JP7200748B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関する。

特許文献１に記載の画像形成装置は、感光体ドラムと、現像器と、トナー濃度センサーと、トナー補給装置とを備える。感光体ドラムには、静電潜像が形成される。現像器は、トナーを消費して、感光体ドラムの静電潜像を現像する。現像器は、隔壁を備える。隔壁は、現像器の内部を現像室と攪拌室とに区画する。現像室は、トナーを攪拌室に攪拌しながら搬送する現像剤攪拌スクリューを有する。攪拌室は、トナーを現像室に攪拌しながら搬送する現像剤攪拌スクリューを有する。トナー濃度センサーは、現像器内のトナーの濃度を検知する。トナー補給装置は、現像器内のトナーの濃度に基づいて、現像器にトナーを補給する。

また、感光体ドラムの静電潜像を現像する場合、現像室において静電潜像に対応する位置のトナーが感光体ドラムの静電潜像に移動し、トナーが消費される。トナーを消費した消費領域は、現像剤攪拌スクリューによって攪拌されながら現像室から攪拌室に搬送される。トナー補給装置から現像装置にトナーが補給されることで、現像装置内のトナーの濃度が一定となる。

特開２０１２－２５２２６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の現像剤攪拌スクリューのような搬送部は、トナーを攪拌しながら搬送するため、搬送中に周囲のトナーが拡散して消費領域に入り込む。消費直後の消費領域のトナーの濃度と搬送後の消費領域のトナーの濃度とは一致しない。その結果、搬送後の消費領域のトナーの濃度を計測しても、正確に消費したトナーの量を算出できなかった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、現像部が感光体ドラムに供給したトナーの量を精度良く算出できる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。

本発明の１局面に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、現像部と、第１算出部とを備える。前記感光体ドラムは、静電潜像が形成される。前記現像部は、前記感光体ドラムに形成された前記静電潜像をトナーによって現像する。前記第１算出部は、前記静電潜像を現像するときに前記現像部から前記感光体ドラムに供給された前記トナーの量を算出する。前記現像部は、筐体と、壁部材と、搬送部と、現像ローラーと、濃度検知部とを含む。前記筐体は、前記トナーを収容する収容部を含む。前記壁部材は、前記収容部を第１攪拌室と第２攪拌室とに仕切る。前記搬送部は、前記トナーを攪拌し、前記第１攪拌室と前記第２攪拌室との間で前記トナーが循環するように前記トナーを搬送する。前記現像ローラーは、前記第１攪拌室から前記静電潜像に前記トナーを供給する。前記濃度検知部は、前記収容部に収容された前記トナーの濃度を検知する。前記搬送部は、前記収容部に収容された前記トナーのうちの残留トナー部分を第１領域から第２領域に向けて搬送する。前記残留トナー部分は、前記第１領域から前記静電潜像に対応して前記トナーが前記現像ローラーに供給された後に前記第１領域に残ったトナー部分を示す。前記第１領域は、前記静電潜像に対応する領域であり、前記第１攪拌室の一部の領域を示す。前記第２領域は、前記濃度検知部が前記残留トナー部分の濃度を検知する領域であり、前記第２攪拌室のうちの一部の領域を示す。前記濃度検知部は、前記第２領域に搬送された前記残留トナー部分の濃度を検知する。前記第１算出部は、前記残留トナー部分の濃度と、前記残留トナー部分が前記第１領域から前記第２領域へ搬送されるときの前記残留トナー部分の搬送時間と、前記収容部内での前記トナーの拡散特性とに基づいて、前記現像部から前記感光体ドラムに供給された前記トナーの量を算出する。

本発明の１局面に係る画像形成方法は、現像部を有する画像形成装置が実行する。前記現像部は、筐体と、壁部材と、搬送部と、現像ローラーと、濃度検知部とを含む。前記筐体は、前記トナーを収容する収容部を含む。前記壁部材は、前記収容部を第１攪拌室と第２攪拌室とに仕切る。前記搬送部は、前記トナーを攪拌し、前記第１攪拌室と前記第２攪拌室との間で前記トナーが循環するように前記トナーを搬送する。前記現像ローラーは、前記第１攪拌室から前記静電潜像に前記トナーを供給する。前記濃度検知部は、前記収容部に収容された前記トナーの濃度を検知する。前記画像形成方法は、形成するステップと、現像するステップと、搬送するステップと、検知するステップと、算出するステップとを包含する。前記形成するステップは、感光体ドラムに静電潜像を形成する。前記現像するステップは、前記感光体ドラムに形成された前記静電潜像をトナーによって現像部が現像する。前記搬送するステップは、前記収容部に収容された前記トナーのうちの残留トナー部分を第１領域から第２領域に向けて前記搬送部が搬送する。前記検知するステップは、前記第２領域に搬送された前記残留トナー部分の濃度を前記濃度検知部が検知する。前記算出するステップは、前記残留トナー部分の濃度と、前記残留トナー部分が前記第１領域から前記第２領域へ搬送されるときの前記残留トナー部分の搬送時間と、前記収容部内での前記トナーの拡散特性とに基づいて、前記現像部から前記感光体ドラムに供給された前記トナーの量を前記第１算出部が算出する。前記残留トナー部分は、前記第１領域から前記静電潜像に対応して前記トナーが前記現像ローラーに供給された後に前記第１領域に残ったトナー部分を示す。前記第１領域は、前記静電潜像に対応する領域であり、前記第１攪拌室の一部の領域を示す。前記第２領域は、前記濃度検知部が前記残留トナー部分の濃度を検知する領域であり、前記第２攪拌室のうちの一部の領域を示す。

本発明によれば、現像部が感光体ドラムに供給したトナーの量を精度良く算出することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成部の構成の一例を示す断面図である。 本発明の実施形態における、現像部の構造を示す図である。 本発明の実施形態における、現像部の構造を示す別の図である。 本発明の実施形態における、静電潜像を現像してトナー像を形成したときの濃度検知部の検知結果を示すグラフである。 本発明の実施形態における、制御部が実行する処理のフローチャートを示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。実施形態において、Ｘ軸及びＹ軸は水平方向に沿っており、Ｚ軸は鉛直方向に沿っており、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交する。

まず、図１を参照して、本実施形態に係る画像形成装置１００の構成について説明する。図１は、画像形成装置１００の構成を示す図である。画像形成装置１００は、例えば、カラー複合機である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、画像形成ユニット１０、給送部３０、シート搬送部４０、定着部５０、排出部６０、制御部２０及び記憶部２１を備える。

給送部３０は、シートＰをシート搬送部４０へ供給する。シート搬送部４０は、シートＰを画像形成ユニット１０、及び定着部５０を経由して排出部６０まで搬送する。画像形成ユニット１０は、シートＰに画像を形成する。定着部５０は、シートＰを加熱、及び加圧し、シートＰに形成された画像をシートＰに定着する。排出部６０は、シートＰを画像形成装置１００の外部へ排出する。

画像形成ユニット１０は、複数の画像形成部１１、露光部１３、及び転写部１２、を備える。

複数の画像形成部１１には、それぞれ、互いに異なる色の複数のトナーが供給される。トナーは多数のトナーを含む。複数の画像形成部１１の各々は感光体ドラム１０１を含む。

感光体ドラム１０１には、静電潜像が形成される。

露光部１３は、感光体ドラム１０１の表面を露光する。具体的には、露光部１３は、画像データに基づいて、複数の感光体ドラム１０１の各々に光を照射する。その結果、複数の感光体ドラム１０１の各々に静電潜像が形成される。露光部１３は、例えば、光源、ポリゴンミラー、反射ミラー、及び偏向ミラーを有する。

複数の画像形成部１１の各々は、感光体ドラム１０１に形成された静電潜像を現像して、感光体ドラム１０１にトナー像を形成する。その結果、複数の感光体ドラム１０１に、それぞれ、互いに異なる複数色のトナー像が形成される。

転写部１２は、中間転写ベルト１２ａと駆動ローラー１２ｂと濃度検知部１０４とを備える。中間転写ベルト１２ａは、駆動ローラー１２ｂによって回転方向ＲＡに回転駆動される。複数の画像形成部１１が、中間転写ベルト１２ａ上に、互いに異なる複数色のトナー像を転写する。複数色のトナー像が中間転写ベルト１２ａ上で重畳されることで、中間転写ベルト１２ａ上にトナー像（具体的にはカラー画像）が形成される。転写部１２は、中間転写ベルト１２ａ上に形成されたトナー像をシートＰ上に転写する。その結果、シートＰに画像が形成される。

濃度検知部１０４は、中間転写ベルト１２ａに転写されたトナー像の濃度を検知する。本実施形態では、トナー像の濃度は、単位面積当たりのトナー像を形成するトナーの質量を示す。トナー像の濃度は、例えば、トナー像の厚みに基づいて算出される。よって、濃度検知部１０４は、所定面積のトナー像の厚みを検知する。詳細には、濃度検知部１０４は、トナー像との間の距離を測定して、トナー像の厚みを検知する。

濃度検知部１０４は、例えば、レーザー変位センサーである。レーザー変位センサーは、半導体レーザーとリニアイメージセンサー（Ｌｉｎｅａｒ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）とを備え、三角測距を用いて距離を測定する。そして、濃度検知部１０４は、トナー像の濃度を示す検知信号を出力する。検知信号は、例えば、電圧信号である。

制御部２０は、画像形成ユニット１０、給送部３０、シート搬送部４０、定着部５０、排出部６０のような画像形成装置１００の各要素を制御する。例えば、制御部２０は、感光体ドラム１０１の回転速度を制御する。制御部２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）のようなプロセッサー、及び記憶装置を含む。

記憶部２１は、記憶装置を含み、データ及びコンピュータープログラムを記憶する。具体的には、記憶部２１は、半導体メモリーのような主記憶装置、並びに、半導体メモリー及び／またはハードディスクドライブのような補助記憶装置を含む。記憶部２１は、リムーバルメディアを含んでもよい。データは、トナーの搬送時間とトナーの拡散特性とを含む。

次に、図１及び図２を参照して、本実施形態に係る制御部２０の構成について説明する。図２は、制御部２０の構成を示す図である。制御部２０は、第１算出部２０１と、第２算出部２０２と、調整部２０３と、計測部２０４とを備える。具体的には、制御部２０のプロセッサーは、記憶部２１の記憶装置に記憶されたコンピュータープログラムを実行することによって、第１算出部２０１と、第２算出部２０２と、調整部２０３と、計測部２０４として機能する。

第１算出部２０１は、静電潜像を現像するときに現像部１１０から感光体ドラム１０１に供給されたトナーの量を算出する。

第２算出部２０２は、トナーの帯電量を算出する。

調整部２０３は、第２算出部２０２が算出した帯電量に基づいて、シートＰに画像を形成するときの条件を調整する。

計測部２０４は、トナーの濃度を検知するまでの時間を計測する。

引き続き、図１及び図２を参照して、本実施形態に係る画像形成部１１の構成について説明する。

図２に示すように、画像形成部１１は、感光体ドラム１０１に加えて、クリーニング部１０３と、現像部１１０と、帯電部１０２と、電圧印加部２３と、電流検知部７０とを更に備える。

感光体ドラム１０１は、略円柱形状または略円筒形状を有する。感光体ドラム１０１は、感光体ドラム１０１の回転軸線ＡＸを中心として回転方向ＲＢに回転する。感光体ドラム１０１は、例えばアモルファスシリコン（α－Ｓｉ）感光体ドラム１０１または有機感光体（ＯＰＣ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ドラムである。

感光体ドラム１０１は、所定の回転速度で回転する。感光体ドラム１０１の回転速度は、制御部２０によって制御される。

帯電部１０２は、感光体ドラム１０１の表面を所定電位に帯電させる。帯電部１０２は、例えば、帯電ローラーを含む。帯電部１０２が感光体ドラム１０１の表面を所定電位に帯電させた後、露光部１３が感光体ドラム１０１の所定領域に露光することで、感光体ドラム１０１の所定領域に静電潜像が形成される。

現像部１１０は、トナーによってトナー像を感光体ドラム１０１に形成する。具体的には、現像部１１０は、感光体ドラム１０１に形成された静電潜像をトナーによって現像し、感光体ドラム１０１にトナー像を形成する。

電圧印加部２３は、現像ローラー１１２に現像バイアス（所定の電圧）を印加する。現像ローラー１１２に現像バイアスを印加することで電圧印加部２３は、感光体ドラム１０１と現像ローラー１１２との間に電位差を付与する。

電流検知部７０は、感光体ドラム１０１と現像部１１０との間に流れる電流を検知する。具体的には、現像ローラー１１２から感光体ドラム１０１に向けてトナーが移動する際に感光体ドラム１０１と現像部１１０との間に流れる電流を電流検知部７０は、検知する。

クリーニング部１０３は、感光体ドラム１０１の表面に付着しているトナーを除去する。クリーニング部１０３は、クリーニングブレード１０３ａを含む。

クリーニングブレード１０３ａは、感光体ドラム１０１の表面と摺接する。感光体ドラム１０１の表面とクリーニングブレード１０３ａの先端とが摺接することで、感光体ドラム１０１の表面に残留するトナーが除去される。

引き続き、図２を参照して現像部１１０について詳しく説明する。

現像部１１０は、筐体１１０ａと、壁部材１１６と、現像ローラー１１２と、搬送部１４０と、規制ブレード１１５と、濃度検知部１３５と、駆動部１３６と、吸引ファン（不図示）とを備える。

筐体１１０ａは、収容部１１１と、現像ローラー１１２と、搬送部１４０と、規制ブレード１１５とを含む。

収容部１１１は２成分現像剤を収容する。２成分現像剤は、複数のトナー（具体的には多数のトナー）と、複数のキャリア（具体的には多数のキャリア）を含む。複数のトナーは粉体であり、複数のキャリアは粉体である。トナーは、例えば正帯電性トナーである。正帯電性トナーは、キャリアとの摩擦により正に帯電する。キャリアは、磁性を有する。キャリアは、例えば、樹脂被覆型のキャリアである。樹脂被覆型のキャリアのコアは、例えば、フェライトまたはマグネタイトである。

壁部材１１６は、収容部１１１を第１攪拌室１３１と第２攪拌室１３２とに仕切る。壁部材１１６は、感光体ドラム１０１の回転軸線ＡＸの方向に沿って、延びるように配置される。第１攪拌室１３１は２成分現像剤を収容する。第２攪拌室１３２は２成分現像剤を収容する。

現像ローラー１１２は、トナーを担持する。図２に示すように、現像ローラー１１２は、第１攪拌室１３１の上方に位置する。上方は、例えば、図１に示す給送部３０から排出部６０に向かう方向を示す。また、現像ローラー１１２は、感光体ドラム１０１に対向して配置される。現像ローラー１１２は、第１攪拌室１３１から感光体ドラム１０１の静電潜像にトナーを供給する。

現像ローラー１１２は、スリーブ１１２Ｓと磁石１１２Ｍとを備える。

スリーブ１１２Ｓは、非磁性の筒体（例えば、アルミニウムパイプ）である。スリーブ１１２Ｓは、例えばモーターによって駆動されて、磁石１１２Ｍの周りを回転方向ＲＣに回転する。

磁石１１２Ｍは、スリーブ１１２Ｓの内部に配置されている。磁石１１２Ｍは、キャリアを磁石１１２Ｍの磁力により引き付ける。その結果、キャリアによる磁気ブラシがスリーブ１１２Ｓの表面に形成される。トナーはキャリアの表面に担持される。すなわち、トナーは磁気ブラシに担持された状態で現像ローラー１１２の表面に担持される。

搬送部１４０は、トナーを攪拌し、トナーを搬送する。具体的には、搬送部１４０は、２成分現像剤を攪拌し、第１攪拌室１３１と第２攪拌室１３２との間で２成分現像剤が循環するように２成分現像剤を搬送する。

搬送部１４０は、第１スクリューフィーダー１１３と第２スクリューフィーダー１１４とを含む。第１スクリューフィーダー１１３は、回転方向ＲＤに回転し、２成分現像剤を搬送する。第１スクリューフィーダー１１３は、第１攪拌室１３１に位置する。第２スクリューフィーダー１１４は、回転方向ＲＥに回転し、２成分現像剤を搬送する。第２スクリューフィーダー１１４は、第２攪拌室１３２に位置する。

規制ブレード１１５は、現像ローラー１１２に対して所定間隔をおいて配置される。規制ブレード１１５は、現像ローラー１１２の表面に形成された磁気ブラシの長さを規制する。

濃度検知部１３５は、収容部１１１に収容されたトナーの濃度を検知する。濃度検知部１３５は、第２攪拌室１３２に位置する。濃度検知部１３５としては、透磁率センサーが用いられてもよい。透磁率センサーは、収容部１１１内の２成分現像剤の透磁率を検知する。濃度検知部１３５は、２成分現像剤の透磁率を検知すると、検知結果を制御部２０に出力する。濃度検知部１３５は、検知結果に相当する電圧値の電圧信号を制御部２０に出力する。透磁率は、キャリアとトナーとの混合比率を示す。

濃度検知部１３５が出力する電圧信号は、トナーの濃度に応じて変化する。トナーの濃度が高くなるほど、キャリアに対するトナーの比率が高くなる。つまり、磁気を通すキャリアに対する磁気を通さないトナーの割合が増加する。この場合、濃度検知部１３５の出力する電圧信号の電圧値は、小さくなる。一方、トナーの濃度が低くなるほど、キャリアに対するトナーの比率が低くなる。つまり、磁気を通すキャリアに対する磁気を通さないトナーの割合が低下する。この場合、濃度検知部１３５の出力する電圧信号の電圧値は、高くなる。

駆動部１３６は、搬送部１４０を回転させる。具体的には、駆動部１３６は、制御部２０に制御され、第１スクリューフィーダー１１３を回転方向ＲＤに回転する。駆動部１３６は、制御部２０に制御され、第２スクリューフィーダー１１４を回転方向ＲＥに回転する。

吸引ファンは、感光体ドラム１０１と現像ローラー１１２との間で浮遊するトナーを吸引する。

次に、図２～図４を参照して、現像部１１０を更に詳しく説明する。図３は、現像部１１０の構造を示す図である。図４は、現像部１１０の構造を示す別の図である。図３と図４とでは、図面の簡略化のため、現像ローラー１１２を省略している。

図３と図４とに示すように、壁部材１１６は、収容部１１１内部を環状に区画する。壁部材１１６は、収容部１１１の内部を第１攪拌室１３１と第２攪拌室１３２と第１通路１３３と第２通路１３４とに仕切る。

第１通路１３３は、第１攪拌室１３１と第２攪拌室１３２とを連結する。第１通路１３３は、感光体ドラム１０１の回転軸線ＡＸに交差し、感光体ドラム１０１の回転軸線ＡＸの一端側に位置する。第２通路１３４は、第１攪拌室１３１と第２攪拌室１３２とを連結する。第２通路１３４は、感光体ドラム１０１の回転軸線ＡＸに交差し、感光体ドラム１０１の回転軸線ＡＸの他端側に位置する。第１攪拌室１３１と第２攪拌室１３２と第１通路１３３と第２通路１３４とによって、収容部１１１には、２成分現像剤の循環路１３０が形成される。

したがって、搬送部１４０は２成分現像剤を循環路１３０に沿って搬送できる。例えば、搬送部１４０は、第１攪拌室１３１に位置するトナーを第１搬送方向Ｄ１に搬送する。第１搬送方向Ｄ１は、感光体ドラム１０１の回転軸線ＡＸの一端側から他端側に向かう方向を示す。搬送部１４０は、第１攪拌室１３１から第１通路１３３に搬送されたトナーを、第２搬送方向Ｄ２に搬送する。第２搬送方向Ｄ２は、感光体ドラム１０１の回転軸線ＡＸに交差する方向を示す。搬送部１４０は、第１通路１３３から第２攪拌室１３２に搬送されたトナーを第３搬送方向Ｄ３に搬送する。第３搬送方向Ｄ３は、感光体ドラム１０１の回転軸線ＡＸの他端側から一端側に向かう方向を示す。第３搬送方向Ｄ３は、第１搬送方向Ｄ１と逆の方向である。搬送部１４０は、第２攪拌室１３２から第２通路１３４に搬送されたトナーを第４搬送方向Ｄ４に搬送する。第４搬送方向Ｄ４は、第２搬送方向Ｄ２と逆の方向である。

引き続き、図２～図４を参照して、濃度検知部１３５が残留トナー部分ＲＴの濃度を検出するまでの処理について説明する。

また、図３と図４とには、静電潜像ＥＧと、トナー像ＰＧと、第１領域ＣＡと、第２領域ＣＢと、残留トナー部分ＲＴが表される。静電潜像ＥＧは、感光体ドラム１０１に形成される。トナー像ＰＧは、感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧが現像部１１０によって現像されることで、感光体ドラム１０１に形成される。第１領域ＣＡは、第１攪拌室１３１の一部の領域を示す。第１領域ＣＡは、感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧに対応する領域である。第２領域ＣＢは、第２攪拌室１３２のうちの一部の領域を示す。第２領域ＣＢは、濃度検知部１３５が残留トナー部分ＲＴの濃度を検知する領域である。残留トナー部分ＲＴは、第１領域ＣＡから静電潜像ＥＧに対応してトナーが現像ローラー１１２に供給された後に第１領域ＣＡに残ったトナー部分を示す。

制御部２０は、現像ローラー１１２が予めトナーが担持された状態となるように、現像ローラー１１２を制御する。具体的には、図２に示すように、現像ローラー１１２のスリーブ１１２Ｓは回転方向ＲＣに回転しながら、キャリアを磁石１１２Ｍの磁力により引き付ける。トナーは、キャリアの表面に担持され、キャリアとともに磁石１１２Ｍに引き付けられる。したがって、トナーはキャリアに担持された状態で現像ローラー１１２の表面に担持される。

次に、露光部１３は、感光体ドラム１０１に静電潜像ＥＧを形成する。静電潜像ＥＧは、矩形状の静電潜像を示す露光パターンである。

電圧印加部２３は、現像ローラー１１２に現像バイアスを印加する。現像ローラー１１２に現像バイアスが印加されて、感光体ドラム１０１と現像ローラー１１２との間が所定の電位差になる。現像ローラー１１２は、トナーを担持した供給領域と感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧが対向するときに、供給領域からトナーを静電潜像ＥＧに供給する。供給領域は、現像ローラー１１２のうちの感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧと対向する領域を示す。具体的には、現像ローラー１１２のうちの感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧと対向する領域のトナーが、静電潜像ＥＧに電気的に引き付けられる。

この結果、現像ローラー１１２の供給領域のトナーが、供給領域から感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧに向かって飛翔し、現像ローラー１１２から感光体ドラム１０１に向けてトナーが移動する。つまり、現像ローラー１１２は、第１攪拌室１３１から感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧに向けてトナーを供給する。この結果、図３に示すように、感光体ドラム１０１の表面にトナー像ＰＧが形成される。トナー像ＰＧは、矩形状のソリッド画像である。

そして、供給領域から静電潜像ＥＧにトナーを供給した後に、現像ローラー１１２は、第１領域ＣＡから供給領域にトナーを引き付ける。具体的には、現像ローラー１１２は、回転方向ＲＣに回転する。現像ローラー１１２の供給領域は、第１攪拌室１３１に移動する。現像ローラー１１２は、第１攪拌室１３１の第１領域ＣＡに位置するトナーを供給領域に引き付ける。現像ローラー１１２の供給領域にトナーが引き付けられることで、静電潜像ＥＧに供給されたトナーの量が第１攪拌室１３１の第１領域ＣＡから減る。

第１領域ＣＡは、現像ローラー１１２の供給領域に対応する。また、現像ローラー１１２の供給領域は感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧに対応するため、第１領域ＣＡは感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧとも対応する。つまり、供給領域に移動したトナーの量は静電潜像ＥＧに供給されたトナーの量である。

搬送部１４０は、収容部１１１に収容されたトナーのうちの残留トナー部分ＲＴを第１領域ＣＡから第２領域ＣＢに向けて搬送する。具体的には、搬送部１４０は、第１領域ＣＡに位置する残留トナー部分ＲＴを図３に示す第１領域ＣＡから図４に示す第２領域ＣＢに向けて搬送する。

例えば、残留トナー部分ＲＴを第１領域ＣＡから第２領域ＣＢに向けて搬送する場合、搬送部１４０の第１スクリューフィーダー１１３は、第１領域ＣＡに位置する残留トナー部分ＲＴを第１攪拌室１３１から第１通路１３３に搬送する。更に第１通路１３３に搬送された残留トナー部分ＲＴは、第２攪拌室１３２に搬送される。

第２スクリューフィーダー１１４は、第１スクリューフィーダー１１３によって第２攪拌室１３２に搬送された残留トナー部分ＲＴを第３搬送方向Ｄ３に搬送する。そして、第２スクリューフィーダー１１４は、図４に示すように、残留トナー部分ＲＴを第２領域ＣＢに位置させる。

そして、図４に示すように、濃度検知部１３５は第１領域ＣＡから搬送された残留トナー部分ＲＴの濃度を第２攪拌室１３２の第２領域ＣＢで検知する。濃度検知部１３５は、検知した残留トナー部分ＲＴの濃度を制御部２０に送信する。

また、本実施形態の第１算出部２０１は、静電潜像ＥＧを現像するときに現像部１１０から感光体ドラム１０１に供給されたトナーの量を算出する。具体的には、第１算出部２０１は、残留トナー部分ＲＴの濃度と、残留トナー部分ＲＴが第１領域ＣＡから第２領域ＣＢへ搬送されるときの残留トナー部分ＲＴの搬送時間と、収容部１１１内でのトナーの拡散特性とに基づいて、現像部１１０から感光体ドラム１０１に供給されたトナーの量を算出する。

搬送時間と拡散特性とから搬送中に残留トナー部分ＲＴに流入したトナーの量を算出できる。更に、残留トナー部分ＲＴの濃度から残留トナー部分ＲＴのトナーの量を算出できる。したがって、第１領域ＣＡから第２領域ＣＢに搬送されるまでに残留トナー部分ＲＴに流入したトナーの量と、第２領域ＣＢで検出された残留トナー部分ＲＴの量とから、第１領域ＣＡでトナーが供給された直後の残留トナー部分ＲＴの量を算出できる。

つまり、搬送中に残留トナー部分ＲＴに入り込んだトナーの量を反映して、残留トナー部分ＲＴの量を算出できる。したがって、第１領域ＣＡでトナーが供給された直後の残留トナー部分ＲＴの量を精度良く算出できる。この結果、静電潜像ＥＧを現像するときに現像部１１０から感光体ドラム１０１に供給されたトナーの量を精度良く算出できる。

例えば、第１算出部２０１は、図５に示すような、濃度検知部１３５の検知結果から静電潜像ＥＧを現像するときに現像部１１０から感光体ドラム１０１に供給されたトナーの量を算出する。

図５は、静電潜像ＥＧを現像してトナー像ＰＧを形成したときの濃度検知部１３５の検知結果を示すグラフである。

図５に示すグラフは、折れ線Ｇ１と折れ線Ｇ２とを含む。折れ線Ｇ１は、実線の折れ線である。実線の折れ線Ｇ１は、残留トナー部分ＲＴの現実の濃度ｂを含む。折れ線Ｇ２は、破線の折れ線である。破線の折れ線Ｇ２は、残留トナー部分ＲＴに流入したトナーを除いた残留トナー部分ＲＴの濃度ｃを含む。

図５において、横軸は、時間（Ｔ）を示す。横軸には、時刻ＳＴ、時刻Ｔ１、時刻Ｔ２及び時刻Ｔ３が表される。時刻ＳＴは、現像部１１０が感光体ドラム１０１にトナーの供給を開始した時刻を示す。時刻Ｔ１は、残留トナー部分ＲＴの濃度の検出を開始した時刻を示す。時刻Ｔ２は、残留トナー部分ＲＴの濃度の最低値を検出した時刻を示す。時刻Ｔ３は、残留トナー部分ＲＴの濃度の検出を終了した時刻を示す。

図５において、縦軸は濃度（％）を示す。縦軸には、濃度ａ、濃度ｂ、及び濃度ｃが表される。濃度ａは、残留トナー部分ＲＴと異なるトナー部分の濃度を示す。濃度ａは、濃度ｂ及び濃度ｃよりも大きい濃度である。濃度ｂは、残留トナー部分ＲＴの濃度の最低値を示す。濃度ｂは、濃度ｃよりも大きい濃度である。濃度ｂは、濃度ａよりも小さい濃度である。濃度ｃは、現像ローラー１１２から感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧにトナーが供給されて、第１領域ＣＡから減ったトナーの量に対応するトナーの濃度を示す。濃度ｃは、濃度ａ及び濃度ｂよりも小さい濃度である。

収容部１１１内のトナーは、収容部１１１内のトナーの濃度が均一になるように移動する。このため、残留トナー部分ＲＴを搬送している間に、残留トナー部分ＲＴにトナーが流入する。つまり、濃度検知部１３５が第２領域ＣＢで検知した残留トナー部分ＲＴの濃度ｂは、現像部１１０から感光体ドラム１０１に供給されたトナーの量に対応する濃度でない。感光体ドラム１０１に供給されたトナーの量を精度良く算出するには、残留トナー部分ＲＴに流入したトナーの量を算出する必要がある。

したがって、第１算出部２０１は、残留トナー部分ＲＴの濃度と、残留トナー部分ＲＴの搬送時間と、収容部１１１内でのトナーの拡散特性とに基づいて、現像部１１０から感光体ドラム１０１に供給されたトナーの量を算出する。

例えば、第１算出部２０１は、記憶部２１から残留トナー部分ＲＴの搬送時間を取得する。残留トナー部分ＲＴの搬送時間は、予め記憶部２１に記憶される。搬送時間は、第１領域ＣＡから第２領域ＣＢまでの距離と、単位時間当たりのトナーの移動距離とで予め算出されて、記憶部２１に記憶される。なお、第１領域ＣＡの位置は、静電潜像ＥＧの位置から算出され、記憶部２１に記憶される。

次に、第１算出部２０１は、記憶部２１から拡散特性を取得する。拡散特性は、収容部１１１内でのトナーの拡散係数を示す。拡散係数は、収容部１１１内でトナーの濃度が高い部分からトナーの濃度の低い部分にトナーが移動するときの移動量を示す。トナーの拡散係数によって、搬送中に残留トナー部分ＲＴに流入したトナーの量を容易に算出できる。

第１算出部２０１は、搬送時間と拡散特性とに基づいて、搬送中に残留トナー部分ＲＴに流入したトナーの質量Ｚを算出する。例えば、搬送中に残留トナー部分ＲＴに流入したトナーの質量Ｚは、拡散係数（ｍｍ^２／秒）と搬送時間（秒）とに基づいて算出できる。

更に、第１算出部２０１は、第２領域ＣＢで濃度検知部１３５が検知した残留トナー部分ＲＴの濃度Ｄに基づいて、残留トナー部分ＲＴのトナーの質量Ｘを算出する。第２領域ＣＢでの残留トナー部分ＲＴの質量Ｘは、濃度検知部１３５が検知した濃度値Ｄと第２領域ＣＢでの残留トナー部分ＲＴの体積Ｃとから算出する。

第２領域ＣＢでの残留トナー部分ＲＴの質量Ｘは、以下の式（１）で算出できる。
Ｘ＝Ｄ×Ｃ・・・式（１）

そして、第１算出部２０１は、第１領域ＣＡでの残留トナー部分ＲＴの質量Ｙを算出する。第１領域ＣＡでの残留トナー部分ＲＴの質量Ｙは、第２領域ＣＢでの残留トナー部分ＲＴの質量Ｘと搬送中に残留トナー部分ＲＴに流入したトナーの質量Ｚとから算出する。具体的には、第１算出部２０１は、第２領域ＣＢでの残留トナー部分ＲＴの質量Ｘから搬送中に残留トナー部分ＲＴに流入したトナーの質量Ｚを除算する。この結果、静電潜像ＥＧを現像するときに現像部１１０から感光体ドラム１０１に供給されたトナーの量を算出できる。

第１領域ＣＡでの残留トナー部分ＲＴの質量Ｙは、以下の式（２）で算出できる。
Ｙ＝Ｘ－Ｚ・・・式（２）

また、本実施形態の第２算出部２０２は、第１算出部２０１が算出したトナーの量と電流検知部７０が検知した電流とに基づいて、トナーの帯電量を算出する。精度よく算出されたトナーの量を用いて、トナーの帯電量を精度良く算出できる。

例えば、帯電量を算出する場合、第２算出部２０２は、第１算出部２０１の算出結果を取得する。具体的には、第２算出部２０２は、第１算出部２０１の算出した感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧに供給されたトナーの量Ｍを取得する。トナーの量Ｍは、トナー像ＰＧを形成しているトナーの質量を示す。

更に、第２算出部２０２は、電流の電流値を示す検知信号を、電流検知部７０から受信する。そして、第２算出部２０２は、検知信号によって示される電流の電流値に基づいて、トナー像ＰＧを形成しているトナーの電荷量Ｑを算出する。

更に、第２算出部２０２は、トナーの量Ｍとトナーの電荷量Ｑとに基づいて、トナーの帯電量ＱＰＭを算出する。具体的には、トナーの帯電量ＱＰＭは、ＱＰＭ＝Ｑ／Ｍ、によって表される。よって、トナーの帯電量ＱＰＭは、単位質量当たりのトナーの電荷量を示す。

また、本実施形態の調整部２０３は、第２算出部２０２が算出した帯電量ＱＰＭに基づいて、シートＰに画像を形成するときの条件を調整する。したがって、精度良く算出した帯電量からシートＰに画像を形成するときの条件を設定できる。この結果、品質の高い画像をシートＰに形成できる。

調整部２０３は、帯電量ＱＰＭに基づいて、現像部１１０から感光体ドラム１０１に供給されるトナーの量と、現像部１１０の現像ローラー１１２の回転速度と、現像ローラー１１２に印加する現像バイアスと、感光体ドラム１０１の表面電位と、現像部１１０において飛散したトナーを吸引する吸引ファンの出力とのうちの少なくとも１つを調整する。

したがって、トナーの帯電量ＱＰＭの変化からシートＰに画像を形成するときの条件を設定できる。この結果、画像濃度の低下、かぶりの発生、トナー飛散の増加を抑制し、適切な条件でシートＰに画像を形成できる。

例えば、制御部２０は、トナーの帯電量ＱＰＭに基づいて、帯電部１０２が感光体ドラム１０１の表面を所定電位に帯電させる際の電位を調整する。この結果、画像濃度の低下を抑制できる。例えば、制御部２０は、トナーの帯電量ＱＰＭに基づいて、電圧印加部２３が現像ローラー１１２に現像バイアスを印加する際の現像バイアスを調整する。この結果、画像濃度の低下とかぶりの悪化を抑制できる。例えば、制御部２０は、トナーの帯電量ＱＰＭに基づいて、現像ローラー１１２の回転速度を調整する。この結果、画像濃度の低下を抑制しつつ、かぶりの悪化を抑制できる。

また、本実施形態の計測部２０４は、現像部１１０が感光体ドラム１０１にトナーを供給した時から濃度検知部１３５が現像部１１０に収容されたトナーの濃度の最小値を検知するまでの時間を計測する。計測部２０４が計測した計測時間は、搬送時間に相当する。

搬送時間が実測値であるため、より精度良くに残留トナー部分ＲＴに流入するトナーの量の算出できる。その結果、更に精度良く現像部１１０から感光体ドラム１０１に供給されたトナーの量を算出できる。

例えば、図５に示すように、計測部２０４は、現像部１１０が感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧにトナーの供給を開始した時刻ＳＴから濃度検知部１３５が残留トナー部分ＲＴの濃度の最小値である濃度ｂを検知した時刻Ｔ２までの時間を計測する。例えば、計測部２０４は、露光部１３が感光体ドラム１０１の所定領域に露光して、静電潜像ＥＧを形成した時刻に基づいて、時刻ＳＴを算出する。そして、第１算出部２０１は、計測部２０４が計測した時間を取得する。第１算出部２０１は、搬送時間と拡散特性とに基づいて、搬送中に残留トナー部分ＲＴに流入したトナーの質量Ｚを算出する。この結果、実測した搬送時間に基づいて、残留トナー部分ＲＴに流入したトナーの量をより精度良く算出できる。

次に、図６を参照して、本実施形態の制御部２０が実行する処理を説明する。図６は、制御部２０が実行する処理のフローチャートを示す。図６に示す制御部２０が実行する処理は、ステップＳ２０１～ステップＳ２１１を含む。

ステップＳ２０１において、制御部２０は、搬送部１４０がトナーを搬送するように、搬送部１４０を制御する。搬送部１４０がトナーを搬送することで、収容部１１１内のトナーが循環する。処理はステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２において、制御部２０は、露光部１３が感光体ドラム１０１に静電潜像ＥＧを形成するように、露光部１３を制御する。処理はステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３において、制御部２０は、現像ローラー１１２が感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧにトナーを供給するように、現像ローラー１１２を制御する。感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧにトナーを供給した後、現像ローラー１１２は、静電潜像ＥＧに供給したトナーの量に相当するトナーの量を第１攪拌室１３１の第１領域ＣＡから引き寄せる。処理はステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４において、第１算出部２０１は、濃度検知部１３５が検知した残留トナー部分ＲＴの濃度を取得する。処理は、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５において、第１算出部２０１は、記憶部２１から残留トナー部分ＲＴの搬送時間を取得する。なお、第１算出部２０１は、現像部１１０が感光体ドラム１０１にトナーを供給した時から濃度検知部１３５が収容部１１１に収容されたトナーの濃度の最小値を検知するまでの時間を計測部２０４から取得してもよい。処理はステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６において、第１算出部２０１は、記憶部２１からトナーの拡散特性を取得する。処理はステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０７において、第１算出部２０１は、残留トナー部分ＲＴの濃度と、搬送時間と、拡散特性とに基づいて、感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧに供給したトナーの量を算出する。処理は、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８において、第２算出部２０２は、電流検知部７０の検知結果を取得する。処理はステップＳ２０９に進む。

ステップＳ２０９において、第２算出部２０２は、電流検知部７０の検知結果と感光体ドラム１０１の静電潜像ＥＧに供給したトナーの量とに基づいて、トナーの帯電量ＱＰＭを算出する。処理はステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０において、制御部２０は、第２算出部２０２が算出したトナーの帯電量ＱＰＭに基づいて、シートＰに画像を形成する条件を設定するか否かを判定する。シートＰに画像を形成する条件を設定しない場合（ステップＳ２１０において、Ｎｏ）、処理は、終了する。シートＰに画像を形成する条件を設定する場合（ステップＳ２１０において、Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１１において、調整部２０３は、トナーの帯電量ＱＰＭに基づいて、シートＰに画像を形成する条件を調整する。処理は終了する。

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の速度、材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の構成から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明は、画像形成装置及び画像形成方法の分野に利用可能である。

１１ 画像形成部
２０ 制御部
７０ 電流検知部
１００ 画像形成装置
１０１ 感光体ドラム
１１０ 現像部
１１０ａ 筐体
１１１ 収容部
１１２ 現像ローラー
１１６ 壁部材
１３１ 第１攪拌室
１３２ 第２攪拌室
１３５ 濃度検知部
１４０ 搬送部
２０１ 第１算出部
２０２ 第２算出部
２０３ 調整部
２０４ 計測部
ＣＡ 第１領域
ＣＢ 第２領域
Ｐ シート
ＲＴ 残留トナー部分

Claims (6)

1. 静電潜像が形成される感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムに形成された前記静電潜像をトナーによって現像する現像部と、
   前記静電潜像を現像するときに前記現像部から前記感光体ドラムに供給された前記トナーの量を算出する第１算出部と
   を備え、
   前記現像部は、
   前記トナーを収容する収容部を含む筐体と、
   前記収容部を第１攪拌室と第２攪拌室とに仕切る壁部材と、
   前記トナーを攪拌し、前記第１攪拌室と前記第２攪拌室との間で前記トナーが循環するように前記トナーを搬送する搬送部と、
   前記第１攪拌室から前記静電潜像に前記トナーを供給する現像ローラーと、
   前記収容部に収容された前記トナーの濃度を検知する濃度検知部と
   を含み、
   前記搬送部は、前記収容部に収容された前記トナーのうちの残留トナー部分を第１領域から第２領域に向けて搬送し、
   前記残留トナー部分は、前記第１領域から前記静電潜像に対応して前記トナーが前記現像ローラーに供給された後に前記第１領域に残ったトナー部分を示し、
   前記第１領域は、前記静電潜像に対応する領域であり、前記第１攪拌室の一部の領域を示し、
   前記第２領域は、前記濃度検知部が前記残留トナー部分の濃度を検知する領域であり、前記第２攪拌室のうちの一部の領域を示し、
   前記濃度検知部は、前記第２領域に搬送された前記残留トナー部分の濃度を検知し、
   前記第１算出部は、前記残留トナー部分の濃度と、前記残留トナー部分が前記第１領域から前記第２領域へ搬送されるときの前記残留トナー部分の搬送時間と、前記収容部内での前記トナーの拡散特性とに基づいて、前記現像部から前記感光体ドラムに供給された前記トナーの量を算出する、画像形成装置。
2. 前記拡散特性は、前記収容部内での前記トナーの拡散係数を含む、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像ローラーと前記感光体ドラムとの間に流れる電流を検知する電流検知部と、
   前記第１算出部が算出した前記トナーの量と前記電流検知部が検知した電流とに基づいて、前記トナーの帯電量を算出する第２算出部と
   を備える、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記帯電量に基づいて、前記現像部から前記感光体ドラムに供給される前記トナーの量と、前記現像部の前記現像ローラーの回転速度と、前記現像ローラーに印加する現像バイアスと、前記感光体ドラムの表面電位と、吸引ファンの出力とのうちの少なくとも１つを調整する調整部を更に備える、請求項３に記載の画像形成装置。
5. 計測部を更に備え、
   前記搬送時間は、前記計測部によって計測された計測時間を示し、
   前記計測時間は、前記現像部が前記感光体ドラムの前記静電潜像にトナーを供給した時から前記濃度検知部が前記残留トナー部分の濃度の最小値を検知した時までの時間を示す、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 現像部を有する画像形成装置が実行する画像形成方法であって、
   前記現像部は、
   トナーを収容する収容部を含む筐体と、
   前記収容部を第１攪拌室と第２攪拌室とに仕切る壁部材と、
   前記トナーを攪拌し、前記第１攪拌室と前記第２攪拌室との間で前記トナーが循環するように前記トナーを搬送する搬送部と、
   前記第１攪拌室から感光体ドラムに形成された静電潜像に前記トナーを供給する現像ローラーと、
   前記収容部に収容された前記トナーの濃度を検知する濃度検知部と
   を含み、
   前記感光体ドラムに前記静電潜像を形成するステップと、
   前記感光体ドラムに形成された前記静電潜像を前記トナーによって前記現像部が現像するステップと、
   前記収容部に収容された前記トナーのうちの残留トナー部分を第１領域から第２領域に向けて前記搬送部が搬送するステップと、
   前記第２領域に搬送された前記残留トナー部分の濃度を前記濃度検知部が検知するステップと、
   前記残留トナー部分の濃度と、前記残留トナー部分が前記第１領域から前記第２領域へ搬送されるときの前記残留トナー部分の搬送時間と、前記収容部内での前記トナーの拡散特性とに基づいて、前記現像部から前記感光体ドラムに供給された前記トナーの量を第１算出部が算出するステップと
   を包含し、
   前記残留トナー部分は、前記第１領域から前記静電潜像に対応して前記トナーが前記現像ローラーに供給された後に前記第１領域に残ったトナー部分を示し、
   前記第１領域は、前記静電潜像に対応する領域であり、前記第１攪拌室の一部の領域を示し、
   前記第２領域は、前記濃度検知部が前記残留トナー部分の濃度を検知する領域であり、前記第２攪拌室のうちの一部の領域を示す、画像形成方法。

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