の現像剤搬送上流側とは、第１隔壁４０４の他方の端部近傍に穿設された第３開口部４０８により連通している（図４に示す）。
【００７１】供給部４０１の現像剤搬送下流側の底部に設けたトナー濃度センサＴＳは、現像剤の透磁率を計測することにより搬送される現像剤のトナー濃度を検知する。トナー濃度検知信号により、制御手段１００は、トナー補給手段５１を駆動し新規トナーを撹拌・搬送部４０２の現像剤搬送上流側付近に設けられたトナー補給用開口部４０９に補給する。なお、現像された画像の濃度を光学的に検知し、画像濃度の検知結果に基づいてトナー補給制御を行うことも可能である。
【００７２】搬送ローラ４７と剥ぎ取り板４８により剥ぎ取られた現像剤は、回収部４０３内に回収され、回収手段４９により回収現像剤が現像剤搬送下流側に搬送され、第２隔壁４０５に穿設された第１開口部４０６から供給部４０１内に還流する。
【００７３】供給部４０１内の現像剤は、供給・搬送手段４５により第１隔壁４０４の一方の端部に穿設された第２開口部４０７から撹拌・搬送部４０２内に搬送される。撹拌・搬送部４０２内に搬送された現像剤は、撹拌・搬送手段４６により、トナー補給用開口部４０９より補給されたトナーと、現像剤とを混合攪拌しつつ搬送され、第１隔壁４０４の他方の端部に穿設された第３開口部４０８から排出され、供給部４０１内に還流される。供給部４０１内では、供給・搬送手段４５により現像剤を軸方向に搬送しつつ放出して供給手段４４に供給する。供給手段４４は現像剤を軸方向に搬送しつつ放射して現像剤担持体４１に供給する。
【００７４】回収部４０３と供給部４０１とを仕切る第２隔壁４０５の端部付近に設けられた第１開口部４０６、及び供給部４０１と撹拌・搬送部４０２とを仕切る第１隔壁４０４の両端部付近に設けられた第２開口部４０７、第３開口部４０８は、何れも現像剤担持体４１の画像形成領域ＧＲの外に配置されている。
【００７５】供給手段４４と供給・搬送手段４５の回転方向は、現像剤担持体４１の回転方向と同方向になるように構成することにより、現像剤担持体４１への現像剤供給の効率化が達成されるだけではなく、安定した現像剤供給が可能となり、良好な画像を得ることができる。
【００７６】また、回収手段４９の回転方向を、現像剤担持体４１の回転方向と逆にする事により、回収部４０３内での現像剤の逆流を低減する事が可能である。
【００７７】以上説明した現像装置には、非磁性重合トナーと小粒径磁性キャリアを含有する二成分現像剤を用いることが好ましい。かかる二成分現像剤としては、特に、７９×１０3Ａ／ｍの磁界における磁化量が３．８×１０-5〜８．８×１０-5ｗｂ・ｍ／ｋｇであり、重量平均粒径が３０〜７０μｍのキャリアと、重量平均粒径が３〜８μｍの範囲にある非磁性重合トナーとを含有する二成分現像剤が好ましく、現像剤担持体４１に交番電界を重畳した現像バイアスを印加して、感光体１上の静電潜像を現像するのが好ましい。
【００７８】キャリアの重量平均粒径が３０μｍよりも小では、キャリア付着が起こりやすくなり、また、７０μｍよりも大では、画像にハキメと称される濃度ムラが生ずる等の画質の低下が発生しやすくなる。
【００７９】トナーの重量平均粒径が３μｍよりも小では、かぶり等による画質の低下が生じやすくなり、また、８μｍよりも大では、高画質の特徴が薄くなる。
【００８０】重合トナーは、トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状がバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学処理により形成されて得られるトナーである。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られるトナーを意味する。重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させ製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一なトナーが得られる。
【００８１】また、キャリアの重量平均粒径及びトナーの重量平均粒径は、質量基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えた「コールターカウンターＴＡ−１１」又は「コールターマルチサイザー」（いずれもコールター社製）により測定した値である。
【００８２】図３は現像装置４の駆動制御系を示す。現像剤担持体４１と、搬送ローラ４７とは現像部駆動手段としてのモータＭ１により駆動され、供給手段４４と、供給・搬送手段４５と、撹拌・搬送手段４６と、回収手段４９とは供給部駆動手段及び回収部駆動手段として兼用されるモータＭ２により駆動される。現像剤担持体４１には、規制手段４３による制動力が作用するために、モータＭ１には比較的大きな駆動トルクを持ったモータが用いられる。従って、モータＭ１としてはＤＣモータを用いることが好ましい。これに対して、供給手段４４や回収手段４９を駆動するモータＭ２としてはＤＣモータでもよいが、所望の間隔、割合で精度良く逆転させながら行う現像剤の交換をことを可能にするためにステッピングモータが好ましい。
【００８３】感光体１の矢印で示す反時計方向の回転と現像剤担持体４１の矢印で示す時計方向の回転とにより、現像領域ＤＲにおいて、静電潜像が現像される。交流バイアスに、潜像の極性と同極性の直流バイアス重畳した現像バイアスが現像剤担持体４１にバイアス電源ＢＳにより印加され、反転現像が行われる。
【００８４】感光体１及び現像剤担持体４１の回転速度は、画像形成モードにより変更される。即ち、通常の記録紙を用いた画像形成に対して、厚紙やＯＨＰに画像を形成するモードにおいては、感光体１及び現像剤担持体４１の回転速度を通常モードの数分の一程度に落として画像形成が行われる。このような画像形成モードの変更においては、感光体１の回転速度と現像剤担持体４１の回転速度の比を一定に維持して速度変更を行うことが現像性を一定に維持する上で望ましい。
【００８５】＜現像剤の循環搬送とトナー補給＞現像剤の循環系を示す図４により、現像剤の循環を説明する。
【００８６】（１）撹拌・搬送部４０２の上流側において、供給部４０１、回収部４０３から還流された現像剤と、新規トナーとが搬入され、撹拌・搬送手段４６により攪拌、混合され、矢印Ｖ１で示す現像剤移動方向に搬送される。
【００８７】（２）混合された現像剤は、撹拌・搬送部４０２の下流側の第３開口部４０８を通過して供給部４０１の上流側に導入される。供給部４０１内において、現像剤は供給・搬送手段４５により矢印Ｖ２で示す現像剤移動方向に搬送されつつ、矢印Ｖ３に示すように供給手段４４に搬送される。
【００８８】（３）供給手段４４はその回転軸方向の搬送機能はなく、矢印Ｖ４に示すように供給手段４４から搬送される現像剤を現像剤担持体４１に搬送する。
【００８９】（４）現像剤担持体４１上の現像剤は、像担持体１と対向する現像領域ＤＲ（図２に示す）において感光体１上の静電潜像を現像する。現像によってトナー濃度が低下した白矢印で示す現像剤は、回収部４０３への搬送手段としての搬送ローラ４７により、現像剤担持体４１から矢印Ｖ５に示すように剥ぎ取られ、搬送ローラ４７上を移動する。
【００９０】（５）搬送ローラ４７上の回収現像剤は、剥ぎ取り板４８により剥ぎ取られて、矢印Ｖ６に示すように回収部４０３内に収容される。
【００９１】（６）回収部４０３内に収容された回収現像剤は、回転する回収手段４９により矢印Ｖ７に示すように搬送される。
【００９２】（７）回収された現像剤は、回収部４０３下流側の第１開口部４０６から排出され、供給部４０１の下流側の画像領域ＧＲ外に、矢印Ｖ８に示すように搬入される。
【００９３】（８）供給部４０１の第１開口部４０６に供給された現像剤は、矢印Ｖ９に示すように搬送され、トナー濃度センサＴＳによりトナー濃度が検知された後、第２開口部４０７を通過して、矢印Ｖ１０に示すように撹拌・搬送部４０２の上流側に導入される。
【００９４】（９）撹拌・搬送部４０２において、トナー濃度センサＴＳのトナー濃度検知信号により第１のトナー補給手段５１によるトナー補給が行われ、現像剤は矢印Ｖ１に合流する。
【００９５】現像剤は前記のような循環系で搬送されるが、一部の現像剤は供給部４０１と撹拌・搬送部４０２間を矢印Ｖ１，Ｖ２，Ｖ９，Ｖ１０で示すように循環する。
【００９６】以上の説明から明らかなように現像剤は現像剤担持体４１から回収部４０３に回収された後に、画像領域ＧＲ内で供給部４０１に環流することなく、矢印Ｖ８で示すように、画像領域ＧＲの外で供給部４０１に環流する。そして、供給部４０１から現像剤担持体４１に搬送される現像剤はトナーが補給された後に、撹拌・搬送部４０２及び供給部４０１内において十分に撹拌され、均一化されたものである。
【００９７】このように、現像剤担持体４１から回収された現像剤が画像領域ＧＲ内で供給部４０１に環流することがない構成とし、供給部４０１から現像剤担持体４１に供給される現像剤中に現像剤担持体から回収された現像剤が直接に混入することがないような現像剤循環系を、以下において一循環系と言う。
【００９８】＜実施の形態１＞図５は実施の形態１における現像剤担持体と回収手段の制御タイミングを従来のものと対比して示す。
【００９９】一循環系の現像装置においては、現像剤担持体４１における現像剤の搬送量と供給部４０１及び回収部４０３における現像剤搬送量との間に整合がとれていることが重要である。この整合が崩れると、現像剤担持体４１への現像剤の供給が不足したり、回収部４０３に現像剤が滞留するといった現象が生じやすくなる。
【０１００】現像剤担持体４１は画像形成工程との関係で、その回転速度が可変制御されるが、現像剤担持体４１の回転速度が変化した場合にも、現像剤の撹拌搬送を一定に維持して現像剤の特性を保持することは望ましい。
【０１０１】これらの理由から前記のように、現像剤担持体４１及び搬送ローラ４７の現像部駆動手段と、供給手段４４、供給・搬送手段４５、撹拌・搬送手段４６及び回収手段４９の供給部駆動手段及び回収部駆動手段とをモータＭ１、Ｍ２のように別々に設けている。
【０１０２】従来のモータＭ１及びＭ２の停止制御を図５（ａ）に示す。従来の駆動方法では、図示のように、モータＭ１の駆動信号ＤＤＳとモータＭ２の駆動信号ＤＲＳとを同時にゼロとしていた。即ち、モータＭ１とＭ２とを時点ｔ１において同時にオフしていた。
【０１０３】このような制御方法によると、図５（ｂ）に示すように、現像剤担持体４１の立ち下がり特性と回収手段４９の立ち下がり特性との違いから、現像剤担持体４１の停止時点ｔ３が回収手段４９の停止時点ｔ２よりも後になるという現象が生ずる。特に、モータＭ１としてＤＣモータを用い、モータＭ２としてステッピングモータを用いた場合には、各モータの立ち下がり特性の違いから前述したような現象が顕著になる。
【０１０４】その結果、回収手段４９の停止後も回収部４０３に現像剤が供給されることになり、回収部４０３に現像剤が蓄積するという滞留現象が起こる。この蓄積が進行すると、剥ぎ取り板４８の先端部まで現像剤が堆積して剥ぎ取り板４８の剥ぎ取り性能を低下させ、現像剤が剥ぎ取り板４８をすり抜けて、回収された現像剤が現像剤担持体４１へ逆流するという現象が起こる。蓄積が更に進行すると、回収部４０３中の現像剤が固化するパッキング現象が起こる場合もある。
【０１０５】現像装置４を小型にするために、例えば、回収手段４９を構成するスクリューの径をφ２０ｍｍ以下にした場合に、特に、現像剤の蓄積やパッキングが発生しやすい。
【０１０６】本実施の形態においては、このような望ましくない現象を防止するために、現像剤担持体４１の停止時点を回収手段４９の停止時点と同時か又は後ににする制御を行っている。
【０１０７】その一例は図５（ｃ）、（ｄ）に示すものである。制御手段１００はモータＭ１をオフする時点、即ち、モータＭ１の駆動信号ＤＤＳをゼロとする時点ｔ１を、モータＭ２をオフする時点、即ち、モータＭ２の駆動信号ＤＲＳをゼロとする時点ｔ２よりも前とする制御を行う。この制御により図５（ｄ）に示すように、現像剤担持体４１の停止時点ｔ３が回収手段の停止時点ｔ４よりも先になって前記の現像剤の蓄積が防止される。
【０１０８】図６は回収部４０３に現像剤が蓄積する現象を防止する本実施の形態における他の例である。本例では、制御手段１００は、モータＭ２を時点ｔ１でオフするとともに、モータＭ１に対して時点ｔ１より少し遅れて逆回転駆動信号ＤＧＳを供給してブレーキかけてモータＭ１を停止させる。この制御によって現像剤担持体４１と回収手段４９は時点ｔ２において同時に停止する。
【０１０９】＜実施の形態２＞図７は実施の形態１における現像剤担持体と供給手段の制御タイミングを従来のものと対比して示す。図７の制御は図５の制御手段１００により行われる。
【０１１０】一循環系の現像装置においては、現像剤担持体４１における現像剤の搬送量と供給部４０１及び回収部４０３における現像剤搬送量との間に整合がとれていることが重要である。この整合が崩れると、現像剤担持体４１への現像剤の供給が不足したり、回収部４０３に現像剤が滞留するといった現象が生じやすくなる。
【０１１１】特に、一循環系であり、供給部４０１が回収部４０３の下方に配置され、現像剤担持体４１に下方から現像剤が供給される現像装置４の構成では前記の供給量の不足をなくすることが重要である。
【０１１２】本実施の形態においては図７に示すように、モータＭ２をオンする時点、即ち、モータＭ２への電流供給を開始する時点をモータＭ１をオンする時点ｔ１と同時（図７（ａ））か又は後（図７（ｃ））のｔ２とすることにより、現像剤担持体４１への現像剤の搬送量が不足するのを防止している。特に、本実施の形態においては、前記のようにモータＭ１としてＤＣモータを用い、モータＭ２としてステッピングモータを用いているので、図７（ａ）、（ｃ）に示す制御により、図７（ｂ）、（ｄ）に示すように現像剤担持体４１の回転速度が定常状態に達する時点ｔ４が、供給手段４４が定常回転に達する時点ｔ３よりも確実に後になって、現像剤の供給不足が解消される。
【０１１３】＜実施の形態３＞現像剤担持体４１によって搬送される現像剤の量は画像形成装置の作動、具体的には、現像装置４の作動によって変動することが確認されている。図８は現像剤担持体４１の単位面積（ｃｍ2）当たりの現像剤量Ｄｗｓ（ｍｇ）を画像形成装置を作動させて計測した値を示す。図において、縦軸は現像剤担持体４１上の現像剤の単位面積当たりの質量Ｄｗｓを表し、横軸は現像剤担持体４１の表面の移動距離（ｋｍ）を示す。曲線Ｃ１は朝一と呼ばれる一日における朝であって画像形成装置の起動直後の現像剤搬送量の変化の傾向を示し、曲線Ｃ２は画像形成装置が相当の時間作動した結果、現像剤の搬送量が安定したときの現像剤搬送量の変化の傾向を示す。図８から明らかなように、朝一のように画像形成装置が長時間停止した後の作動直後と作動履歴を経た後の安定時とでは現像剤搬送量が異なるとともに、朝一の現像剤搬送量及び安定時の現像剤搬送量も現像剤担持体４１の移動距離、言い換えると、画像形成装置の作動時間の経過とともに変化する。
【０１１４】その結果、現像領域ＤＲに供給される現像剤量が変化して、画像濃度が変動するという現象が生ずる。また、一循環系の現像装置では、現像剤担持体４１による搬送剤搬送量と供給手段４４により供給される現像剤供給量と回収手段４９が回収する現像剤回収量との間の整合性が崩れて、現像剤担持体４１上の現像剤量の不足や回収部４０３における現像剤の蓄積といった望ましくない現象が発生し易くなる。
【０１１５】本実施の形態においては、前記のような望ましくない現象を防止するために、次の式（１）で表される現像剤搬送割合Ｄｒａｔｅを一定にする制御を制御手段１００により行っている。具体的には、モータＭ１の回転数を制御手段１００で制御することにより、現像剤搬送割合Ｄｒａｔｅを一定に維持する。
（１）Ｄｒａｔｅ＝Ｖｓ×Ｄｗｓ但し、Ｖｓ（ｃｍ／ｓｅｃ）は現像剤担持体４１の周速であり、Ｄｗｓは現像剤担持体上の単位面積当たりの現像剤量（ｍｇ／ｃｍ2）である。
【０１１６】現像剤搬送割合Ｄｒａｔｅは実験により求められる。例えば、前記安定時における現像剤量Ｄｗｓが３５ｍｇ／ｃｍ2であり、現像剤担持体の周速が２７ｃｍ／ｓｅｃのときに適正な現像性能が得られた場合に、現像剤搬送割合Ｄｒａｔｅ＝９４５ｍｇ／ｃｍ・ｓｅｃとなる。制御手段１００は、Ｄｒａｔｅ＝９４５ｍｇ／ｃｍ・ｓｅｃとなるように、モータＭ１を制御する。
【０１１７】前記の制御においては、現像剤担持体４１上の現像剤の量を７０ｍｇ／ｃｍ2以下とすることが望ましい。
【０１１８】次に、図９〜１１のフローチャートを用いて、前記した画像形成装置の作動履歴と現像剤担持体４１の移動距離とによる現像剤量Ｄｗｓの変化を補正して常に一定の現像剤搬送割合を維持する制御を説明する。
【０１１９】図９に示す現像剤担持体４１の回転速度制御においては、現像装置４の作動履歴を表す作動／非作動係数Ｔが用いられる。作動／非作動係数Ｔは、朝一には現像剤搬送量Ｄｗｓが多く、画像形成装置の連続作動後の安定時には、少ないという図８に示すような傾向を補正するための係数である。従って、下記に説明するように作動／非作動係数Ｔは現像装置４の作動時間に応じて減算され、非作動時間に応じて加算される。該非作動時間には、画像形成装置の電源がオフしているときの現像装置４の非作動時間と画像形成装置の電源が投入され、待機状態にあるときの現像装置４の非作動時間が含まれる。なお、作動／非作動係数Ｔは不揮発メモリ（図示せず）に格納されおり、画像形成装置の電源オフ時にも作動／非作動係数は格納されている。
【０１２０】図９において、画像形成装置の電源スイッチがオンすると、画像形成装置に内蔵されており、画像形成装置の電源がオフしている時間を計時する時計（図示せず）により計時された非作動時間から作動／非作動係数Ｔを計算し、算出された作動／非作動係数Ｔを制御手段１００が有するワーク用メモリにロードし（Ｆ１）、次に、１秒間隔で割り込みルーチン（図１０に示す）を実行するための割り込みタイマがオンする（Ｆ２）。作動／非作動係数Ｔは後に説明するように、現像装置４の非作動時に増加し作動時に減少する係数であり、次の式（２）に従って、計算される。
【０１２１】（２）Ｔ＝Ｔ＋ｔ、ただし、ｔは前記時計により計時された秒単位の時間である。
【０１２２】コピーボタンが操作されてオンする待機状態（Ｆ３におけるＮｏを循環するループ）において、コピーボタンがオンすると（Ｆ３のＹｅｓ）、Ｖｓ、即ち、現像剤担持体４１の周速が設定される（Ｆ４）。なお、周速Ｖｓの設定については後に説明する。
【０１２３】設定された周速Ｖｓで現像剤担持体４１が回転してコピーが実行される（Ｆ５）。コピー中において、常に、Ｖｓが画像形成装置内の条件の変化に対応して再設定される。即ち、コピー実行中に定期的（例えば１枚コピー毎）に、周速Ｖｓの設定（Ｆ４）が行われる。コピーが終了すると（Ｆ６のＹｅｓ）、待機状態に戻る。
【０１２４】図１０はＦ２でオンするタイマにより１秒間隔で実行される割り込みルーチンを示し、該割り込みルーチンは現像剤担持体４１の周速Ｖｓを決定するパラメータの一つである現像装置４の作動／非作動係数であるＴの値を演算する工程である。
【０１２５】前記作動／非作動係数Ｔは、現像装置４が未作動の状態、即ち、新しい現像剤が装填されて作動していない状態における初期値Ｔ０として、所定値、例えば、Ｔ０＝７２００が設定される。
【０１２６】割り込み開始後に、先ず、Ｆ１０において現像装置４が作動中か否かがチェックされる。作動中であれば、作動／非作動係数Ｔを４だけ減算する（Ｆ１１、Ｔ＝Ｔ−４）、そして、休止中であれば、１だけ加算する（Ｆ１２、Ｔ＝Ｔ＋１）。Ｆ１１及びＦ１２における計算は実験に基づいた式の一例であり、原稿装置の種類によって、異なる式となる場合がある。
【０１２７】このようにして、現像装置４が作動中、即ち、現像剤担持体４１や供給・搬送手段４５や撹拌・搬送手段４６が作動中では作動／非作動係数Ｔを減少させ、休止中では作動／非作動係数Ｔを増加させる演算が行われる。なお、作動／非作動係数Ｔは０を下限とし、７２００を上限とする。
【０１２８】図１１は現像剤担持体４１の周速Ｖｓの設定工程、即ち、図９におけるＦ４の内容を示す。
【０１２９】Ｖｓの設定工程においては、先ず、Ｆ２０、Ｆ２１において作動／非作動係数Ｔ及び現像剤担持体４１の移動距離係数Ｌがロードされる。移動距離係数Ｌはｋｍ（キロメータ）単位の現像剤担持体４１の現像剤担持面の移動距離であり、新しい現像剤が投入された初期状態をゼロとして積算された値である。メモリ１０１には、作動／非作動係数Ｔと移動距離係数Ｌに対応した現像剤量Ｄｗｓを表す表１に示すデータが格納されている。
【０１３０】
【表１】
【０１３１】表１に示すデータは画像形成装置を作動させて画像形成を行うロングランテストにより求められたものである。作動／非作動係数Ｔは図１１に示す演算工程により求められるとともに、移動距離係数Ｌは現像装置４の作動時間から求められる。従って、制御手段１００は、図１０から得られた作動／非作動係数Ｔと移動距離係数Ｌとからメモリ１０１に格納されている表１を参照して、現像剤量Ｄｗｓを求め、式（１）Ｄｒａｔｅ＝Ｖｓ×Ｄｗｓから現像剤担持体４１の周速Ｖｓを求め設定する（Ｆ２２、２３、２４）。
【０１３２】なお、前記の制御において、制御手段１００は、表１のデータの作成時及び表１からのデータの読出時のデータ処理において、作動／非作動計数Ｔを算出する際に小数点以下を切り捨てる演算処理を行う。
【０１３３】図１２はこのような制御の一例を示す。図１２において、曲線Ｃ３は最適条件、即ち、適正な濃度の画像が形成され、現像剤担持体４１の現像剤搬送割合と、現像剤担持体４１への供給量と、現像剤担持体４１からの回収量との間に整合性が維持される現像剤担持体４１の周速を結んだ曲線である。曲線Ｃ４は朝一における傾向を示し、曲線Ｃ５は安定時における傾向を示す。
【０１３４】＜実施の形態４＞現像装置４へのトナーの補給の制御はトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサＴＳにより検知されたトナー濃度情報に基づいて制御手段１００により行われる。トナー濃度センサＴＳは現像剤の透磁率を計測することにより、トナー濃度を検知している。
【０１３５】現像剤の透磁率はトナー濃度以外の要因によっても変化することが知られており、透磁率は現像剤の嵩密度を反映したパラメータであることから、現像剤の嵩密度の変動に従って変化することが知られている。これは主として、現像剤が十分に撹拌されてその嵩密度が低い場合と、現像剤が静置された結果、現像剤の嵩密度が高い場合とでは、トナー濃度に変化がなくてもトナー濃度センサＴＳの出力が変わるという現象である。
【０１３６】画像形成装置のプロセス速度と言われる速度、即ち、感光体の回転速度、記録材の搬送速度及び定着装置の記録材搬送速度は、厚紙モードやＯＨＰモードにおいて、一定の定着性を維持するために変更される。また、光沢画像モードにおいては、画像の光沢を増すために、定着度を上げることを目的として記録材搬送速度を落とす変更が行われる。このようなプロセス速度の変更に伴って、現像装置４内の、現像剤担持体４１及び供給・搬送手段４５、及び撹拌・搬送手段４６の回転速度が変更される。このような回転速度の変更、即ち、現像剤担持体４１、供給・搬送手段４５及び撹拌・搬送手段４６の少なくともいずれか一つの回転数が変更された場合に、現像剤の嵩密度が変化し、トナー濃度センサＴＳを出力が変化することになる。
【０１３７】表２は同一の現像剤について、現像剤担持体４１の周速を３段階に変えたときのトナー濃度センサＴＳの出力を示す。表２から明らかなように、同一の現像剤、即ち、トナー濃度に変化がない現像剤でも、トナー濃度センサＴＳの出力は変動する。
【０１３８】このように、透磁率を計測することによりトナー濃度を検知するトナー濃度センサＴＳの出力は種々のパラメータにより複雑に変化する。
【０１３９】
【表２】
【０１４０】トナー補給制御では、トナー濃度センサＴＳの出力を所定の閾値と比較して、閾値を超えたときにトナー補給手段５１を作動させることが行われているが、従来の制御方法では、前記のようなプロセス速度の変更時に、変化するトナー濃度センサＴＳの出力変化を予測して、閾値又はトナー濃度センサＴＳの出力を制御する制御電圧に対して予測値に基づいた補正を行っていた。しかしながら、このような予測制御では正確な補正を行うことができないことが判明した。
【０１４１】本実施の形態においては、厚紙モード、ＯＨＰモード等においてプロセス速度が変化した場合におけるトナー濃度センサＴＳの出力に対する補正値を、変更されるプロセス速度、即ち、記録材の搬送速度毎に、予め測定により設定しておき、画像形成時に設定された補正値に基づいたトナー補給制御を行っている。このような各プロセス速度に対する補正値は、新しい現像剤を投入した後の画像形成装置の調整時に測定して設定される。補正データとしては、閾値に対する補正データとして設定してもよいし、トナー濃度センサＴＳの出力を制御する制御電圧として設定してもよい。更に、トナー濃度センサＴＳの出力に加算する補正データとしてもよい。
【０１４２】このような補正により、トナー濃度センサＴＳの全ての変動要因に対して適正な補正が行われ、適正な濃度の画像を形成することが可能になるとともに、現像剤担持体４１の搬送量と、供給量と、回収量との間の整合性が良好に維持される。
【０１４３】制御手段１００は、閾値に基づいてトナー補給手段５１を制御する。即ち、トナー濃度センサＴＳの出力が所定の閾値を超えたときに、トナー補給手段５１を作動させてトナー補給を行っている。従って、トナー補給制御における補正は、トナー濃度センサの出力レベルを変更する制御電圧の変更、閾値の変更又はトナー濃度センサＴＳの出力値の補正のいずれかにより行われる。
【０１４４】表３に前記制御電圧の補正の例を、表４に閾値の補正の例を、表５にトナー濃度センサＴＳの出力値の補正をそれぞれ示す。表３、４及び５から明らかなように、いずれの補正によってもトナー濃度は一定値に維持されている。
【０１４５】
【表３】
【０１４６】
【表４】
【０１４７】
【表５】
【０１４８】前記の補正は、小粒径の重合トナーと小粒径のキャリアを含有する二成分現像剤、即ち、前記した７９×１０3Ａ／ｍの磁界における磁化量が３．８×１０-5〜８．８×１０-5ｗｂ・ｍ／ｋｇであり、重量平均粒径が３０〜７０μｍのキャリアと、重量平均粒径が３〜８μｍの範囲にある非磁性トナー重合とを有する二成分現像剤を用いた場合に、特に有効である。
【０１４９】
【発明の効果】請求項１、２、３又は１４の発明により、現像剤担持体の停止時におけるオーバーランをなくしているので、回収部に現像剤が蓄積することが効果的に防止され、現像剤のすり抜けやパッキング等の望ましくない現象が防止されて常に良好が画像が形成される。特に、一循環系現像装置における前記の望ましくない現象が防止されるので、一循環系現像装置の利点を十分に活用することが可能になり、均一で高い画質の画像を形成することが可能になる。
【０１５０】請求項４の発明により、現像剤担持体と回収手段とに適切な駆動動手段を用いて、しかも、現像装置の停止時に、現像剤が回収部に蓄積されることが防止される。
【０１５１】請求項５、７又は１４の発明により、現像装置の起動時に発生しがちな現像剤担持体への現像剤の供給量の不足が解消されて、常に、一定濃度の画像が形成される。
【０１５２】請求項６の発明により、現像剤担持体と供給手段とに、適切な駆動手段を用いて、しかも、現像装置の起動時に現像剤の供給不足が解消されるので、常に良好な画像が形成される。
【０１５３】請求項８の発明により、供給部を回収部の下方に配置した構成の現像装置においても、現像剤の供給不足が解消されて良好な画像が形成される。
【０１５４】請求項９の発明により、小粒径のトナーを用いることが可能になるので、解像力、画像細部の再現性等の画質において優れた画像を形成することが可能であり、且つ、小粒径トナーを用いることにより、発生しやすい現像剤の供給不足が解消されて、高画質の画像を安定して形成することが可能になる。
【０１５５】請求項１０、１３又は１４の発明により、現像装置の作動に従って変化する現像剤の特性に対応した現像が行われるので、常に一定の画質を持った高画質の画像が形成される。
【０１５６】請求項１１又は１２の発明により、一循環系の現像装置を用いて、濃度の均一な高画質の画像が形成される。
【０１５７】請求項１５、１６又は１９の発明により、プロセス速度の変更、画像形成装置の作動履歴等複雑な変動要因に対して、透磁率を用いたトナー補給制御が適正な補正の元に行われる結果、濃度の変動等がなく高画質の画像が安定して形成される。
【０１５８】請求項１７、１８、２０又は２１の発明により、解像力、画像の細部の再現性等に優れた高画質の画像が形成される。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１２７０
【氏名又は名称】コニカ株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１３年５月２５日（２００１．５．２５） |
| 【代理人】 |
|
| 【公開番号】 |
特開２００２−３５１２１５（Ｐ２００２−３５１２１５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１２月６日（２００２．１２．６） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１５６８７２（Ｐ２００１−１５６８７２） |
|