現像装置およびこれを備える画像形成装置
【課題】
二成分現像方式の現像装置を備えた画像形成装置において、トナーの流動性が大きく変動した場合にもトナー濃度を正確に検知し、トナー濃度を精度良く制御して、異常画像のない良好な画像を常に得ることを課題とする。
【解決手段】
本発明は、攪拌部材下方に配設された二成分現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知手段だけでは、現像剤の劣化が起因して、現像剤の流動性が低下したり、或いは低濃度原稿を連続して耐刷されて、現像剤の流動性が大幅に低下したりする場合であっても、層厚規制部材により規制された余剰現像剤を前記層厚規制部材から離隔する位置へ還流させる還流板を配設するとともに、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知手段をも配設することにより、流動性の低下を事前に察知することができ、より精度の高いトナー濃度制御を可能とする。
二成分現像方式の現像装置を備えた画像形成装置において、トナーの流動性が大きく変動した場合にもトナー濃度を正確に検知し、トナー濃度を精度良く制御して、異常画像のない良好な画像を常に得ることを課題とする。
【解決手段】
本発明は、攪拌部材下方に配設された二成分現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知手段だけでは、現像剤の劣化が起因して、現像剤の流動性が低下したり、或いは低濃度原稿を連続して耐刷されて、現像剤の流動性が大幅に低下したりする場合であっても、層厚規制部材により規制された余剰現像剤を前記層厚規制部材から離隔する位置へ還流させる還流板を配設するとともに、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知手段をも配設することにより、流動性の低下を事前に察知することができ、より精度の高いトナー濃度制御を可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置及びこれを用いる画像形成装置に関し、特に、二成分現像剤を使用する現像装置及びこれを用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置においては、静電潜像を像担持体である感光体ドラム表面に形成し、現像剤により感光体ドラム表面の静電潜像を現像して、感光体ドラム表面にトナー像を形成し、トナー像を感光体ドラムから転写材であるシート（記録用紙）等に転写し、トナー像が転写された転写材を加熱及び加圧して、トナー像を転写材上に定着させている。また、感光体ドラム表面には残留トナーや残留電荷が残るので、残留トナーをクリーニング装置により、残留電荷を除電装置により除去している。
【０００３】
感光体ドラム上の静電潜像を現像する一般的な現像方式としては、現像剤がトナーと磁性キャリアから構成される二成分現像剤を用いる二成分現像方式と、現像剤がトナーのみから構成される一成分現像剤を用いる一成分現像方式がある。
【０００４】
二成分現像方式は、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を現像剤担持体である現像ローラに内包した磁石の磁力を利用して現像ローラのスリーブ上に担持し、スリーブを回転移動させることにより上記感光体ドラムと対向する現像領域へと搬送し、トナーのみが潜像へ移行すなわち現像され、現像後には現像剤を現像槽内へと回収するようにしている。そのため、現像を安定させるためには、トナー補給機構から、消費されるトナーを補給し、現像剤中に含まれるトナーの割合、つまりトナー濃度が一定になるように制御する濃度検知手段であるトナー濃度検知センサが必要である。
【０００５】
そして前記トナー濃度検知センサには、キャリアとトナーの透磁率が異なる点に着目して一般に透磁率検知センサを用い、精度よく濃度検知を可能にするために、例えば特開平２ー９３５６８（特許文献１）において、攪拌部材及び攪拌部材近傍の現像剤により検知センサ表面を摺擦かつ攪拌混合しながら該センサより現像濃度に対応した振動波形成分を出力し、該波形成分と基準濃度レベルを比較しながら前記トナー補給機構の駆動制御を行うことが提案されている。
【０００６】
しかしながら、より精度の高い濃度制御を行うには、複数の濃度検知手段が配設されている必要があり、例えば、特開２００６−２９３０１６（特許文献２）記載のように、現像剤に与えるストレスを低減し、現像剤の寿命を長くする目的で、攪拌部材各々に濃度制御手段を配設することが開示されているが、一方の攪拌部材を必要に応じて休止できるように独立して駆動させることになっているため、それに付随した駆動装置が別途必要となり、大掛かりとなってしまう。
【０００７】
他に、特開２００７−１４０２９１（特許文献３）記載のように、攪拌搬送方向の上流側と下流側、各々に濃度制御手段を配設したものもあるが、攪拌部材長手方向を現像ローラの長さを超える長さとしていることから、現像装置の長手方向の長さが長くなってしまい、現像装置が大型化してしまう。
【０００８】
また、これ以外に、現像装置を大型化もしくは新たな別の駆動源を配設しないものとして、つまり、現像装置及び画像形成装置のレイアウト上の制約を超えないよう工夫して配設したものとして、特開平１１−９５５３７（特許文献４）、特開２００８−１２９１３１（特許文献５）記載のものが開示されているが、どちらも、攪拌部材の近傍に複数の濃度制御手段が配設されているだけである。
【０００９】
特許文献２から５は、攪拌部材近傍に複数の濃度検知手段を配設することによって、単独の濃度検知手段を配設する場合よりは、トナーの帯電量や嵩が変動した場合のトナー濃度を正確に検知する精度が向上し、画像濃度が安定し、かつ地汚れやトナー飛散などの異常画像のない良好な画像を得ることが可能となった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平２ー９３５６８号公報
【特許文献２】特開２００６−２９３０１６号公報
【特許文献３】特開２００７−１４０２９１号公報
【特許文献４】特開平１１−９５５３７号公報
【特許文献５】特開２００８−１２９１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、攪拌部材近傍に複数の濃度検知手段を配設するだけでは層厚規制部材により規制された余剰現像剤が滞留する層厚規制部材近傍の攪拌の弱い部分までは、正確なトナー濃度制御が及ばないため、耐刷とともにキャリア表面にトナーが融着したり、キャリア表面のコート剤が部分的に剥がれるなどによる現像剤の劣化に起因して現像剤の流動性が低下した。
【００１２】
また、低濃度原稿を連続して耐刷すると、殆どトナーが消費されないために、トナーの外添剤がトナー樹脂表面に埋没したり、キャリア表面に帯電したままトナーが入れ替わらずに、現像剤の流動性が大きく低下して、正確なトナー濃度制御することは難しかった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収容する現像槽と、二成分現像剤を感光体ドラムへ供給する現像ローラと、感光体ドラムへ供給する二成分現像剤の供給量を規制する規制部材と、現像槽内の現像剤を攪拌する複数の攪拌部材と、攪拌部材下方に配設された二成分現像剤のトナー濃度を検知する第１トナー濃度検知センサと、層厚規制部材により規制された余剰現像剤を前記層厚規制部材から離隔する位置へ還流させる還流板と、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２トナー濃度検知センサと、現像槽内へトナーを供給するトナー補給ローラとを備え、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２トナー濃度検知センサにて、流動性の大幅な低下を事前に察知することができ、より精度の高いトナー濃度検知を可能とすることを特徴とするものである。
【００１４】
更に、本発明は、攪拌部材下方に配設された二成分現像剤のトナー濃度を検知する第１濃度検知センサ並びに、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２濃度検知センサとが、現像剤の透磁率変化に基づいて前記現像剤の濃度を検出するものであることが好ましい。
【００１５】
更に、本発明は、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２濃度検知センサの検知面と還流板上面とが同一平面上にあることが好ましい。
【００１６】
更に、本発明は、前記現像ローラの周速度が、３１４（ｍｍ／ｓｅｃ）〜１３８２（ｍｍ／ｓｅｃ）であることが好ましい。
【００１７】
更に、本発明は、前記キャリアの平均粒径Ｄ５０が３０μｍ以上９０μｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
更に、本発明によれば、前記の現像装置を含む画像形成装置とすることで、画像形成装置は、帯電性および現像剤搬送性が向上し、現像後に出力される画像の品質向上を実現することができる。
【００１９】
また更に、本発明の画像形成装置は、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２濃度検知センサによる濃度検知出力結果に応じて、感光体ドラム上にトナーを強制的に現像させることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、攪拌部材下方に配設された二成分現像剤のトナー濃度を検知する第１トナー濃度検知センサ以外に、層厚規制部材により規制された余剰現像剤を前記層厚規制部材から離隔する位置へ還流させる還流板並びに還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２濃度検知センサをも配設したので、攪拌の弱い部分も現像剤が滞留することがなくなる上に、還流板上の現像剤が流動しなくなり正確なトナー濃度制御が困難になってきても、直ちに検知できるので、より精度の高い正確なトナー濃度検知が可能となる。
【００２１】
また、攪拌部材下方に配設された二成分現像剤のトナー濃度を検知する第１濃度検知センサ並びに、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２濃度検知センサとを、現像剤の透磁率変化に基づいて前記現像剤の濃度を検出する透磁率センサを用いることによって、現像剤トナー濃度を感度高く検出することができる。
【００２２】
また、本発明によれば、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２濃度検知センサの検知面と還流板上面とを同一平面上とすることで、還流板上の現像剤の流れを阻害したり、検知面上に現像剤が堆積することないため、現像剤トナー濃度を感度高く検出することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、現像ローラの周速度を、３１４（ｍｍ／ｓｅｃ）〜１３８２（ｍｍ／ｓｅｃ）の範囲内とすることで、現像装置内の現像剤を安定して搬送することができるため、現像装置内のトナー濃度を精度よく検知することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、キャリアの平均粒径Ｄ５０を３０μｍ以上９０μｍ以下の範囲の微小キャリアとすることで、出力画像の品質向上を実現することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、本発明の現像装置を含むことによって、画像形成装置は、帯電性および現像剤搬送性が向上し、現像後に出力される画像の品質向上を長期にわたって実現することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、前記第２濃度検知センサによる濃度検知出力結果に応じて、感光体ドラム上にトナーを強制的に現像させることで、トナーの外添剤がトナー樹脂表面に埋没したトナーや、キャリア表面に帯電したまま入れ替わっていなかったトナーも、現像されて消費されるため、現像剤の流動性が回復することとなり、より精度の高い正確なトナー濃度検知が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る現像装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本実施形態に係る現像装置に取り付けられるトナー濃度検知センサの出力特性を示す図である。
【図４】本発明に係る現像装置が搭載された画像形成装置のトナー補給動作制御に関する電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図５】本実施形態に係る画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明に係る現像装置が搭載された画像形成装置の構成を示す説明図である。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム（静電潜像担持体）１５と、感光体ドラム１５表面を帯電させる帯電装置１６と、感光体ドラム１５表面に静電潜像を形成する露光装置１７と、感光体ドラム１５表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置１と、感光体ドラム１５表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置１８と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置２０と、クリーニング装置１９と、給紙トレイ２３と、スキャナ部２４と、排紙トレイ２５とを備え、現像装置１として、本発明に係る現像装置の構成を採用したものである。
【００３０】
電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置１００は、例えば、ネットワーク上の各端末装置から送信される画像データ等に基づいて、所定の用紙に対して単色の画像を形成する。
【００３１】
感光体ドラム１５は、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に支持され、その表面に静電潜像ひいてはトナー像が形成される感光膜を有するローラ状部材である。感光体ドラム１５には、例えば、図示しない導電性基体と、導電性基体表面に形成される図示しない感光膜とを含むローラ状部材を使用できる。導電性基体には、円筒状、円柱状、シート状などの導電性基体を使用でき、その中でも円筒状導電性基体が好ましい。感光膜としては、有機感光膜、無機感光膜などが挙げられる。
【００３２】
有機感光膜としては、電荷発生物質を含む樹脂層である電荷発生層と、電荷輸送物質を含む樹脂層である電荷輸送層との積層体、１つの樹脂層中に電荷発生物質と電荷輸送物質とを含む樹脂層（単層体）などが挙げられる。無機感光膜としては、酸化亜鉛、セレン、アモルファスシリコンなどから選ばれる１種または２種以上を含む膜が挙げられる。導電性基体と感光膜との間には、下地膜を介在させてもよく、感光膜の表面には主に感光膜を保護するための表面膜（保護膜）を設けてもよい。
【００３３】
帯電装置１６は、図示しない電源が接続され、帯電装置１６に電圧を印加する。帯電装置１６は電源から電圧の印加を受けて、感光体ドラム１５表面を所定の極性及び電位に帯電させる。本実施形態では、チャージャー型帯電器を用いるが、これに限定されず、帯電ブラシ型帯電器、ローラ状帯電器、鋸歯型帯電器、イオン発生装置、磁気ブラシなどの帯電器などを使用できる。
【００３４】
露光装置１７は、スキャナ部２４（図５に示す符号１０５の読取部）において読み取られる原稿の画像情報、または外部機器からの画像情報が入力され、画像情報に応じた信号光を帯電状態にある感光体ドラム１５表面に照射する。これによって、感光体ドラム１５表面に、画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００３５】
露光装置１７には、光源を含むレーザスキャニング装置が用いられる。レーザスキャニング装置は、例えば、光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ、反射ミラーなどを組合せた装置である。光源としては、例えば、半導体レーザ、ＬＥＤアレイ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などを使用できる。
【００３６】
転写装置１８は、感光体ドラム１５に圧接するように設けられるローラ状部材であって、図示しない支持部材によって回転自在に支持され、且つ、図示しない駆動手段によって回転可能に設けられている。転写装置１８には、例えば、直径８〜１０ｍｍの金属製芯金と、金属製芯金の表面に形成される導電性弾性層とを含むローラ状部材が用いられる。
【００３７】
金属製芯金を形成する金属としては、ステンレス鋼、アルミニウムなどを使用できる。導電性弾性層としては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、発泡ＥＰＤＭ、発泡ウレタンなどのゴム材料にカーボンブラックなどの導電材を配合したゴム材料を使用できる。
【００３８】
転写装置１８と感光体ドラム１５との圧接部（以下、「転写ニップ部」と称する。）１８ｎに、感光体ドラム１５の回転によってトナー像が搬送されるのに同期して、給紙トレイ２３から図示しないピックアップローラ及びレジストローラを介して記録媒体が１枚ずつ供給されるようになっている。記録媒体が転写装置１８の転写ニップ部１８ｎを通過することによって、感光体ドラム１５表面のトナー像が記録媒体に転写される。
転写装置１８には図示しない電源が接続され、トナー像を記録媒体に転写する際に、トナー像を構成するトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を転写装置１８に印加する。これによって、トナー像が記録媒体に円滑に転写される。このようにして、転写装置１８により、感光体ドラム１５表面のトナー像が記録媒体に転写される。
【００３９】
クリーニング装置１９は、図示しないクリーニングブレードと、図示しないトナー貯留槽とを備えている。クリーニングブレードは、感光体ドラム１５の長手方向に平行に延び設けられ、かつ、その短手方向の一端が感光体ドラム１５表面に当接するように設けられる板状部材である。そして、クリーニングブレードは、記録媒体にトナー像を転写した後に感光体ドラム１５表面に残留するトナー、紙粉などを感光体ドラム１５表面から取り除く。トナー貯留槽は、内部空間を有する容器状部材であり、クリーニングブレードによって除去されるトナーを一時的に貯留する。このようにして、クリーニング装置１９によって、トナー像を転写した後の感光体ドラム１５表面が清浄化される。
【００４０】
定着装置２０は、定着ローラ２１と、加圧ローラ２２とを備えている。定着ローラ２１は、ローラ状部材であって、図示しない支持部材によって回転自在に支持され、かつ、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転可能に設けられている。
【００４１】
定着ローラ２１は、その内部に図示しない加熱部材を有し、転写装置１８の転写ニップ部１８ｎを通って搬送される記録媒体に担持される未定着トナー像を構成するトナーを加熱し、溶融させて記録媒体に定着させる。定着ローラ２１としては、例えば、芯金と、弾性層とを含むローラ状部材を使用する。芯金は、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属によって形成される。弾性層は、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性材料で形成される。加熱部材は図示しない電源から電圧印加を受けて発熱する。加熱部材にはハロゲンランプ、赤外線ランプなどを使用できる。
【００４２】
加圧ローラ２２は、ローラ状部材であって、回転自在に支持され、且つ、図示しない加圧部材によって定着ローラ２１に対して圧接するように設けられている。加圧ローラ２２は、定着ローラ２１の回転に従動回転する。定着ローラ２１と加圧ローラ２２との圧接部が定着ニップ部２０ｎである。
【００４３】
加圧ローラ２２は、定着ローラ２１によるトナー像の記録媒体への加熱定着に際し、溶融状態にあるトナーを記録媒体に対して押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を促進する。加圧ローラ２２には、定着ローラ２１と同じ構成のローラ状部材を使用できる。加圧ローラ２２の内部にも加熱部材を設けてもよい。加熱部材には定着ローラ２１内部の加熱部材と同様のものを使用できる。
【００４４】
定着装置２０により、トナー像が転写された記録媒体を定着ニップ部２０ｎに通過させ、トナー像を構成するトナーを溶融させるとともに記録媒体に押圧することによって、トナー像を記録媒体に定着させて画像を印刷する。
【００４５】
画像が印刷された記録媒体は、図示しない搬送手段によって、図１中で画像形成装置１００の鉛直方向側面に設けられる排紙トレイ２５に排出され、積載される。なお、給紙トレイ２３には、記録媒体が収容されている。
【００４６】
スキャナ部２４には図示しない原稿セットトレイ、自動原稿搬送装置（ＲＡＤＦ、Reversing Automatic Document Feeder）などが設けられるとともに、図示しない原稿読み取り装置が設けられる。
【００４７】
自動原稿搬送装置は、原稿セットトレイに載置される原稿を原稿読み取り装置の原稿載置台に搬送する。原稿読み取り装置は、原稿載置台と、原稿走査装置と、反射部材と、光電変換素子（Charge Coupled Device：以下、「ＣＣＤ」と称する。）ラインセンサなどを備え、原稿載置台に載置される原稿の画像情報を複数ライン毎、例えば、１０ライン毎に読み取る。
【００４８】
原稿載置台は、画像情報を読み取る原稿を載置するためのガラス製板状部材である。
原稿走査装置は、図示しない光源と第１の反射ミラーとを備え、原稿載置台の鉛直方向下面に沿って平行に一定速度Ｖで往復移動し、原稿載置台に載置される原稿の画像形成面に光を照射する。この光の照射によって反射光像が得られる。
【００４９】
光源は、原稿載置台に載置される原稿に照射する光の光源である。第１の反射ミラーは、反射光像を図示しない反射部材に向けて反射する。
【００５０】
反射部材は、図示しない第２の反射ミラーと第３の反射ミラーと光学レンズとを備え、原稿走査装置で得られる反射光像をＣＣＤラインセンサ上で結像させる。この反射部材は、原稿走査装置の往復移動に追随してＶ／２の速度で往復移動する。
【００５１】
第２，第３の反射ミラーは、反射光像が光学レンズに向うように反射光像を反射させる。光学レンズは、反射光像をＣＣＤラインセンサ上に結像させる。
【００５２】
ＣＣＤラインセンサは、光学レンズによって結像される反射光像を電気信号に光電変換する図示しないＣＣＤ回路を備え、画像情報である電気信号を制御手段の中の画像処理部に出力する。画像処理部は、原稿読み取り装置またはパーソナルコンピュータなどの外部装置から入力される画像情報を電気信号に変換し、露光装置１７に出力する。
【００５３】
次に、本実施形態に係る特徴的な現像装置１の構成について図面を参照して詳細に説明する。図２は本実施形態に係る現像装置の構成を示す説明図である。
【００５４】
現像装置１は、現像槽２と、現像ローラ３と、第１撹拌部材４と、第２撹拌部材５と、搬送部材６と、層厚規制部材７と、規制部材支持体８と、還流板９と、第１トナー濃度検知センサ１２と、第２トナー濃度検知センサ１３と、トナー補給ローラ１４とを含む。
【００５５】
現像槽２の内部には、現像ローラ３、第１攪拌部材４、第２攪拌部材５、搬送部材６、 層厚規制部材７、還流板９などを収容する。現像剤はトナーと磁性体粉であるキャリアとを含む二成分現像剤である。また、現像槽２には、現像装置１を電子写真方式の画像形成装置に装着する場合に、該画像形成装置が備える感光体を臨む側面に開口２ａが形成される。また、現像槽２の鉛直方向上面には、トナー補給口２ｂが形成される。
【００５６】
現像槽２の鉛直方向上方には図示しないトナーカートリッジおよびトナーホッパが設けられる。より詳しくは、鉛直方向上方から下方に向けて、トナーカートリッジ、トナーホッパおよび現像槽２の順番で設けられる。トナーカートリッジは、その内部空間にトナーを収容し、現像装置１が装着される図示しない画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられる。また、トナーカートリッジは、画像形成装置に設けられる図示しない駆動手段によって、軸線回りに回転駆動する。トナーカートリッジの長手方向側面には長手方向に延びる細長い開口が形成され、トナーカートリッジの回転に伴って前記細長い開口からトナーが落下してトナーホッパに供給される。
【００５７】
トナーホッパは、例えば、その鉛直方向底面に形成される開口であるトナー供給口が、現像槽２の鉛直方向上面に形成される開口であるトナー補給口２ｂと鉛直方向に連通するように設けられる。トナーホッパ内において、トナー供給口の鉛直方向上方には、トナー補給ローラ１４が設けられる。トナー補給ローラ１４はトナーホッパによって回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転駆動する。トナー補給ローラ１４の回転駆動は、トナー濃度センサ１２及び１３による現像槽２内のトナー濃度の検知結果に応じて、画像形成装置に設けられる図示しない制御手段により制御される。トナー補給ローラ１４の回転駆動によって、トナー供給口およびトナー補給口２ｂを介して、現像槽２内にトナーが補給される。
【００５８】
トナー補給ローラ１４は、芯金のまわりに円筒状の例えば発泡ウレタンなどの多孔性弾性部材が設けられたものであり、トナーホッパ内でトナー補給ローラ１４の多孔性弾性部材に保持されるトナーが、トナー補給口２ｂとトナー補給ローラ１４との摺擦でトナー補給ローラ１４から脱落し、現像槽２内へ補給される。
【００５９】
現像ローラ３は少なくとも一部が現像槽２に回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動するローラ状部材である。また、現像ローラ３は、現像槽２の開口２ａを介して感光体ドラム１５に対向する。
【００６０】
本実施形態において、現像ローラ３は、感光体ドラム１５に対して間隙を有して離隔するように設けられ、その現像ローラ３と感光体ドラム１５とが対向する最近接部が現像ニップ部３ｎである。
【００６１】
現像ニップ部３ｎにおいて、現像ローラ３表面の図示しない現像剤層から感光体ドラム１５表面にトナーが供給される。現像ニップ部３ｎでは、現像ローラ３に接続される図示しない電源から現像ローラ３に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ３表面の現像剤層から感光体ドラム１５表面へのトナーの移行が円滑に進行する。
【００６２】
現像ローラ３は、マグネットローラ１０とスリーブ１１とを含む。マグネットローラ１０は、その長手方向の両端部が現像槽２の現像槽壁によって支持され、現像ローラ３の周方向位置に断面形状が長方形の複数の棒磁石である磁極が互いに離隔して現像ローラ３の半径方向に放射状に配置される多極着磁型マグネットローラである。
【００６３】
スリーブ１１は、マグネットローラ１０に外嵌され、現像槽２および図示しない支持部材によって回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転可能に設けられる円筒状部材である。また、スリーブ１１は、非磁性素材であれば良く、特に限定されるものではないが、アルミニウム、アルミニウム合金、またはＪＩＳ−Ｇ４３０５に規定されるステンレス鋼であるＳＵＳ３０４などが好適に用いられる。更に、現像剤の担持及び搬送を良好に行うため、スリーブ１１の表面には適度な凹凸が形成されることが好ましく、例えば、表面粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ０６０１：１０点平均粗さ）が、５（μｍ）以上１０（μｍ）以下になるようにブラスト処理されている。本実施の形態では、スリーブ１１は反時計回りに回転し、感光体ドラム１５は時計回りに回転する。
【００６４】
第１攪拌部材４及び第２攪拌部材５は、いずれも、現像槽２によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。
【００６５】
本実施の形態では、第１攪拌部材４は反時計回り、第２攪拌部材５は時計回りに回転する。第１攪拌部材４は、現像ローラ３を介して感光体ドラム１５に対向しかつ現像ローラ３よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。第２攪拌部材５は、第１攪拌部材４を介して現像ローラ３に対向しかつ現像ローラ３よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。第１攪拌部材４及び第２攪拌部材５は、現像槽２内に貯留される現像剤を攪拌してトナーに均一な電荷を付与するとともに、帯電状態にある現像剤を汲み上げて現像ローラ３の周囲に供給する。
【００６６】
搬送部材６は、現像槽２によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。搬送部材６は、第２攪拌部材５を介して第１攪拌部材４に対向し、かつトナー補給口２ｂの鉛直方向下方に設けられる。搬送部材６は、トナー補給口２ｂを介して現像槽２内に補給されるトナーを、第２攪拌部材５の周囲に搬送する。
【００６７】
層厚規制部材７は現像ローラ３の軸線方向に平行に延びる板状部材であり、現像ローラ３の鉛直方向上方において、その短手方向の一端が現像槽２と規制部材支持体８とによって支持され、かつ他端が現像ローラ３表面に対して間隙を有して離隔するように設けられる。
【００６８】
層厚規制部材７は、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などのステンレス鋼、或いは、アルミニウムなどの弾性を有する非磁性金属、合成樹脂などによって形成される。本実施の形態では、層厚規制部材７には薄板状のステンレス鋼を使用する。
【００６９】
規制部材支持体８は、現像槽２とともに層厚規制部材７を支持する。具体的には、層厚規制部材７の短手方向の一端およびその近傍部分を、規制部材支持体８と現像槽２とによって挟持するようにして支持する。規制部材支持体８は、例えば、合成樹脂、金属などの材料によって形成される。本実施の形態では、合成樹脂から形成される。層厚規制部材７は、現像ローラ３表面に担持される現像剤層から余分な現像剤（余剰現像剤）を取り除き、現像剤層の層厚を一定に規制することによって、現像剤の搬送量を調整する。また、層厚規制部材７は、短手方向の他端と現像剤層との摺擦によって、現像剤層に含まれる帯電が不充分な現像剤に電荷を付与し、現像剤層に含まれる現像剤を充分に帯電させる。
【００７０】
還流板９は、現像槽２内において、現像ローラ３の回転方向における層厚規制部材７よりも上流側であって、第１攪拌部材４及び第２攪拌部材５の鉛直方向上方に設けられる板状部材である。還流板９は、短手方向の一端９ｂ１が現像ローラ３表面に対向し、間隙を有して離隔し、他端９ｂ２が現像ローラ３から離反する方向に延びる。
【００７１】
本実施の形態では、還流板９の鉛直方向上面は、還流板９の短手方向における現像ローラ３側の端部９ｂ１およびその近傍部分では水平方向に対して平行になり、それ以外の部分では現像ローラ３から離反するにつれて鉛直方向下方に下降するように設けられる。
【００７２】
本実施形態では、還流板９は、その鉛直方向下部において還流板９の長手方向に貫通するように形成され貫通口に挿通される支持部材９ａによって支持される。
【００７３】
還流板９を設けることによって、層厚規制部材７近傍の攪拌の弱い部分も現像剤が滞留することがなくなるため、現像槽２内における現像剤の円滑な流れが発生し、トナーの不均一な帯電、トナーのブロッキングなどの発生が防止される。
【００７４】
詳しく説明すると、層厚規制部材７によって現像ローラ３表面から取り除かれる現像剤は一時的に現像ローラ３上方の空間に滞留するが、量が多くなると還流板９の鉛直方向上面を現像ローラ３から離反する方向に流過し始める。現像剤は還流板９の上面に沿って流過し、還流板９の短手方向における現像ローラ３側とは反対側の端部９ｂ２から第２攪拌部材５に向けて落下する。落下した現像剤は第１攪拌部材４及び第２攪拌部材５によって他の現像剤および新しく供給されるトナーと均一に混合され、現像ローラ３に向けて搬送される。このようにして、現像槽２内における現像剤の円滑な流れが発生するのである。
【００７５】
なお、第１攪拌部材４、第２攪拌部材５、搬送部材６、層厚規制部材７、還流板９の寸法は、現像ローラ３の寸法に応じて、適切な範囲から適宜決定される。
第１トナー濃度検知センサ１２は、例えば、第２攪拌部材５の鉛直方向下方の現像槽２底面に装着され、第１トナー濃度検知センサ１２センサ検出面１２ａが現像槽２の内部に露出するように設けられる。
【００７６】
また、第２トナー濃度検知センサ１３は、還流板９の鉛直方向上方の上面に装着される。
【００７７】
第１トナー濃度検知センサ１２及び第２トナー濃度検知センサ１３は図示しない制御手段に電気的に接続される。制御手段は、第１トナー濃度検知センサ１２及び第２トナー濃度検知センサ１３による検知結果に応じて、トナーカートリッジを回転駆動させ、トナーホッパを介して現像槽２内部にトナーを補給するように制御する。すなわち、第１トナー濃度検知センサ１２及び第２トナー濃度検知センサ１３による検知結果がトナー濃度設定値よりも低いと判定すると、トナーカートリッジを回転駆動させる駆動手段に制御信号を送り、トナーカートリッジを回転駆動させる。第１トナー濃度検知センサ１２及び第２トナー濃度検知センサ１３には一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、例えば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。
【００７８】
トナー濃度検知センサには図示しない電源が接続される。電源は、トナー濃度検知センサを駆動させるための駆動電圧およびトナー濃度の検知結果を制御手段に出力するための制御電圧をトナー濃度検知センサに印加する。電源による透磁率検知センサへの電圧の印加は、制御手段によって制御される。透磁率検知センサは、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。このような型式のトナー濃度検知センサとしては、例えば、ＴＳ−Ｌ、ＴＳ−Ａ、ＴＳ−Ｋ（いずれも商品名、ＴＤＫ（株）製）などが挙げられる。
【００７９】
制御手段は、現像装置１専用のものを設けてもよく、また現像装置１が装着される画像形成装置に設けられる制御手段を兼用してもよい。
【００８０】
また、第２トナー濃度検知センサ１３は、第２攪拌部材４の鉛直方向下方の現像槽２底面に装着された第１トナー濃度検知センサ１２だけでは正確な濃度制御を達成させうることが困難だったことを解消するために増設されたものである。
【００８１】
つまり、耐刷とともにキャリア表面にトナーが融着したり、キャリア表面のコート剤が部分的に剥がれるなどによる現像剤の劣化に起因して、現像剤の流動性が低下したり、また、この上、低濃度原稿を連続して耐刷されると、殆どトナーが消費されないために、トナーの外添剤がトナー樹脂表面に埋没したり、キャリア表面に帯電したままトナーが入れ替わらずに、現像剤の流動性が大幅に低下してしまう。還流板の配設により、層厚規制部材近傍の滞留した現像剤を還流板９の鉛直方向上面を現像ローラ３から離反する方向に流過させているとはいえ、その流過現像剤量が大幅に減少してしまい、ついには流れなくなってしまっては、第１トナー濃度検知センサ１２からの検知出力が出力されなくなってしまい、正確な濃度検知ができなくなるが、還流板上にも、第２トナー濃度検知センサ１３を還流板９上にも配設すれば、還流板上の流動性の大幅な低下をいち早く検知でき、より精度の高い濃度検知が可能となることからである。
【００８２】
更に、第２トナー濃度検知センサ１３のセンサ検出面１３ａが還流板９の天面と同一平面上となるよう設けられるのが好ましい。
【００８３】
センサ上（同一平面上）とするのは、第２トナー濃度検知センサ１３のセンサ検出面１３ａが還流板９の天面よりも突出していると、還流板上によほど充分な現像剤の流れがない限り、還流板上の現像剤の流れを阻害するだけであり、逆に、還流板９の天面から凹んだ位置に配設すると、わずかな現像剤が還流板上を流れるだけで、濃度検知可能となるものの、現像剤が劣化して流動性が低下してくると、凹んだ位置に現像剤が堆積してしまい、濃度検知に支障をきたしてしまうからである。
【００８４】
ただ、耐刷とともにキャリア表面にトナーが融着したり、キャリア表面のコート剤が部分的に剥がれるなどによる現像剤の劣化に起因して現像剤の流動性が徐々に低下していく場合には、この第２トナー濃度検知センサ１３にて、随時、濃度検知可能であるが、低濃度原稿を連続して耐刷されて、殆どトナーが消費されないためにトナーの外添剤がトナー樹脂表面に埋没したり、キャリア表面に帯電したままトナーが入れ替わらずに現像剤の流動性が大幅に低下したりする場合には、還流板上を流れるはずの現像剤が一気に流動しなくなり、単に、第１トナー濃度検知センサ１２及び第２トナー濃度検知センサ１３だけで精度の高い正確な濃度検知することはできなくなる場合がある。
【００８５】
このような場合、第２トナー濃度検知センサ１３の濃度検知出力そのものが出力されなくなるので、その際、印字を止めて、感光体ドラム１５上にトナーを強制的に現像させることで、トナーを消費させてやれば、現像槽２内の現像剤中のトナーがトナーホッパから補給された劣化していないトナーと入れ替わるため、現像槽２内の現像剤の流動性が回復することになる。
【００８６】
以下に、トナー濃度制御に関する動作制御について、さらに詳しく説明する。
【００８７】
図３はトナー濃度検知センサの出力特性を示す図であり、図４はトナー補給動作制御に関する電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【００８８】
通常、二成分現像剤のトナーには非磁性材料が用いられ、キャリアには、鉄粉、フェライトなどの磁性材料が用いられる。透磁率は、現像剤中の磁性材料の磁性を検出するものであり、現像剤中の磁性材料と非磁性材料との混合比すなわち磁性材料の相対濃度が変化すると、その検出出力が変化する。したがって、現像剤の透磁率を検出することによって、現像剤中の磁性材料であるキャリアの濃度、逆に現像剤中の非磁性材料であるトナーの濃度を測定することができる。
【００８９】
図３は、トナー濃度検知センサにおける現像剤中のトナー濃度（Ｔ／Ｄ：Ｔはトナー、Ｄは現像剤）と、センサの透磁率検出出力電圧との関係を例示し、図３中のライン５０がトナー濃度検知センサの出力特性を示す。二成分現像剤の種類に応じて適正使用トナー濃度Ｔｓを定め、トナー濃度検知センサの出力特性におけるトナー濃度Ｔｓに対応する基準電圧Ｖｓを求め、この適正使用トナー濃度Ｔｓと基準電圧Ｖｓとを、現像装置１に備えられる制御部５１の記憶部５２にあらかじめストアしておくことができる。トナー濃度検知センサが、基準電圧Ｖｓよりも低い検出値を出力するとき、現像剤中の磁性材料すなわちキャリアの濃度が低い、即ち、非磁性材料であるトナーの濃度が高いので、制御部はトナー補給の動作指示を出力しない。逆に、トナー濃度検知センサが、基準電圧Ｖｓよりも高い検出値を出力するとき、現像剤中のキャリアの濃度が高い、即ち、トナーの濃度が低いので、制御部５１はトナーホッパに対してトナー補給の動作指示を出力し、トナーホッパからトナー補給ローラ１４を介して、現像槽２内にトナー補給される。
【００９０】
現像槽２内では、上記のように動作するトナー濃度検知センサが２個、つまり、第１トナー濃度検知センサ１２にて現像槽２内の現像剤のトナー濃度と、第２トナー濃度検知センサ１３にて還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度とを測定することができるように設けられる。
現像槽２内のトナー濃度は、現像剤の劣化に起因して現像剤の流動性が大幅に低下していない限り、場所によらず、均一であるため、第１トナー濃度検知センサ１２と第２トナー濃度検知センサ１３の検出値は同一である。
【００９１】
しかし、現像剤の劣化が起因して現像剤の流動性が大幅に低下してくると、第２トナー濃度検知センサ１３の濃度検知出力そのものが出力されなくなり、０（Ｖ）となるので、その際、印字を止めて、感光体ドラム１５上にトナーを強制的に現像させる。このように、トナーを消費させてやれば、現像槽２内の現像剤中のトナーがトナーホッパから補給された劣化していないトナーと入れ替わるため、現像槽２内の現像剤の流動性が回復することとなり、第２トナー濃度検知センサ１３の濃度検知出力が出力されることになる。
【００９２】
次に、本実施形態に係る画像形成装置１００の電気的構成についてブロック図を参照して詳細に説明する。図５は本実施形態に係る画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【００９３】
画像形成装置１００は、図５に示すように、例えば、スキャナ部２４とプリンタ本体１００Ａと周辺機器１００Ｂとを備えた複合機であり、原稿画像を読み取る読取部１０５、読み取った原稿画像を適正な電気信号に変換して画像データを生成する画像処理部１０６、生成された画像データをトナーを用いて顕像化して、記録媒体（転写紙）に画像を形成する画像形成部１０７、画像形成部１０７で顕像化された記録媒体に加熱定着して固定する定着部（図示せず）、後処理装置であるフィニッシャーやソーターなどの周辺機器１００Ｂを制御する周辺機器制御部１０８を備えている。
【００９４】
プリンタ本体１００Ａには、制御部１０１、記憶部１０２、入力部１０３、表示部１０４、画像処理部１０６、画像形成部１０７、演算部１０９等が設けられている。
【００９５】
記憶部１０２には、画像形成装置１００の上面に配置される入力部（例えば、操作パネル）１０３を介する印刷指令、画像形成装置１００内部の各所に配置される図示しない各種センサなどからの検知結果、外部機器からUSB（登録商標）／LANを介して入力される画像情報、画像形成装置１００内部の各装置の動作を制御するための各種設定値及びデータテーブル、及び各種制御を実行するためのプログラムなどが入力可能となっている。
【００９６】
また、記憶部１０２として、この分野で常用されるメモリ等が使用可能であり、例えば、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスクなどが挙げられる。外部機器には、画像情報の形成または取得が可能であり、かつ、画像形成装置１００に電気的に接続可能な電気・電子機器を使用でき、例えば、コンピュータ、デジタルカメラなどが挙げられる。
【００９７】
演算部１０９は、記憶部１０２に記憶される各種データ（印刷指令、検知結果、画像情報など）及び各種制御を実施するためのプログラムを取り出し、各種検知及び／または判定を行う。
【００９８】
制御部１０１は、演算部１０９における各種判定結果、演算結果などに応じて該当装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。制御部１０１及び演算部１０９は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）を備えるマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路である。
【００９９】
このように構成される制御手段は、記憶部１０２、演算部１０９及び制御部１０１とともに主電源を含む。主電源は、制御手段だけでなく、画像形成装置１００内部における各装置にも電力を供給する。
【０１００】
次に、本実施形態の画像形成装置１００に使用する現像剤について説明する。
【０１０１】
画像形成装置１００の現像装置１で使用する現像剤は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤である。
【０１０２】
トナーは、例えば、結着樹脂と、着色剤、帯電制御剤（電荷制御剤）、オフセット防止剤としてのワックスなどとを溶融混練した後、冷却により固化させ、粉砕分級する溶融混練粉砕法、懸濁重合法、乳化重合法などの重合法によって得られる。トナーには、一般的に流動性及び帯電安定性を向上させる目的で、例えば、シリカ、酸化アルミニウムなどの無機粒子が外添剤として添加される。
【０１０３】
結着樹脂としては、トナーの結着樹脂として常用されるものを使用でき、例えば、ポリエステル樹脂、ポリスチレンなどのスチレン系樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリスチレン−アクリル酸エステル共重合体などのアクリル系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルポリオール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などの熱可塑性樹脂などが挙げられる。
【０１０４】
これらの中でも、ポリエステル樹脂が好適に用いられる。ポリエステル樹脂としては、公知のものを使用でき、その中でも、ポリオールと多塩基酸とを縮重合させることによって得られるポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂は、ポリオールおよび多塩基酸の少なくとも一方に、３価以上の多官能性分を用いて重合させることによって架橋化された、架橋構造を有するものであってもよい。ここで、ポリオールとは、ヒドロキシル基を２個以上有する化合物のことであり、アルコール性のヒドロキシル基を有するアルコール類およびフェノール性のヒドロキシル基を有するフェノール類のいずれをも含む。また、多塩基酸とは、カルボキシル基を２個以上有する化合物およびその誘導体のことである。
【０１０５】
ポリエステル樹脂の合成に用いられるポリオールとしては、公知のものを使用でき、ポリオールのうち、２価のアルコール類すなわちジオール類としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−ブテンジオール、ネオペンチルグリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオールなどが挙げられる。
【０１０６】
また、ポリオールのうち、２価のフェノール類としては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（慣用名：ビスフェノールＡ）、水添ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡなどのビスフェノールＡアルキレンオキシド付加物、ヒドロキノンなどが挙げられる。
【０１０７】
また、ポリエステル樹脂の架橋化に関わる３価以上の多官能性分である３価以上のポリオールとしては、グリセリン、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、２−メチルプロパントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスルトール、トリペンタエリスリトール、１，２，３，６−ヘキサンテトラオール、ソルビトール、１，４−ソルビタン、ショ糖などのアルコール類、１，２，４−ベンゼントリオールなどのフェノール類などが挙げられる。
【０１０８】
ポリエステル樹脂の合成に用いられる多塩基酸としても、公知のものを使用でき、多塩基酸のうち、二塩基酸としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、およびこれらの酸の無水物または低級アルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの炭素数１〜４の低級アルコール）とのエステルなどが挙げられる。
【０１０９】
また、ポリエステル樹脂の架橋化に関わる３価以上の多官能性分である３価以上の多塩基酸としては、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，２，５−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサトリカルボン酸、およびこれらの酸の無水物または低級アルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの炭素数１〜４の低級アルコール）とのエステルなどが挙げられる。
【０１１０】
着色剤としては、トナーの着色剤として常用される染料および顔料を使用でき、例えば、ニグロシン染料、カーマイン染料、各種の塩基性染料、酸性染料、油性染料、アントラキノン染料、ベンジジン系黄色有機顔料、キナントリン系有機顔料、ローダミン系有機顔料、フタロシアニン系有機顔料、酸化亜鉛、酸化チタン、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラックなどが挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックが好ましい。本発明の二成分現像剤は、トナーに含まれる着色剤の色を適宜選択することによって、白黒画像およびカラー画像のいずれの現像にも使用することができる。着色剤は、１種が単独で使用されてもよく、また２種以上が併用されてもよい。
【０１１１】
帯電制御剤としては、トナーの電荷制御剤として常用されるものを使用でき、ニグロシン染料、金属アゾ化合物、サリチル酸金属塩、第四級アンモニウム塩などが挙げられる。電荷制御剤は、１種が単独で使用されてもよく、また２種以上が併用されてもよい。帯電制御剤の使用量は、特に制限されず、結着樹脂の種類、着色剤の種類および含有量などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択することができる。
【０１１２】
オフセット防止剤としては、トナーの離型剤として常用されるものを使用でき、その中でも、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの石油系ワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャートロプッシュワックス、アミドワックスなどの合成系ワックス、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックスなどの動植物系ワックスなどのワックス類が好ましい。
【０１１３】
オフセット防止剤は、トナー中に分散され、定着部材によるトナーの加熱時にトナー表面に溶出（ブリード）してトナーに離型性を発現させ、ホットオフセット現象を防止するオフセット防止剤として働く。オフセット防止剤の使用量は、特に制限されず、結着樹脂の種類、着色剤の種類および含有量などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択することができる。
【０１１４】
外添剤は、トナー粒子の表面に付着させてもよいし、その一部がトナー粒子に埋め込まれるようにしてもよい。外添剤としては、公知のものを使用でき、例えば、コロイダルシリカ、アルミナ粉末、酸化チタン粉末、炭酸カルシウム粉末などが挙げられる。外添剤は、１種が単独で使用されてもよく、また２種以上が併用されてもよい。外添剤の使用量は、特に制限されず、結着樹脂の種類、着色剤の種類および含有量などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択することができる。
【０１１５】
キャリアとしては、コア材（コア材粒子）と呼ばれる磁性を有する粒子と、コア材を被覆する合成樹脂を含むコート材とから構成されるコートキャリアを用いる。コア材を被覆するコート材は、キャリアの体積抵抗率を高くしてトナーへの摩擦帯電付与性能を向上させ、キャリアに対するトナーの付着状態を決定する。また、キャリアの表面状態を好適にし、トナーとキャリアとの摩擦によって外添剤がトナーに埋込まれるトナー劣化を防止することができる。
【０１１６】
コア材としては、例えば、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライト、銅−亜鉛系フェライト及びそれらの混合物をあげることができる。
【０１１７】
また、キャリアのコア材は、焼結法またはアトマイズ法などの製造方法によって製造が可能である。また、必要に応じて磁性体粒径分布の分布範囲が狭くなるようにして造粒したり、焼結温度、昇温速度及び加熱保持時間などをコントロールしたりすることによって所定の磁気特性を持つ磁性体コア粒子（コア材）を製造することができる。
【０１１８】
キャリアは、上記のコア材の表面にコート樹脂を被覆し、コート樹脂層を形成することによって得られる。例えば、コート樹脂中に添加量が異なるようにして導電性微粉末を分散させることによって体積抵抗率の異なるコート樹脂が得られる。
【０１１９】
導電性微粉末としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、銀などの金属の粉体、これらの金属の合金もしくは混合物の粉体またはこれらの金属の鱗片状金属粉体もしくは金属短繊維、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズなどの導電性金属酸化物、高分子電解質などの高分子導電剤、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト粉体またはこれらの導電性物質で表面を被覆した導電性粉体などが挙げられる。
【０１２０】
高分子電解質などの高分子導電剤としては、例えば、ポリアミド、ポリアミン、ポリアルキレンオキシド、ポリエステル、ポリアルキレンサルファイド、ポリフォスファゼン及びそれらの誘導体、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェンビニレンなどが挙げられる。
【０１２１】
コート樹脂に用いられる樹脂としては、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であっても使用することができ、絶縁性樹脂であることが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレンなどのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート及びスチレン−アクリル酸共重合体などのアクリル系樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、フルオロカーボン樹脂、パーフルオロカーボン樹脂、溶剤可溶性パーフルオロカーボン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、石油樹脂、セルロース、酢酸セルロース、硝酸セルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース誘導体、ノボラック樹脂、低分子量ポリエチレン、飽和アルキルポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレートなどの芳香族ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、マレイン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、具体的には例えば無水マレイン酸−テレフタル酸−多価アルコールの重縮合によって得られる不飽和ポリエステル、尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素−メラミン樹脂、キシレン樹脂、トルエン樹脂、グアナミン樹脂、メラミン−グアナミン樹脂、アセトグアナミン樹脂、グリプタール樹脂、フラン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。
【０１２２】
上述した樹脂を、単独でまたは二種以上混合して使用することができる。また、耐久性を向上させる目的で、熱可塑性樹脂に硬化剤などを混合し硬化させて使用することもできる。
【０１２３】
キャリアのコート樹脂層を形成する方法としては、コア材を被覆する際に、コア材同士が接着しないようにコート樹脂が迅速に被覆され、かつコア材を常に流動せしめるような方法で被覆と乾燥とを同時に進行させる処理方法を用いることが好ましい。
【０１２４】
被覆キャリアを製造する方法としては、流動床被覆装置を用い、キャリアコア粒子を浮遊流動させながら、酢酸エチル、トルエン、キシレンなどの溶剤にコート樹脂を均一に分散させたコート樹脂溶液をスプレーし、コア材粒子表面に被覆膜を形成させる方法が好ましい。
【０１２５】
具体的には、（ａ）コア材からなる流動層を筒状の管体内を上昇する気体流によって形成し、（ｂ）さらに被覆層樹脂溶液を流動層の移動方向に対して垂直方向から供給し、（ｃ）かつコート樹脂溶液を磁性体コア材粒子にスプレーによって塗布する。コート樹脂を溶解する溶剤の選択、処理温度、処理時間などの条件を充分に制御し、上述の（ａ）〜（ｃ）の方法を用いることによって、効率よく優れた特性を有するコート樹脂被覆キャリアを製造することができる。
【０１２６】
また、コート樹脂被覆に使用するコート樹脂溶液は、体積抵抗率の高いものから低いものへと連続的に変化するようにスプレーノズルに供給されることが好ましい。このようなコート樹脂溶液供給装置における体積抵抗率が高いものから低いものへと連続的に変化するような供給は、例えば次のような効果を実現することができる。
【０１２７】
キャリアがこのようなコート樹脂を備えることによって耐久性が向上し、長期使用においても感光体ドラム１５に安定してトナーを供給することができるので、高画質の画像の確保が可能となる。
【０１２８】
なお、コア材表面に形成したコート樹脂層を安定させるために、焼き付けを行うのが好ましい。焼き付けに使用する装置としては、外部加熱方式でも内部加熱方式でもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉などが挙げられる。
【０１２９】
コート樹脂で被覆されたコートキャリアは、平均粒径Ｄ５０が３０〜９０μｍであることが好ましい。このような微小キャリアを用いることで、出力画像の品質向上を実現することができる。
【０１３０】
前記キャリアの平均粒径Ｄ５０が３０μｍより小さい場合は、流動性が悪くなり撹拌性が低下する。一方、前記キャリアの平均粒径が９０μｍより大きい場合は、高精細な画像が得られなくなる。
【０１３１】
本発明の二成分現像剤は、上記のようにして得られるキャリアおよびトナーを混合機で混合させることによって二成分現像剤を製造する。混合機としては公知のものを使用でき、例えば、Ｖ型混合機、Ｗ型混合機が挙げられる。
【０１３２】
次に、本実施形態の画像形成装置１００における現像装置１による画像形成について、実施例を参照して詳細に説明する。
【０１３３】
表１及び表２は、実写試験の初期、５０Ｋ枚後及び１００Ｋ枚後の画像への影響を、画像濃度及び画像かぶりの測定並びに画像カスレ有無の目視判定を行ったものであり、画像形成装置にシャープ株式会社製複写機ＭＸ−Ｍ１１００を用いて、本発明に係る現像装置１の構成を備えた画像形成装置１００の現像槽２内の二成分現像剤のキャリアの粒径を変化させ、画像面積率１％のＡ４原稿を用い、普通紙（ネコサ紙）を横連続通紙して、実写試験を行ったものである。
【０１３４】
なお、前記画像面積率は、スキャナ部２４で読み取った原稿の画像データから算出される。
【０１３５】
【表１】
【０１３６】
【表２】
【０１３７】
表１は、第１トナー濃度検知センサ１２及び第２トナー濃度検知センサ１３が配設されている場合の試験結果である。表２は、表１に対する比較例であり、第１トナー濃度検知センサ１２は配設されているものの、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２トナー濃度検知センサ１３が配設されていない場合の試験結果である。
【０１３８】
なお、画像評価を行うにあたり、以下の条件で行った。現像剤は、トナー濃度を６（重量％）としたトナーとキャリアとを含む二成分現像剤を使用した。トナーは、体積平均粒径６．５μｍのポリエステル系トナーを用いた。キャリアは、樹脂コートフェライト系キャリアを用いた。
【０１３９】
現像条件は、画像形成装置の設定を、感光体ドラム１５と現像ローラ３との間隙を０．４ｍｍ、現像ローラ３の外径をΦ３０とした。層厚規制部材７は、厚みを１．５ｍｍとし、層厚規制部材７と現像ローラ３との間隙を０．７ｍｍとした。
【０１４０】
感光体ドラム１５は、プロセス速度を５４０（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、現像ローラ３は、スリーブ１１の周速度を１０８０（ｍｍ／ｓｅｃ）とした。
【０１４１】
以下に種々の評価及び測定方法を記載する。
まず、画像濃度に関しては、
「×」は、１．２０未満とし、
「△」は、１．２０以上、１．２９未満とし、
「○」は、１．３０以上とした。
測定には、分光測色濃度計（エックスライト社製、エックスライト９３８）を用いた。
画像かぶりに関しては、
「×」は、１．６以上とし、
「△」は、１．１以上、１．６未満とし、
「○」は、１．０以下とした。
測定は、Ａ４サイズの白紙を予め白度計（ハンター白度計、日本電色工業社製）にて白度を測定しその値を第１測定値、耐刷後のコピーサンプルを前述の白度計にて測定しこの値を第２測定値とし、第２測定値の値を第１測定値から差し引いた値から得られる。
画像カスレに関しては、
「×」は、画像カスレが目視で少しでも見られるとし、
「○」は、画像カスレが目視では見られないとした。
キャリア平均粒径Ｄ５０の測定方法に関しては、
光学顕微鏡によりランダムに３００個以上抽出し、ニレコ社（株）製の画像処理解析装置Ｌｕｚｅｘ３により水平方向フェレ径をもってキャリア平均粒径Ｄ５０として測定した。
【０１４２】
表１、表２の評価結果から明らかなように、画像面積率１％と低い画像面積率のＡ４原稿で連続耐刷されると、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２トナー濃度検知センサ１３が配設されていない表２の場合のほうが、どのキャリア粒径に対しても、現像剤の大幅な流動性低下を検知できず、正確なトナー濃度検知ができていないために、画像濃度の低下が大きく発生してしまっている。
【０１４３】
一方、表１で示すように、還流板上に第２トナー濃度検知センサ１３が配設されている場合、現像剤の大幅な流動性低下を即座に検知できるため、正確な濃度検知ができている。
【０１４４】
また、キャリア平均粒径Ｄ５０に関しては、３０μｍより小さいと、流動性が悪くなりすぎ、撹拌性が大幅に低下するため、画像濃度が低下するだけでなく、画像かぶりも発生してしまっている。逆に、９０μｍより大きいと、流動性が大幅に向上するため、画像濃度の低下や画像かぶりは発生しないものの、帯電性能が低下し、画像カスレが発生してしまっており、高精細な画像が得られなくなってしまっている。
【０１４５】
次に、表３は、表１で得られた画像濃度の判定が「○」になるまで、印字を止めて、感光体ドラム１５上にベタ画像を連続して現像させた場合の試験結果である。
【０１４６】
つまり、例えば５０Ｋ枚後なら、表１で５０Ｋ枚印字し評価結果を得た直後に、画像濃度の判定が「△」であった項目が「○」になるまで印字を止めて、感光体ドラム１５上にベタ画像を連続して現像させた後に、印字を再開した場合の試験結果である。
【０１４７】
【表３】
【０１４８】
表３の評価結果から明らかなように、低濃度原稿を連続して耐刷することによりトナーがキャリア表面に帯電したまま入れ替わっていなかった場合であっても、感光体ドラム１５上にベタ画像を連続して現像させ、トナーを消費させることで、現像剤中のトナーが新しく補給された劣化していないトナーと入れ替わり、流動性が向上する。そのため、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２トナー濃度検知センサ１３の出力結果に出力が見られるように回復し、正確に濃度検知できる状態となり、画像濃度の低下や画像かぶりの発生が長期に亙って解消できることとなった。
【０１４９】
最後に、表４及び表５は、表１及び表２で示すキャリアの平均粒径を４０μｍにし、現像ローラの周速度を変化させた場合の試験結果である。
【０１５０】
【表４】
【０１５１】
【表５】
【０１５２】
表４は、第１トナー濃度検知センサ１２及び第２トナー濃度検知センサ１３が配設されている場合の試験結果である。表５は、表４に対する比較例であり、第１トナー濃度検知センサ１２は配設されているものの、還流板上センサ二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２トナー濃度検知センサ１３が配設されていない場合の試験結果である。
【０１５３】
表４、５の結果から明らかなように、現像ローラの周速度が３１４（ｍｍ／ｓｅｃ）以上で１００Ｋ耐刷後の画像濃度に改善が見られる。また、１３８２（ｍｍ／ｓｅｃ）以下であれば、５０Ｋ、１００Ｋ耐刷後の画像かぶりに改善が見られる。
【０１５４】
表４の評価結果から明らかなように、現像ローラの周速度が１３８２（ｍｍ／ｓｅｃ）を超えると、現像槽２内でのキャリア同士の摩擦によるストレスや攪拌部材その他現像槽２内周壁との衝突による過度のストレスのため、キャリアのコート材の剥離が一気に促進され、トナーを充分に帯電させられなくなり、帯電不良による画像かぶりが発生してしまっている。また、それ以外に、高速回転し過ぎるために、トナー飛散も生じ、現像槽２内の正確な濃度制御に支障をきたすこととなっている。
【０１５５】
逆に、現像ローラの周速度が３１４（ｍｍ／ｓｅｃ）未満であると、表５の評価結果から明らかなように、画像濃度の低下や画像かぶりの発生が長期に亙って解消できている。
【０１５６】
以上、上述した実施形態では、本発明に係る現像装置１を図１に示すような画像形成装置１００に適用した例について説明したが、二成分現像剤を使用する現像装置を用いる画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。
【０１５７】
例えば、現像装置を４色分（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）、または６色分（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック、ライトシアン、ライトマゼンタ）を配置することにより、フルカラーの画像形成装置にも適用することが可能である。
【０１５８】
以上のように、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態ならば本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１５９】
１ 現像装置
２ 現像槽
２ａ 開口
２ｂ トナー補給口
３ 現像ローラ
３ｎ 現像ニップ部
４ 第１攪拌部材
５ 第２撹拌部材
６ 搬送部材
７ 層厚規制部材
８ 規制部材支持体
９ 還流板
９ａ 支持部材
１０ マグネットローラ
１１ スリーブ
１２ 第１トナー濃度検知センサ
１２ａ センサ検出面
１３ 第２トナー濃度検知センサ
１３ａ センサ検出面
１４ トナー補給ローラ
１５ 感光体ドラム
１６ 帯電装置
１７ 露光装置
１８ 転写装置
１８ｎ 転写ニップ部
１９ クリーニング装置
２０ 定着装置
２０ｎ 定着ニップ部
２１ 定着ローラ
２２ 加圧ローラ
２３ 給紙トレイ
２４ スキャナ部
２５ 排紙トレイ
５０ ライン
５１ 制御部
５２ 記憶部
１００ 画像形成装置
１００Ａ プリンタ本体
１００Ｂ 周辺機器
１０１ 制御部
１０２ 記憶部
１０３ 入力部
１０４ 表示部
１０５ 読取部
１０６ 画像処理部
１０７ 画像形成部
１０８ 周辺機器制御部
１０９ 演算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置及びこれを用いる画像形成装置に関し、特に、二成分現像剤を使用する現像装置及びこれを用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置においては、静電潜像を像担持体である感光体ドラム表面に形成し、現像剤により感光体ドラム表面の静電潜像を現像して、感光体ドラム表面にトナー像を形成し、トナー像を感光体ドラムから転写材であるシート（記録用紙）等に転写し、トナー像が転写された転写材を加熱及び加圧して、トナー像を転写材上に定着させている。また、感光体ドラム表面には残留トナーや残留電荷が残るので、残留トナーをクリーニング装置により、残留電荷を除電装置により除去している。
【０００３】
感光体ドラム上の静電潜像を現像する一般的な現像方式としては、現像剤がトナーと磁性キャリアから構成される二成分現像剤を用いる二成分現像方式と、現像剤がトナーのみから構成される一成分現像剤を用いる一成分現像方式がある。
【０００４】
二成分現像方式は、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を現像剤担持体である現像ローラに内包した磁石の磁力を利用して現像ローラのスリーブ上に担持し、スリーブを回転移動させることにより上記感光体ドラムと対向する現像領域へと搬送し、トナーのみが潜像へ移行すなわち現像され、現像後には現像剤を現像槽内へと回収するようにしている。そのため、現像を安定させるためには、トナー補給機構から、消費されるトナーを補給し、現像剤中に含まれるトナーの割合、つまりトナー濃度が一定になるように制御する濃度検知手段であるトナー濃度検知センサが必要である。
【０００５】
そして前記トナー濃度検知センサには、キャリアとトナーの透磁率が異なる点に着目して一般に透磁率検知センサを用い、精度よく濃度検知を可能にするために、例えば特開平２ー９３５６８（特許文献１）において、攪拌部材及び攪拌部材近傍の現像剤により検知センサ表面を摺擦かつ攪拌混合しながら該センサより現像濃度に対応した振動波形成分を出力し、該波形成分と基準濃度レベルを比較しながら前記トナー補給機構の駆動制御を行うことが提案されている。
【０００６】
しかしながら、より精度の高い濃度制御を行うには、複数の濃度検知手段が配設されている必要があり、例えば、特開２００６−２９３０１６（特許文献２）記載のように、現像剤に与えるストレスを低減し、現像剤の寿命を長くする目的で、攪拌部材各々に濃度制御手段を配設することが開示されているが、一方の攪拌部材を必要に応じて休止できるように独立して駆動させることになっているため、それに付随した駆動装置が別途必要となり、大掛かりとなってしまう。
【０００７】
他に、特開２００７−１４０２９１（特許文献３）記載のように、攪拌搬送方向の上流側と下流側、各々に濃度制御手段を配設したものもあるが、攪拌部材長手方向を現像ローラの長さを超える長さとしていることから、現像装置の長手方向の長さが長くなってしまい、現像装置が大型化してしまう。
【０００８】
また、これ以外に、現像装置を大型化もしくは新たな別の駆動源を配設しないものとして、つまり、現像装置及び画像形成装置のレイアウト上の制約を超えないよう工夫して配設したものとして、特開平１１−９５５３７（特許文献４）、特開２００８−１２９１３１（特許文献５）記載のものが開示されているが、どちらも、攪拌部材の近傍に複数の濃度制御手段が配設されているだけである。
【０００９】
特許文献２から５は、攪拌部材近傍に複数の濃度検知手段を配設することによって、単独の濃度検知手段を配設する場合よりは、トナーの帯電量や嵩が変動した場合のトナー濃度を正確に検知する精度が向上し、画像濃度が安定し、かつ地汚れやトナー飛散などの異常画像のない良好な画像を得ることが可能となった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平２ー９３５６８号公報
【特許文献２】特開２００６−２９３０１６号公報
【特許文献３】特開２００７−１４０２９１号公報
【特許文献４】特開平１１−９５５３７号公報
【特許文献５】特開２００８−１２９１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、攪拌部材近傍に複数の濃度検知手段を配設するだけでは層厚規制部材により規制された余剰現像剤が滞留する層厚規制部材近傍の攪拌の弱い部分までは、正確なトナー濃度制御が及ばないため、耐刷とともにキャリア表面にトナーが融着したり、キャリア表面のコート剤が部分的に剥がれるなどによる現像剤の劣化に起因して現像剤の流動性が低下した。
【００１２】
また、低濃度原稿を連続して耐刷すると、殆どトナーが消費されないために、トナーの外添剤がトナー樹脂表面に埋没したり、キャリア表面に帯電したままトナーが入れ替わらずに、現像剤の流動性が大きく低下して、正確なトナー濃度制御することは難しかった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収容する現像槽と、二成分現像剤を感光体ドラムへ供給する現像ローラと、感光体ドラムへ供給する二成分現像剤の供給量を規制する規制部材と、現像槽内の現像剤を攪拌する複数の攪拌部材と、攪拌部材下方に配設された二成分現像剤のトナー濃度を検知する第１トナー濃度検知センサと、層厚規制部材により規制された余剰現像剤を前記層厚規制部材から離隔する位置へ還流させる還流板と、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２トナー濃度検知センサと、現像槽内へトナーを供給するトナー補給ローラとを備え、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２トナー濃度検知センサにて、流動性の大幅な低下を事前に察知することができ、より精度の高いトナー濃度検知を可能とすることを特徴とするものである。
【００１４】
更に、本発明は、攪拌部材下方に配設された二成分現像剤のトナー濃度を検知する第１濃度検知センサ並びに、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２濃度検知センサとが、現像剤の透磁率変化に基づいて前記現像剤の濃度を検出するものであることが好ましい。
【００１５】
更に、本発明は、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２濃度検知センサの検知面と還流板上面とが同一平面上にあることが好ましい。
【００１６】
更に、本発明は、前記現像ローラの周速度が、３１４（ｍｍ／ｓｅｃ）〜１３８２（ｍｍ／ｓｅｃ）であることが好ましい。
【００１７】
更に、本発明は、前記キャリアの平均粒径Ｄ５０が３０μｍ以上９０μｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
更に、本発明によれば、前記の現像装置を含む画像形成装置とすることで、画像形成装置は、帯電性および現像剤搬送性が向上し、現像後に出力される画像の品質向上を実現することができる。
【００１９】
また更に、本発明の画像形成装置は、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２濃度検知センサによる濃度検知出力結果に応じて、感光体ドラム上にトナーを強制的に現像させることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、攪拌部材下方に配設された二成分現像剤のトナー濃度を検知する第１トナー濃度検知センサ以外に、層厚規制部材により規制された余剰現像剤を前記層厚規制部材から離隔する位置へ還流させる還流板並びに還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２濃度検知センサをも配設したので、攪拌の弱い部分も現像剤が滞留することがなくなる上に、還流板上の現像剤が流動しなくなり正確なトナー濃度制御が困難になってきても、直ちに検知できるので、より精度の高い正確なトナー濃度検知が可能となる。
【００２１】
また、攪拌部材下方に配設された二成分現像剤のトナー濃度を検知する第１濃度検知センサ並びに、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２濃度検知センサとを、現像剤の透磁率変化に基づいて前記現像剤の濃度を検出する透磁率センサを用いることによって、現像剤トナー濃度を感度高く検出することができる。
【００２２】
また、本発明によれば、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２濃度検知センサの検知面と還流板上面とを同一平面上とすることで、還流板上の現像剤の流れを阻害したり、検知面上に現像剤が堆積することないため、現像剤トナー濃度を感度高く検出することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、現像ローラの周速度を、３１４（ｍｍ／ｓｅｃ）〜１３８２（ｍｍ／ｓｅｃ）の範囲内とすることで、現像装置内の現像剤を安定して搬送することができるため、現像装置内のトナー濃度を精度よく検知することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、キャリアの平均粒径Ｄ５０を３０μｍ以上９０μｍ以下の範囲の微小キャリアとすることで、出力画像の品質向上を実現することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、本発明の現像装置を含むことによって、画像形成装置は、帯電性および現像剤搬送性が向上し、現像後に出力される画像の品質向上を長期にわたって実現することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、前記第２濃度検知センサによる濃度検知出力結果に応じて、感光体ドラム上にトナーを強制的に現像させることで、トナーの外添剤がトナー樹脂表面に埋没したトナーや、キャリア表面に帯電したまま入れ替わっていなかったトナーも、現像されて消費されるため、現像剤の流動性が回復することとなり、より精度の高い正確なトナー濃度検知が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る現像装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本実施形態に係る現像装置に取り付けられるトナー濃度検知センサの出力特性を示す図である。
【図４】本発明に係る現像装置が搭載された画像形成装置のトナー補給動作制御に関する電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【図５】本実施形態に係る画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明に係る現像装置が搭載された画像形成装置の構成を示す説明図である。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム（静電潜像担持体）１５と、感光体ドラム１５表面を帯電させる帯電装置１６と、感光体ドラム１５表面に静電潜像を形成する露光装置１７と、感光体ドラム１５表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置１と、感光体ドラム１５表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置１８と、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置２０と、クリーニング装置１９と、給紙トレイ２３と、スキャナ部２４と、排紙トレイ２５とを備え、現像装置１として、本発明に係る現像装置の構成を採用したものである。
【００３０】
電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置１００は、例えば、ネットワーク上の各端末装置から送信される画像データ等に基づいて、所定の用紙に対して単色の画像を形成する。
【００３１】
感光体ドラム１５は、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に支持され、その表面に静電潜像ひいてはトナー像が形成される感光膜を有するローラ状部材である。感光体ドラム１５には、例えば、図示しない導電性基体と、導電性基体表面に形成される図示しない感光膜とを含むローラ状部材を使用できる。導電性基体には、円筒状、円柱状、シート状などの導電性基体を使用でき、その中でも円筒状導電性基体が好ましい。感光膜としては、有機感光膜、無機感光膜などが挙げられる。
【００３２】
有機感光膜としては、電荷発生物質を含む樹脂層である電荷発生層と、電荷輸送物質を含む樹脂層である電荷輸送層との積層体、１つの樹脂層中に電荷発生物質と電荷輸送物質とを含む樹脂層（単層体）などが挙げられる。無機感光膜としては、酸化亜鉛、セレン、アモルファスシリコンなどから選ばれる１種または２種以上を含む膜が挙げられる。導電性基体と感光膜との間には、下地膜を介在させてもよく、感光膜の表面には主に感光膜を保護するための表面膜（保護膜）を設けてもよい。
【００３３】
帯電装置１６は、図示しない電源が接続され、帯電装置１６に電圧を印加する。帯電装置１６は電源から電圧の印加を受けて、感光体ドラム１５表面を所定の極性及び電位に帯電させる。本実施形態では、チャージャー型帯電器を用いるが、これに限定されず、帯電ブラシ型帯電器、ローラ状帯電器、鋸歯型帯電器、イオン発生装置、磁気ブラシなどの帯電器などを使用できる。
【００３４】
露光装置１７は、スキャナ部２４（図５に示す符号１０５の読取部）において読み取られる原稿の画像情報、または外部機器からの画像情報が入力され、画像情報に応じた信号光を帯電状態にある感光体ドラム１５表面に照射する。これによって、感光体ドラム１５表面に、画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００３５】
露光装置１７には、光源を含むレーザスキャニング装置が用いられる。レーザスキャニング装置は、例えば、光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ、反射ミラーなどを組合せた装置である。光源としては、例えば、半導体レーザ、ＬＥＤアレイ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などを使用できる。
【００３６】
転写装置１８は、感光体ドラム１５に圧接するように設けられるローラ状部材であって、図示しない支持部材によって回転自在に支持され、且つ、図示しない駆動手段によって回転可能に設けられている。転写装置１８には、例えば、直径８〜１０ｍｍの金属製芯金と、金属製芯金の表面に形成される導電性弾性層とを含むローラ状部材が用いられる。
【００３７】
金属製芯金を形成する金属としては、ステンレス鋼、アルミニウムなどを使用できる。導電性弾性層としては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、発泡ＥＰＤＭ、発泡ウレタンなどのゴム材料にカーボンブラックなどの導電材を配合したゴム材料を使用できる。
【００３８】
転写装置１８と感光体ドラム１５との圧接部（以下、「転写ニップ部」と称する。）１８ｎに、感光体ドラム１５の回転によってトナー像が搬送されるのに同期して、給紙トレイ２３から図示しないピックアップローラ及びレジストローラを介して記録媒体が１枚ずつ供給されるようになっている。記録媒体が転写装置１８の転写ニップ部１８ｎを通過することによって、感光体ドラム１５表面のトナー像が記録媒体に転写される。
転写装置１８には図示しない電源が接続され、トナー像を記録媒体に転写する際に、トナー像を構成するトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を転写装置１８に印加する。これによって、トナー像が記録媒体に円滑に転写される。このようにして、転写装置１８により、感光体ドラム１５表面のトナー像が記録媒体に転写される。
【００３９】
クリーニング装置１９は、図示しないクリーニングブレードと、図示しないトナー貯留槽とを備えている。クリーニングブレードは、感光体ドラム１５の長手方向に平行に延び設けられ、かつ、その短手方向の一端が感光体ドラム１５表面に当接するように設けられる板状部材である。そして、クリーニングブレードは、記録媒体にトナー像を転写した後に感光体ドラム１５表面に残留するトナー、紙粉などを感光体ドラム１５表面から取り除く。トナー貯留槽は、内部空間を有する容器状部材であり、クリーニングブレードによって除去されるトナーを一時的に貯留する。このようにして、クリーニング装置１９によって、トナー像を転写した後の感光体ドラム１５表面が清浄化される。
【００４０】
定着装置２０は、定着ローラ２１と、加圧ローラ２２とを備えている。定着ローラ２１は、ローラ状部材であって、図示しない支持部材によって回転自在に支持され、かつ、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転可能に設けられている。
【００４１】
定着ローラ２１は、その内部に図示しない加熱部材を有し、転写装置１８の転写ニップ部１８ｎを通って搬送される記録媒体に担持される未定着トナー像を構成するトナーを加熱し、溶融させて記録媒体に定着させる。定着ローラ２１としては、例えば、芯金と、弾性層とを含むローラ状部材を使用する。芯金は、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属によって形成される。弾性層は、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性材料で形成される。加熱部材は図示しない電源から電圧印加を受けて発熱する。加熱部材にはハロゲンランプ、赤外線ランプなどを使用できる。
【００４２】
加圧ローラ２２は、ローラ状部材であって、回転自在に支持され、且つ、図示しない加圧部材によって定着ローラ２１に対して圧接するように設けられている。加圧ローラ２２は、定着ローラ２１の回転に従動回転する。定着ローラ２１と加圧ローラ２２との圧接部が定着ニップ部２０ｎである。
【００４３】
加圧ローラ２２は、定着ローラ２１によるトナー像の記録媒体への加熱定着に際し、溶融状態にあるトナーを記録媒体に対して押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を促進する。加圧ローラ２２には、定着ローラ２１と同じ構成のローラ状部材を使用できる。加圧ローラ２２の内部にも加熱部材を設けてもよい。加熱部材には定着ローラ２１内部の加熱部材と同様のものを使用できる。
【００４４】
定着装置２０により、トナー像が転写された記録媒体を定着ニップ部２０ｎに通過させ、トナー像を構成するトナーを溶融させるとともに記録媒体に押圧することによって、トナー像を記録媒体に定着させて画像を印刷する。
【００４５】
画像が印刷された記録媒体は、図示しない搬送手段によって、図１中で画像形成装置１００の鉛直方向側面に設けられる排紙トレイ２５に排出され、積載される。なお、給紙トレイ２３には、記録媒体が収容されている。
【００４６】
スキャナ部２４には図示しない原稿セットトレイ、自動原稿搬送装置（ＲＡＤＦ、Reversing Automatic Document Feeder）などが設けられるとともに、図示しない原稿読み取り装置が設けられる。
【００４７】
自動原稿搬送装置は、原稿セットトレイに載置される原稿を原稿読み取り装置の原稿載置台に搬送する。原稿読み取り装置は、原稿載置台と、原稿走査装置と、反射部材と、光電変換素子（Charge Coupled Device：以下、「ＣＣＤ」と称する。）ラインセンサなどを備え、原稿載置台に載置される原稿の画像情報を複数ライン毎、例えば、１０ライン毎に読み取る。
【００４８】
原稿載置台は、画像情報を読み取る原稿を載置するためのガラス製板状部材である。
原稿走査装置は、図示しない光源と第１の反射ミラーとを備え、原稿載置台の鉛直方向下面に沿って平行に一定速度Ｖで往復移動し、原稿載置台に載置される原稿の画像形成面に光を照射する。この光の照射によって反射光像が得られる。
【００４９】
光源は、原稿載置台に載置される原稿に照射する光の光源である。第１の反射ミラーは、反射光像を図示しない反射部材に向けて反射する。
【００５０】
反射部材は、図示しない第２の反射ミラーと第３の反射ミラーと光学レンズとを備え、原稿走査装置で得られる反射光像をＣＣＤラインセンサ上で結像させる。この反射部材は、原稿走査装置の往復移動に追随してＶ／２の速度で往復移動する。
【００５１】
第２，第３の反射ミラーは、反射光像が光学レンズに向うように反射光像を反射させる。光学レンズは、反射光像をＣＣＤラインセンサ上に結像させる。
【００５２】
ＣＣＤラインセンサは、光学レンズによって結像される反射光像を電気信号に光電変換する図示しないＣＣＤ回路を備え、画像情報である電気信号を制御手段の中の画像処理部に出力する。画像処理部は、原稿読み取り装置またはパーソナルコンピュータなどの外部装置から入力される画像情報を電気信号に変換し、露光装置１７に出力する。
【００５３】
次に、本実施形態に係る特徴的な現像装置１の構成について図面を参照して詳細に説明する。図２は本実施形態に係る現像装置の構成を示す説明図である。
【００５４】
現像装置１は、現像槽２と、現像ローラ３と、第１撹拌部材４と、第２撹拌部材５と、搬送部材６と、層厚規制部材７と、規制部材支持体８と、還流板９と、第１トナー濃度検知センサ１２と、第２トナー濃度検知センサ１３と、トナー補給ローラ１４とを含む。
【００５５】
現像槽２の内部には、現像ローラ３、第１攪拌部材４、第２攪拌部材５、搬送部材６、 層厚規制部材７、還流板９などを収容する。現像剤はトナーと磁性体粉であるキャリアとを含む二成分現像剤である。また、現像槽２には、現像装置１を電子写真方式の画像形成装置に装着する場合に、該画像形成装置が備える感光体を臨む側面に開口２ａが形成される。また、現像槽２の鉛直方向上面には、トナー補給口２ｂが形成される。
【００５６】
現像槽２の鉛直方向上方には図示しないトナーカートリッジおよびトナーホッパが設けられる。より詳しくは、鉛直方向上方から下方に向けて、トナーカートリッジ、トナーホッパおよび現像槽２の順番で設けられる。トナーカートリッジは、その内部空間にトナーを収容し、現像装置１が装着される図示しない画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられる。また、トナーカートリッジは、画像形成装置に設けられる図示しない駆動手段によって、軸線回りに回転駆動する。トナーカートリッジの長手方向側面には長手方向に延びる細長い開口が形成され、トナーカートリッジの回転に伴って前記細長い開口からトナーが落下してトナーホッパに供給される。
【００５７】
トナーホッパは、例えば、その鉛直方向底面に形成される開口であるトナー供給口が、現像槽２の鉛直方向上面に形成される開口であるトナー補給口２ｂと鉛直方向に連通するように設けられる。トナーホッパ内において、トナー供給口の鉛直方向上方には、トナー補給ローラ１４が設けられる。トナー補給ローラ１４はトナーホッパによって回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転駆動する。トナー補給ローラ１４の回転駆動は、トナー濃度センサ１２及び１３による現像槽２内のトナー濃度の検知結果に応じて、画像形成装置に設けられる図示しない制御手段により制御される。トナー補給ローラ１４の回転駆動によって、トナー供給口およびトナー補給口２ｂを介して、現像槽２内にトナーが補給される。
【００５８】
トナー補給ローラ１４は、芯金のまわりに円筒状の例えば発泡ウレタンなどの多孔性弾性部材が設けられたものであり、トナーホッパ内でトナー補給ローラ１４の多孔性弾性部材に保持されるトナーが、トナー補給口２ｂとトナー補給ローラ１４との摺擦でトナー補給ローラ１４から脱落し、現像槽２内へ補給される。
【００５９】
現像ローラ３は少なくとも一部が現像槽２に回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動するローラ状部材である。また、現像ローラ３は、現像槽２の開口２ａを介して感光体ドラム１５に対向する。
【００６０】
本実施形態において、現像ローラ３は、感光体ドラム１５に対して間隙を有して離隔するように設けられ、その現像ローラ３と感光体ドラム１５とが対向する最近接部が現像ニップ部３ｎである。
【００６１】
現像ニップ部３ｎにおいて、現像ローラ３表面の図示しない現像剤層から感光体ドラム１５表面にトナーが供給される。現像ニップ部３ｎでは、現像ローラ３に接続される図示しない電源から現像ローラ３に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ３表面の現像剤層から感光体ドラム１５表面へのトナーの移行が円滑に進行する。
【００６２】
現像ローラ３は、マグネットローラ１０とスリーブ１１とを含む。マグネットローラ１０は、その長手方向の両端部が現像槽２の現像槽壁によって支持され、現像ローラ３の周方向位置に断面形状が長方形の複数の棒磁石である磁極が互いに離隔して現像ローラ３の半径方向に放射状に配置される多極着磁型マグネットローラである。
【００６３】
スリーブ１１は、マグネットローラ１０に外嵌され、現像槽２および図示しない支持部材によって回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転可能に設けられる円筒状部材である。また、スリーブ１１は、非磁性素材であれば良く、特に限定されるものではないが、アルミニウム、アルミニウム合金、またはＪＩＳ−Ｇ４３０５に規定されるステンレス鋼であるＳＵＳ３０４などが好適に用いられる。更に、現像剤の担持及び搬送を良好に行うため、スリーブ１１の表面には適度な凹凸が形成されることが好ましく、例えば、表面粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ０６０１：１０点平均粗さ）が、５（μｍ）以上１０（μｍ）以下になるようにブラスト処理されている。本実施の形態では、スリーブ１１は反時計回りに回転し、感光体ドラム１５は時計回りに回転する。
【００６４】
第１攪拌部材４及び第２攪拌部材５は、いずれも、現像槽２によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。
【００６５】
本実施の形態では、第１攪拌部材４は反時計回り、第２攪拌部材５は時計回りに回転する。第１攪拌部材４は、現像ローラ３を介して感光体ドラム１５に対向しかつ現像ローラ３よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。第２攪拌部材５は、第１攪拌部材４を介して現像ローラ３に対向しかつ現像ローラ３よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。第１攪拌部材４及び第２攪拌部材５は、現像槽２内に貯留される現像剤を攪拌してトナーに均一な電荷を付与するとともに、帯電状態にある現像剤を汲み上げて現像ローラ３の周囲に供給する。
【００６６】
搬送部材６は、現像槽２によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。搬送部材６は、第２攪拌部材５を介して第１攪拌部材４に対向し、かつトナー補給口２ｂの鉛直方向下方に設けられる。搬送部材６は、トナー補給口２ｂを介して現像槽２内に補給されるトナーを、第２攪拌部材５の周囲に搬送する。
【００６７】
層厚規制部材７は現像ローラ３の軸線方向に平行に延びる板状部材であり、現像ローラ３の鉛直方向上方において、その短手方向の一端が現像槽２と規制部材支持体８とによって支持され、かつ他端が現像ローラ３表面に対して間隙を有して離隔するように設けられる。
【００６８】
層厚規制部材７は、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などのステンレス鋼、或いは、アルミニウムなどの弾性を有する非磁性金属、合成樹脂などによって形成される。本実施の形態では、層厚規制部材７には薄板状のステンレス鋼を使用する。
【００６９】
規制部材支持体８は、現像槽２とともに層厚規制部材７を支持する。具体的には、層厚規制部材７の短手方向の一端およびその近傍部分を、規制部材支持体８と現像槽２とによって挟持するようにして支持する。規制部材支持体８は、例えば、合成樹脂、金属などの材料によって形成される。本実施の形態では、合成樹脂から形成される。層厚規制部材７は、現像ローラ３表面に担持される現像剤層から余分な現像剤（余剰現像剤）を取り除き、現像剤層の層厚を一定に規制することによって、現像剤の搬送量を調整する。また、層厚規制部材７は、短手方向の他端と現像剤層との摺擦によって、現像剤層に含まれる帯電が不充分な現像剤に電荷を付与し、現像剤層に含まれる現像剤を充分に帯電させる。
【００７０】
還流板９は、現像槽２内において、現像ローラ３の回転方向における層厚規制部材７よりも上流側であって、第１攪拌部材４及び第２攪拌部材５の鉛直方向上方に設けられる板状部材である。還流板９は、短手方向の一端９ｂ１が現像ローラ３表面に対向し、間隙を有して離隔し、他端９ｂ２が現像ローラ３から離反する方向に延びる。
【００７１】
本実施の形態では、還流板９の鉛直方向上面は、還流板９の短手方向における現像ローラ３側の端部９ｂ１およびその近傍部分では水平方向に対して平行になり、それ以外の部分では現像ローラ３から離反するにつれて鉛直方向下方に下降するように設けられる。
【００７２】
本実施形態では、還流板９は、その鉛直方向下部において還流板９の長手方向に貫通するように形成され貫通口に挿通される支持部材９ａによって支持される。
【００７３】
還流板９を設けることによって、層厚規制部材７近傍の攪拌の弱い部分も現像剤が滞留することがなくなるため、現像槽２内における現像剤の円滑な流れが発生し、トナーの不均一な帯電、トナーのブロッキングなどの発生が防止される。
【００７４】
詳しく説明すると、層厚規制部材７によって現像ローラ３表面から取り除かれる現像剤は一時的に現像ローラ３上方の空間に滞留するが、量が多くなると還流板９の鉛直方向上面を現像ローラ３から離反する方向に流過し始める。現像剤は還流板９の上面に沿って流過し、還流板９の短手方向における現像ローラ３側とは反対側の端部９ｂ２から第２攪拌部材５に向けて落下する。落下した現像剤は第１攪拌部材４及び第２攪拌部材５によって他の現像剤および新しく供給されるトナーと均一に混合され、現像ローラ３に向けて搬送される。このようにして、現像槽２内における現像剤の円滑な流れが発生するのである。
【００７５】
なお、第１攪拌部材４、第２攪拌部材５、搬送部材６、層厚規制部材７、還流板９の寸法は、現像ローラ３の寸法に応じて、適切な範囲から適宜決定される。
第１トナー濃度検知センサ１２は、例えば、第２攪拌部材５の鉛直方向下方の現像槽２底面に装着され、第１トナー濃度検知センサ１２センサ検出面１２ａが現像槽２の内部に露出するように設けられる。
【００７６】
また、第２トナー濃度検知センサ１３は、還流板９の鉛直方向上方の上面に装着される。
【００７７】
第１トナー濃度検知センサ１２及び第２トナー濃度検知センサ１３は図示しない制御手段に電気的に接続される。制御手段は、第１トナー濃度検知センサ１２及び第２トナー濃度検知センサ１３による検知結果に応じて、トナーカートリッジを回転駆動させ、トナーホッパを介して現像槽２内部にトナーを補給するように制御する。すなわち、第１トナー濃度検知センサ１２及び第２トナー濃度検知センサ１３による検知結果がトナー濃度設定値よりも低いと判定すると、トナーカートリッジを回転駆動させる駆動手段に制御信号を送り、トナーカートリッジを回転駆動させる。第１トナー濃度検知センサ１２及び第２トナー濃度検知センサ１３には一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、例えば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。
【００７８】
トナー濃度検知センサには図示しない電源が接続される。電源は、トナー濃度検知センサを駆動させるための駆動電圧およびトナー濃度の検知結果を制御手段に出力するための制御電圧をトナー濃度検知センサに印加する。電源による透磁率検知センサへの電圧の印加は、制御手段によって制御される。透磁率検知センサは、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。このような型式のトナー濃度検知センサとしては、例えば、ＴＳ−Ｌ、ＴＳ−Ａ、ＴＳ−Ｋ（いずれも商品名、ＴＤＫ（株）製）などが挙げられる。
【００７９】
制御手段は、現像装置１専用のものを設けてもよく、また現像装置１が装着される画像形成装置に設けられる制御手段を兼用してもよい。
【００８０】
また、第２トナー濃度検知センサ１３は、第２攪拌部材４の鉛直方向下方の現像槽２底面に装着された第１トナー濃度検知センサ１２だけでは正確な濃度制御を達成させうることが困難だったことを解消するために増設されたものである。
【００８１】
つまり、耐刷とともにキャリア表面にトナーが融着したり、キャリア表面のコート剤が部分的に剥がれるなどによる現像剤の劣化に起因して、現像剤の流動性が低下したり、また、この上、低濃度原稿を連続して耐刷されると、殆どトナーが消費されないために、トナーの外添剤がトナー樹脂表面に埋没したり、キャリア表面に帯電したままトナーが入れ替わらずに、現像剤の流動性が大幅に低下してしまう。還流板の配設により、層厚規制部材近傍の滞留した現像剤を還流板９の鉛直方向上面を現像ローラ３から離反する方向に流過させているとはいえ、その流過現像剤量が大幅に減少してしまい、ついには流れなくなってしまっては、第１トナー濃度検知センサ１２からの検知出力が出力されなくなってしまい、正確な濃度検知ができなくなるが、還流板上にも、第２トナー濃度検知センサ１３を還流板９上にも配設すれば、還流板上の流動性の大幅な低下をいち早く検知でき、より精度の高い濃度検知が可能となることからである。
【００８２】
更に、第２トナー濃度検知センサ１３のセンサ検出面１３ａが還流板９の天面と同一平面上となるよう設けられるのが好ましい。
【００８３】
センサ上（同一平面上）とするのは、第２トナー濃度検知センサ１３のセンサ検出面１３ａが還流板９の天面よりも突出していると、還流板上によほど充分な現像剤の流れがない限り、還流板上の現像剤の流れを阻害するだけであり、逆に、還流板９の天面から凹んだ位置に配設すると、わずかな現像剤が還流板上を流れるだけで、濃度検知可能となるものの、現像剤が劣化して流動性が低下してくると、凹んだ位置に現像剤が堆積してしまい、濃度検知に支障をきたしてしまうからである。
【００８４】
ただ、耐刷とともにキャリア表面にトナーが融着したり、キャリア表面のコート剤が部分的に剥がれるなどによる現像剤の劣化に起因して現像剤の流動性が徐々に低下していく場合には、この第２トナー濃度検知センサ１３にて、随時、濃度検知可能であるが、低濃度原稿を連続して耐刷されて、殆どトナーが消費されないためにトナーの外添剤がトナー樹脂表面に埋没したり、キャリア表面に帯電したままトナーが入れ替わらずに現像剤の流動性が大幅に低下したりする場合には、還流板上を流れるはずの現像剤が一気に流動しなくなり、単に、第１トナー濃度検知センサ１２及び第２トナー濃度検知センサ１３だけで精度の高い正確な濃度検知することはできなくなる場合がある。
【００８５】
このような場合、第２トナー濃度検知センサ１３の濃度検知出力そのものが出力されなくなるので、その際、印字を止めて、感光体ドラム１５上にトナーを強制的に現像させることで、トナーを消費させてやれば、現像槽２内の現像剤中のトナーがトナーホッパから補給された劣化していないトナーと入れ替わるため、現像槽２内の現像剤の流動性が回復することになる。
【００８６】
以下に、トナー濃度制御に関する動作制御について、さらに詳しく説明する。
【００８７】
図３はトナー濃度検知センサの出力特性を示す図であり、図４はトナー補給動作制御に関する電気的構成を簡略化して示すブロック図である。
【００８８】
通常、二成分現像剤のトナーには非磁性材料が用いられ、キャリアには、鉄粉、フェライトなどの磁性材料が用いられる。透磁率は、現像剤中の磁性材料の磁性を検出するものであり、現像剤中の磁性材料と非磁性材料との混合比すなわち磁性材料の相対濃度が変化すると、その検出出力が変化する。したがって、現像剤の透磁率を検出することによって、現像剤中の磁性材料であるキャリアの濃度、逆に現像剤中の非磁性材料であるトナーの濃度を測定することができる。
【００８９】
図３は、トナー濃度検知センサにおける現像剤中のトナー濃度（Ｔ／Ｄ：Ｔはトナー、Ｄは現像剤）と、センサの透磁率検出出力電圧との関係を例示し、図３中のライン５０がトナー濃度検知センサの出力特性を示す。二成分現像剤の種類に応じて適正使用トナー濃度Ｔｓを定め、トナー濃度検知センサの出力特性におけるトナー濃度Ｔｓに対応する基準電圧Ｖｓを求め、この適正使用トナー濃度Ｔｓと基準電圧Ｖｓとを、現像装置１に備えられる制御部５１の記憶部５２にあらかじめストアしておくことができる。トナー濃度検知センサが、基準電圧Ｖｓよりも低い検出値を出力するとき、現像剤中の磁性材料すなわちキャリアの濃度が低い、即ち、非磁性材料であるトナーの濃度が高いので、制御部はトナー補給の動作指示を出力しない。逆に、トナー濃度検知センサが、基準電圧Ｖｓよりも高い検出値を出力するとき、現像剤中のキャリアの濃度が高い、即ち、トナーの濃度が低いので、制御部５１はトナーホッパに対してトナー補給の動作指示を出力し、トナーホッパからトナー補給ローラ１４を介して、現像槽２内にトナー補給される。
【００９０】
現像槽２内では、上記のように動作するトナー濃度検知センサが２個、つまり、第１トナー濃度検知センサ１２にて現像槽２内の現像剤のトナー濃度と、第２トナー濃度検知センサ１３にて還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度とを測定することができるように設けられる。
現像槽２内のトナー濃度は、現像剤の劣化に起因して現像剤の流動性が大幅に低下していない限り、場所によらず、均一であるため、第１トナー濃度検知センサ１２と第２トナー濃度検知センサ１３の検出値は同一である。
【００９１】
しかし、現像剤の劣化が起因して現像剤の流動性が大幅に低下してくると、第２トナー濃度検知センサ１３の濃度検知出力そのものが出力されなくなり、０（Ｖ）となるので、その際、印字を止めて、感光体ドラム１５上にトナーを強制的に現像させる。このように、トナーを消費させてやれば、現像槽２内の現像剤中のトナーがトナーホッパから補給された劣化していないトナーと入れ替わるため、現像槽２内の現像剤の流動性が回復することとなり、第２トナー濃度検知センサ１３の濃度検知出力が出力されることになる。
【００９２】
次に、本実施形態に係る画像形成装置１００の電気的構成についてブロック図を参照して詳細に説明する。図５は本実施形態に係る画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【００９３】
画像形成装置１００は、図５に示すように、例えば、スキャナ部２４とプリンタ本体１００Ａと周辺機器１００Ｂとを備えた複合機であり、原稿画像を読み取る読取部１０５、読み取った原稿画像を適正な電気信号に変換して画像データを生成する画像処理部１０６、生成された画像データをトナーを用いて顕像化して、記録媒体（転写紙）に画像を形成する画像形成部１０７、画像形成部１０７で顕像化された記録媒体に加熱定着して固定する定着部（図示せず）、後処理装置であるフィニッシャーやソーターなどの周辺機器１００Ｂを制御する周辺機器制御部１０８を備えている。
【００９４】
プリンタ本体１００Ａには、制御部１０１、記憶部１０２、入力部１０３、表示部１０４、画像処理部１０６、画像形成部１０７、演算部１０９等が設けられている。
【００９５】
記憶部１０２には、画像形成装置１００の上面に配置される入力部（例えば、操作パネル）１０３を介する印刷指令、画像形成装置１００内部の各所に配置される図示しない各種センサなどからの検知結果、外部機器からUSB（登録商標）／LANを介して入力される画像情報、画像形成装置１００内部の各装置の動作を制御するための各種設定値及びデータテーブル、及び各種制御を実行するためのプログラムなどが入力可能となっている。
【００９６】
また、記憶部１０２として、この分野で常用されるメモリ等が使用可能であり、例えば、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスクなどが挙げられる。外部機器には、画像情報の形成または取得が可能であり、かつ、画像形成装置１００に電気的に接続可能な電気・電子機器を使用でき、例えば、コンピュータ、デジタルカメラなどが挙げられる。
【００９７】
演算部１０９は、記憶部１０２に記憶される各種データ（印刷指令、検知結果、画像情報など）及び各種制御を実施するためのプログラムを取り出し、各種検知及び／または判定を行う。
【００９８】
制御部１０１は、演算部１０９における各種判定結果、演算結果などに応じて該当装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。制御部１０１及び演算部１０９は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）を備えるマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路である。
【００９９】
このように構成される制御手段は、記憶部１０２、演算部１０９及び制御部１０１とともに主電源を含む。主電源は、制御手段だけでなく、画像形成装置１００内部における各装置にも電力を供給する。
【０１００】
次に、本実施形態の画像形成装置１００に使用する現像剤について説明する。
【０１０１】
画像形成装置１００の現像装置１で使用する現像剤は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤である。
【０１０２】
トナーは、例えば、結着樹脂と、着色剤、帯電制御剤（電荷制御剤）、オフセット防止剤としてのワックスなどとを溶融混練した後、冷却により固化させ、粉砕分級する溶融混練粉砕法、懸濁重合法、乳化重合法などの重合法によって得られる。トナーには、一般的に流動性及び帯電安定性を向上させる目的で、例えば、シリカ、酸化アルミニウムなどの無機粒子が外添剤として添加される。
【０１０３】
結着樹脂としては、トナーの結着樹脂として常用されるものを使用でき、例えば、ポリエステル樹脂、ポリスチレンなどのスチレン系樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリスチレン−アクリル酸エステル共重合体などのアクリル系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルポリオール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などの熱可塑性樹脂などが挙げられる。
【０１０４】
これらの中でも、ポリエステル樹脂が好適に用いられる。ポリエステル樹脂としては、公知のものを使用でき、その中でも、ポリオールと多塩基酸とを縮重合させることによって得られるポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂は、ポリオールおよび多塩基酸の少なくとも一方に、３価以上の多官能性分を用いて重合させることによって架橋化された、架橋構造を有するものであってもよい。ここで、ポリオールとは、ヒドロキシル基を２個以上有する化合物のことであり、アルコール性のヒドロキシル基を有するアルコール類およびフェノール性のヒドロキシル基を有するフェノール類のいずれをも含む。また、多塩基酸とは、カルボキシル基を２個以上有する化合物およびその誘導体のことである。
【０１０５】
ポリエステル樹脂の合成に用いられるポリオールとしては、公知のものを使用でき、ポリオールのうち、２価のアルコール類すなわちジオール類としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−ブテンジオール、ネオペンチルグリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオールなどが挙げられる。
【０１０６】
また、ポリオールのうち、２価のフェノール類としては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（慣用名：ビスフェノールＡ）、水添ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡなどのビスフェノールＡアルキレンオキシド付加物、ヒドロキノンなどが挙げられる。
【０１０７】
また、ポリエステル樹脂の架橋化に関わる３価以上の多官能性分である３価以上のポリオールとしては、グリセリン、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、２−メチルプロパントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスルトール、トリペンタエリスリトール、１，２，３，６−ヘキサンテトラオール、ソルビトール、１，４−ソルビタン、ショ糖などのアルコール類、１，２，４−ベンゼントリオールなどのフェノール類などが挙げられる。
【０１０８】
ポリエステル樹脂の合成に用いられる多塩基酸としても、公知のものを使用でき、多塩基酸のうち、二塩基酸としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、およびこれらの酸の無水物または低級アルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの炭素数１〜４の低級アルコール）とのエステルなどが挙げられる。
【０１０９】
また、ポリエステル樹脂の架橋化に関わる３価以上の多官能性分である３価以上の多塩基酸としては、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，２，５−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサトリカルボン酸、およびこれらの酸の無水物または低級アルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの炭素数１〜４の低級アルコール）とのエステルなどが挙げられる。
【０１１０】
着色剤としては、トナーの着色剤として常用される染料および顔料を使用でき、例えば、ニグロシン染料、カーマイン染料、各種の塩基性染料、酸性染料、油性染料、アントラキノン染料、ベンジジン系黄色有機顔料、キナントリン系有機顔料、ローダミン系有機顔料、フタロシアニン系有機顔料、酸化亜鉛、酸化チタン、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラックなどが挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックが好ましい。本発明の二成分現像剤は、トナーに含まれる着色剤の色を適宜選択することによって、白黒画像およびカラー画像のいずれの現像にも使用することができる。着色剤は、１種が単独で使用されてもよく、また２種以上が併用されてもよい。
【０１１１】
帯電制御剤としては、トナーの電荷制御剤として常用されるものを使用でき、ニグロシン染料、金属アゾ化合物、サリチル酸金属塩、第四級アンモニウム塩などが挙げられる。電荷制御剤は、１種が単独で使用されてもよく、また２種以上が併用されてもよい。帯電制御剤の使用量は、特に制限されず、結着樹脂の種類、着色剤の種類および含有量などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択することができる。
【０１１２】
オフセット防止剤としては、トナーの離型剤として常用されるものを使用でき、その中でも、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの石油系ワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャートロプッシュワックス、アミドワックスなどの合成系ワックス、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックスなどの動植物系ワックスなどのワックス類が好ましい。
【０１１３】
オフセット防止剤は、トナー中に分散され、定着部材によるトナーの加熱時にトナー表面に溶出（ブリード）してトナーに離型性を発現させ、ホットオフセット現象を防止するオフセット防止剤として働く。オフセット防止剤の使用量は、特に制限されず、結着樹脂の種類、着色剤の種類および含有量などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択することができる。
【０１１４】
外添剤は、トナー粒子の表面に付着させてもよいし、その一部がトナー粒子に埋め込まれるようにしてもよい。外添剤としては、公知のものを使用でき、例えば、コロイダルシリカ、アルミナ粉末、酸化チタン粉末、炭酸カルシウム粉末などが挙げられる。外添剤は、１種が単独で使用されてもよく、また２種以上が併用されてもよい。外添剤の使用量は、特に制限されず、結着樹脂の種類、着色剤の種類および含有量などの各種条件に応じて広い範囲から適宜選択することができる。
【０１１５】
キャリアとしては、コア材（コア材粒子）と呼ばれる磁性を有する粒子と、コア材を被覆する合成樹脂を含むコート材とから構成されるコートキャリアを用いる。コア材を被覆するコート材は、キャリアの体積抵抗率を高くしてトナーへの摩擦帯電付与性能を向上させ、キャリアに対するトナーの付着状態を決定する。また、キャリアの表面状態を好適にし、トナーとキャリアとの摩擦によって外添剤がトナーに埋込まれるトナー劣化を防止することができる。
【０１１６】
コア材としては、例えば、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライト、銅−亜鉛系フェライト及びそれらの混合物をあげることができる。
【０１１７】
また、キャリアのコア材は、焼結法またはアトマイズ法などの製造方法によって製造が可能である。また、必要に応じて磁性体粒径分布の分布範囲が狭くなるようにして造粒したり、焼結温度、昇温速度及び加熱保持時間などをコントロールしたりすることによって所定の磁気特性を持つ磁性体コア粒子（コア材）を製造することができる。
【０１１８】
キャリアは、上記のコア材の表面にコート樹脂を被覆し、コート樹脂層を形成することによって得られる。例えば、コート樹脂中に添加量が異なるようにして導電性微粉末を分散させることによって体積抵抗率の異なるコート樹脂が得られる。
【０１１９】
導電性微粉末としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、銀などの金属の粉体、これらの金属の合金もしくは混合物の粉体またはこれらの金属の鱗片状金属粉体もしくは金属短繊維、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズなどの導電性金属酸化物、高分子電解質などの高分子導電剤、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト粉体またはこれらの導電性物質で表面を被覆した導電性粉体などが挙げられる。
【０１２０】
高分子電解質などの高分子導電剤としては、例えば、ポリアミド、ポリアミン、ポリアルキレンオキシド、ポリエステル、ポリアルキレンサルファイド、ポリフォスファゼン及びそれらの誘導体、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェンビニレンなどが挙げられる。
【０１２１】
コート樹脂に用いられる樹脂としては、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であっても使用することができ、絶縁性樹脂であることが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレンなどのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート及びスチレン−アクリル酸共重合体などのアクリル系樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、フルオロカーボン樹脂、パーフルオロカーボン樹脂、溶剤可溶性パーフルオロカーボン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、石油樹脂、セルロース、酢酸セルロース、硝酸セルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース誘導体、ノボラック樹脂、低分子量ポリエチレン、飽和アルキルポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレートなどの芳香族ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、マレイン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、具体的には例えば無水マレイン酸−テレフタル酸−多価アルコールの重縮合によって得られる不飽和ポリエステル、尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素−メラミン樹脂、キシレン樹脂、トルエン樹脂、グアナミン樹脂、メラミン−グアナミン樹脂、アセトグアナミン樹脂、グリプタール樹脂、フラン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。
【０１２２】
上述した樹脂を、単独でまたは二種以上混合して使用することができる。また、耐久性を向上させる目的で、熱可塑性樹脂に硬化剤などを混合し硬化させて使用することもできる。
【０１２３】
キャリアのコート樹脂層を形成する方法としては、コア材を被覆する際に、コア材同士が接着しないようにコート樹脂が迅速に被覆され、かつコア材を常に流動せしめるような方法で被覆と乾燥とを同時に進行させる処理方法を用いることが好ましい。
【０１２４】
被覆キャリアを製造する方法としては、流動床被覆装置を用い、キャリアコア粒子を浮遊流動させながら、酢酸エチル、トルエン、キシレンなどの溶剤にコート樹脂を均一に分散させたコート樹脂溶液をスプレーし、コア材粒子表面に被覆膜を形成させる方法が好ましい。
【０１２５】
具体的には、（ａ）コア材からなる流動層を筒状の管体内を上昇する気体流によって形成し、（ｂ）さらに被覆層樹脂溶液を流動層の移動方向に対して垂直方向から供給し、（ｃ）かつコート樹脂溶液を磁性体コア材粒子にスプレーによって塗布する。コート樹脂を溶解する溶剤の選択、処理温度、処理時間などの条件を充分に制御し、上述の（ａ）〜（ｃ）の方法を用いることによって、効率よく優れた特性を有するコート樹脂被覆キャリアを製造することができる。
【０１２６】
また、コート樹脂被覆に使用するコート樹脂溶液は、体積抵抗率の高いものから低いものへと連続的に変化するようにスプレーノズルに供給されることが好ましい。このようなコート樹脂溶液供給装置における体積抵抗率が高いものから低いものへと連続的に変化するような供給は、例えば次のような効果を実現することができる。
【０１２７】
キャリアがこのようなコート樹脂を備えることによって耐久性が向上し、長期使用においても感光体ドラム１５に安定してトナーを供給することができるので、高画質の画像の確保が可能となる。
【０１２８】
なお、コア材表面に形成したコート樹脂層を安定させるために、焼き付けを行うのが好ましい。焼き付けに使用する装置としては、外部加熱方式でも内部加熱方式でもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉などが挙げられる。
【０１２９】
コート樹脂で被覆されたコートキャリアは、平均粒径Ｄ５０が３０〜９０μｍであることが好ましい。このような微小キャリアを用いることで、出力画像の品質向上を実現することができる。
【０１３０】
前記キャリアの平均粒径Ｄ５０が３０μｍより小さい場合は、流動性が悪くなり撹拌性が低下する。一方、前記キャリアの平均粒径が９０μｍより大きい場合は、高精細な画像が得られなくなる。
【０１３１】
本発明の二成分現像剤は、上記のようにして得られるキャリアおよびトナーを混合機で混合させることによって二成分現像剤を製造する。混合機としては公知のものを使用でき、例えば、Ｖ型混合機、Ｗ型混合機が挙げられる。
【０１３２】
次に、本実施形態の画像形成装置１００における現像装置１による画像形成について、実施例を参照して詳細に説明する。
【０１３３】
表１及び表２は、実写試験の初期、５０Ｋ枚後及び１００Ｋ枚後の画像への影響を、画像濃度及び画像かぶりの測定並びに画像カスレ有無の目視判定を行ったものであり、画像形成装置にシャープ株式会社製複写機ＭＸ−Ｍ１１００を用いて、本発明に係る現像装置１の構成を備えた画像形成装置１００の現像槽２内の二成分現像剤のキャリアの粒径を変化させ、画像面積率１％のＡ４原稿を用い、普通紙（ネコサ紙）を横連続通紙して、実写試験を行ったものである。
【０１３４】
なお、前記画像面積率は、スキャナ部２４で読み取った原稿の画像データから算出される。
【０１３５】
【表１】
【０１３６】
【表２】
【０１３７】
表１は、第１トナー濃度検知センサ１２及び第２トナー濃度検知センサ１３が配設されている場合の試験結果である。表２は、表１に対する比較例であり、第１トナー濃度検知センサ１２は配設されているものの、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２トナー濃度検知センサ１３が配設されていない場合の試験結果である。
【０１３８】
なお、画像評価を行うにあたり、以下の条件で行った。現像剤は、トナー濃度を６（重量％）としたトナーとキャリアとを含む二成分現像剤を使用した。トナーは、体積平均粒径６．５μｍのポリエステル系トナーを用いた。キャリアは、樹脂コートフェライト系キャリアを用いた。
【０１３９】
現像条件は、画像形成装置の設定を、感光体ドラム１５と現像ローラ３との間隙を０．４ｍｍ、現像ローラ３の外径をΦ３０とした。層厚規制部材７は、厚みを１．５ｍｍとし、層厚規制部材７と現像ローラ３との間隙を０．７ｍｍとした。
【０１４０】
感光体ドラム１５は、プロセス速度を５４０（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、現像ローラ３は、スリーブ１１の周速度を１０８０（ｍｍ／ｓｅｃ）とした。
【０１４１】
以下に種々の評価及び測定方法を記載する。
まず、画像濃度に関しては、
「×」は、１．２０未満とし、
「△」は、１．２０以上、１．２９未満とし、
「○」は、１．３０以上とした。
測定には、分光測色濃度計（エックスライト社製、エックスライト９３８）を用いた。
画像かぶりに関しては、
「×」は、１．６以上とし、
「△」は、１．１以上、１．６未満とし、
「○」は、１．０以下とした。
測定は、Ａ４サイズの白紙を予め白度計（ハンター白度計、日本電色工業社製）にて白度を測定しその値を第１測定値、耐刷後のコピーサンプルを前述の白度計にて測定しこの値を第２測定値とし、第２測定値の値を第１測定値から差し引いた値から得られる。
画像カスレに関しては、
「×」は、画像カスレが目視で少しでも見られるとし、
「○」は、画像カスレが目視では見られないとした。
キャリア平均粒径Ｄ５０の測定方法に関しては、
光学顕微鏡によりランダムに３００個以上抽出し、ニレコ社（株）製の画像処理解析装置Ｌｕｚｅｘ３により水平方向フェレ径をもってキャリア平均粒径Ｄ５０として測定した。
【０１４２】
表１、表２の評価結果から明らかなように、画像面積率１％と低い画像面積率のＡ４原稿で連続耐刷されると、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２トナー濃度検知センサ１３が配設されていない表２の場合のほうが、どのキャリア粒径に対しても、現像剤の大幅な流動性低下を検知できず、正確なトナー濃度検知ができていないために、画像濃度の低下が大きく発生してしまっている。
【０１４３】
一方、表１で示すように、還流板上に第２トナー濃度検知センサ１３が配設されている場合、現像剤の大幅な流動性低下を即座に検知できるため、正確な濃度検知ができている。
【０１４４】
また、キャリア平均粒径Ｄ５０に関しては、３０μｍより小さいと、流動性が悪くなりすぎ、撹拌性が大幅に低下するため、画像濃度が低下するだけでなく、画像かぶりも発生してしまっている。逆に、９０μｍより大きいと、流動性が大幅に向上するため、画像濃度の低下や画像かぶりは発生しないものの、帯電性能が低下し、画像カスレが発生してしまっており、高精細な画像が得られなくなってしまっている。
【０１４５】
次に、表３は、表１で得られた画像濃度の判定が「○」になるまで、印字を止めて、感光体ドラム１５上にベタ画像を連続して現像させた場合の試験結果である。
【０１４６】
つまり、例えば５０Ｋ枚後なら、表１で５０Ｋ枚印字し評価結果を得た直後に、画像濃度の判定が「△」であった項目が「○」になるまで印字を止めて、感光体ドラム１５上にベタ画像を連続して現像させた後に、印字を再開した場合の試験結果である。
【０１４７】
【表３】
【０１４８】
表３の評価結果から明らかなように、低濃度原稿を連続して耐刷することによりトナーがキャリア表面に帯電したまま入れ替わっていなかった場合であっても、感光体ドラム１５上にベタ画像を連続して現像させ、トナーを消費させることで、現像剤中のトナーが新しく補給された劣化していないトナーと入れ替わり、流動性が向上する。そのため、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２トナー濃度検知センサ１３の出力結果に出力が見られるように回復し、正確に濃度検知できる状態となり、画像濃度の低下や画像かぶりの発生が長期に亙って解消できることとなった。
【０１４９】
最後に、表４及び表５は、表１及び表２で示すキャリアの平均粒径を４０μｍにし、現像ローラの周速度を変化させた場合の試験結果である。
【０１５０】
【表４】
【０１５１】
【表５】
【０１５２】
表４は、第１トナー濃度検知センサ１２及び第２トナー濃度検知センサ１３が配設されている場合の試験結果である。表５は、表４に対する比較例であり、第１トナー濃度検知センサ１２は配設されているものの、還流板上センサ二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２トナー濃度検知センサ１３が配設されていない場合の試験結果である。
【０１５３】
表４、５の結果から明らかなように、現像ローラの周速度が３１４（ｍｍ／ｓｅｃ）以上で１００Ｋ耐刷後の画像濃度に改善が見られる。また、１３８２（ｍｍ／ｓｅｃ）以下であれば、５０Ｋ、１００Ｋ耐刷後の画像かぶりに改善が見られる。
【０１５４】
表４の評価結果から明らかなように、現像ローラの周速度が１３８２（ｍｍ／ｓｅｃ）を超えると、現像槽２内でのキャリア同士の摩擦によるストレスや攪拌部材その他現像槽２内周壁との衝突による過度のストレスのため、キャリアのコート材の剥離が一気に促進され、トナーを充分に帯電させられなくなり、帯電不良による画像かぶりが発生してしまっている。また、それ以外に、高速回転し過ぎるために、トナー飛散も生じ、現像槽２内の正確な濃度制御に支障をきたすこととなっている。
【０１５５】
逆に、現像ローラの周速度が３１４（ｍｍ／ｓｅｃ）未満であると、表５の評価結果から明らかなように、画像濃度の低下や画像かぶりの発生が長期に亙って解消できている。
【０１５６】
以上、上述した実施形態では、本発明に係る現像装置１を図１に示すような画像形成装置１００に適用した例について説明したが、二成分現像剤を使用する現像装置を用いる画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。
【０１５７】
例えば、現像装置を４色分（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）、または６色分（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック、ライトシアン、ライトマゼンタ）を配置することにより、フルカラーの画像形成装置にも適用することが可能である。
【０１５８】
以上のように、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態ならば本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１５９】
１ 現像装置
２ 現像槽
２ａ 開口
２ｂ トナー補給口
３ 現像ローラ
３ｎ 現像ニップ部
４ 第１攪拌部材
５ 第２撹拌部材
６ 搬送部材
７ 層厚規制部材
８ 規制部材支持体
９ 還流板
９ａ 支持部材
１０ マグネットローラ
１１ スリーブ
１２ 第１トナー濃度検知センサ
１２ａ センサ検出面
１３ 第２トナー濃度検知センサ
１３ａ センサ検出面
１４ トナー補給ローラ
１５ 感光体ドラム
１６ 帯電装置
１７ 露光装置
１８ 転写装置
１８ｎ 転写ニップ部
１９ クリーニング装置
２０ 定着装置
２０ｎ 定着ニップ部
２１ 定着ローラ
２２ 加圧ローラ
２３ 給紙トレイ
２４ スキャナ部
２５ 排紙トレイ
５０ ライン
５１ 制御部
５２ 記憶部
１００ 画像形成装置
１００Ａ プリンタ本体
１００Ｂ 周辺機器
１０１ 制御部
１０２ 記憶部
１０３ 入力部
１０４ 表示部
１０５ 読取部
１０６ 画像処理部
１０７ 画像形成部
１０８ 周辺機器制御部
１０９ 演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネットローラを含み、表面にトナーとキャリアを含む二成分現像剤を担持して回転し、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給して現像する現像ローラと、現像ローラ表面の現像剤の担持量を規制する層厚規制部材と、現像ローラに現像剤を供給する撹拌部材と、攪拌部材下方に配設された二成分現像剤のトナー濃度を検知する第１濃度検知手段と、層厚規制部材により規制された余剰現像剤を前記層厚規制部材から離隔する位置へ還流させる還流板と、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２濃度検知手段を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第１濃度検知手段並びに、前記第２濃度検知手段が、現像剤の透磁率変化に基づいて前記現像剤の濃度を検出するものであることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記第２濃度検知手段の検知面と前記還流板上面とが同一平面上にあることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像ローラの周速度が、３１４（ｍｍ／ｓｅｃ）〜１３８２（ｍｍ／ｓｅｃ）であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記キャリアは、平均粒径Ｄ５０が３０μｍ以上９０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像装置が、請求項１から５のいずれか一項に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記第２濃度検知手段による濃度検知結果に出力が見られなくなった時点で、印字を止めて、前記感光体ドラム上にトナーを強制的に現像させることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１】
マグネットローラを含み、表面にトナーとキャリアを含む二成分現像剤を担持して回転し、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給して現像する現像ローラと、現像ローラ表面の現像剤の担持量を規制する層厚規制部材と、現像ローラに現像剤を供給する撹拌部材と、攪拌部材下方に配設された二成分現像剤のトナー濃度を検知する第１濃度検知手段と、層厚規制部材により規制された余剰現像剤を前記層厚規制部材から離隔する位置へ還流させる還流板と、還流板上を流れる二成分現像剤のトナー濃度を検知する第２濃度検知手段を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第１濃度検知手段並びに、前記第２濃度検知手段が、現像剤の透磁率変化に基づいて前記現像剤の濃度を検出するものであることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記第２濃度検知手段の検知面と前記還流板上面とが同一平面上にあることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像ローラの周速度が、３１４（ｍｍ／ｓｅｃ）〜１３８２（ｍｍ／ｓｅｃ）であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記キャリアは、平均粒径Ｄ５０が３０μｍ以上９０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像装置が、請求項１から５のいずれか一項に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記第２濃度検知手段による濃度検知結果に出力が見られなくなった時点で、印字を止めて、前記感光体ドラム上にトナーを強制的に現像させることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−８１１５３（Ｐ２０１１−８１１５３Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３２９１７（Ｐ２００９−２３２９１７）
【出願日】平成２１年１０月７日（２００９．１０．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月７日（２００９．１０．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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