JP2011133681A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー消費が少ない画像を連続形成する場合であっても、得られる画像の画質低下を抑制する。
【解決手段】制御部１００は、現像ハウジング内の現像剤量、トナー濃度を演算するトナー濃度・現像剤量演算部１０３と、現像剤量、トナー濃度に基づいて現像ハウジングに新たに補給する現像剤量およびそのトナー濃度を設定する現像剤補給設定部１０４と、これから形成するトナー像の画像面積率を演算する画像面積率演算部１０５と、現像ロールへの現像バイアスと感光体ドラムの露光電位との現像電位差を演算する現像電位差演算部１０６と、画像面積率＜基準画像面積率、且つ、現像電位差＞基準現像電位差の場合に、現像器の現像ハウジングに設けられた現像剤排出口の開口部の高さを増加させて現像器からの現像剤の排出量を増加させる現像剤排出設定部１０７とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、キャリアおよびトナーを含む現像剤を用いて画像の形成を行う画像形成装置に関する。

公報記載の従来技術として、トナーおよびキャリアを含む現像剤を用いた画像形成装置において、現像器内への新たな現像剤の補給および現像器内で余剰となった現像剤の外部への排出を行うとともに、形成される画像の画像面積率に応じて、新たに供給する現像剤中のキャリアの量を調整するものが存在する（特許文献１参照）。

また、他の公報記載の技術として、トナーおよびキャリアを含む現像剤を用いた画像形成装置において、現像器内への新たな現像剤の補給および現像器内で余剰となった現像剤の外部への排出を行うとともに、現像器の容器に設けられた現像剤の排出用の開口に、この開口を開閉するシャッタを取り付けたものが存在する（特許文献２参照）。

特開２００７−４７７１１号公報 特開平７−１９９６３９号公報

本発明は、トナー消費が少ない画像を連続形成する場合であっても、得られる画像の画質低下を抑制することを目的とする。

請求項１記載の発明は、像保持体と、前記像保持体に画像部および背景部を含む静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像保持体に対向配置され且つトナーおよびキャリアを含む現像剤を保持する現像剤保持体と、当該現像剤保持体に供給するための現像剤を収容する現像剤収容部とを備え、前記像保持体に形成された前記静電潜像をトナーで現像する現像器と、前記現像器に収容される現像剤が予め決められた量に維持されるように当該現像器に新たな現像剤を補給する補給手段と、前記現像器に収容される現像剤を当該現像器から排出する排出手段と、前記像保持体に形成されるトナー像の画像面積率を演算する演算手段と、前記現像剤保持体と前記像保持体の画像部との電位差を取得する取得手段と、前記演算手段により演算された前記画像面積率が予め決められた基準画像面積率よりも小さく、且つ、前記取得手段により取得された前記電位差が予め決められた基準電位差よりも大きくなった場合に、前記排出手段による前記現像器からの現像剤の排出量を増加させる制御手段とを含む画像形成装置である。

請求項２記載の発明は、前記制御手段は、前記排出手段による前記現像器からの現像剤の排出量を増加させた後、前記演算手段により演算された前記画像面積率が前記基準画像面積率よりも大きく、且つ、前記取得手段により取得された前記電位差が前記基準電位差よりも小さくなった場合に、当該排出手段による当該現像器からの現像剤の排出量を低減させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。

請求項３記載の発明は、前記現像器に設けられた前記現像剤収容部には前記現像剤を排出するための開口が設けられており、前記排出手段は、前記現像剤収容部に設けられた前記開口の大きさを調整することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置である。

請求項４記載の発明は、前記現像器に収容される現像剤中のトナーの濃度を検知する濃度検知手段と、前記現像器に収容される現像剤の量を検知する現像剤量検知手段と、前記濃度検知手段によるトナーの濃度の検知結果と、前記現像剤量検知手段による現像剤の量の検知結果とに基づいて、前記補給手段が補給する現像剤の量および補給する現像剤におけるトナーの濃度を設定する設定手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置である。

請求項１記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、トナー消費が少ない画像を連続形成する場合であっても、得られる画像の画質低下を抑制することができる。
請求項２記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、トナー消費が少ない画像を連続形成した後にトナー消費が多い画像を形成した際に、画像に濃淡むらが生じるのを抑制することができる。
請求項３記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、より簡易な構成で現像剤の排出量を調整することが可能になる。
請求項４記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、現像器内のトナー濃度のぶれを抑制することができる。

本実施の形態に係る画像形成装置の概要を示す図である。 現像器の側部断面図である。 （ａ）は図２をＩＩＩＡ方向からみた現像器の上面図であり、（ｂ）は図２をＩＩＩＢ方向からみた現像器の背面図である。 現像剤排出口および開口量可変部材の位置関係を説明するための図である。 現像剤補給機構の構成の一例を示す図である。 制御部の構成の一例を示すブロック図である。 帯電電位と、露光電位と、現像バイアスと、現像電位差との関係を説明するための図である。 画像形成装置による画像形成動作に先立って行われる、画像形成条件の設定制御の手順の一例を示すフローチャートである。 実際の画像形成動作における、現像器に対する新たな現像剤の補給制御の手順の一例を示すフローチャートである。 実際の画像形成動作における、現像器内の現像剤の排出制御の手順の一例を示すフローチャートである。 実施例および比較例を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の概要を示す図である。この画像形成装置は、例えば電子写真方式にて各色成分トナー像を形成する複数（本実施の形態では４つ）の画像形成ユニット１０（具体的には１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）と、各画像形成ユニット１０で形成された各色成分トナー像を順次一次転写して保持させる中間転写ベルト２０と、中間転写ベルト２０に転写された重ね画像を用紙Ｐに二次転写させる二次転写装置３０と、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置５０とを備えている。

各画像形成ユニット１０は、使用されるトナーの色を除き、同じ構成を有している。そこで、イエローの画像形成ユニット１０Ｙを例に説明を行う。イエローの画像形成ユニット１０Ｙは、金属パイプおよび金属パイプの周面に形成された感光層（共に図示せず）を有し、矢印Ａ方向に回転可能に配設される感光体ドラム１１を具備している。像保持体の一例としての感光体ドラム１１の周囲には、帯電ロール１２、露光部１３、現像器１４、一次転写ロール１５、ドラムクリーナ１６、および電位センサ１７が配設される。これらのうち、帯電ロール１２は、回転可能に感光体ドラム１１に接触配置され、感光体ドラム１１を帯電電位ＶＨ（本実施の形態では負の電位）に帯電する。露光部１３は、帯電ロール１２によって帯電された感光体ドラム１１に選択的にビームを照射することで、露光がなされずに帯電電位ＶＨのままとなる部位および露光によって帯電電位ＶＨから露光電位ＶＬ（本実施の形態では絶対値が帯電電位ＶＨよりも小さい負の電位）に変化した部位を含む静電潜像を形成する。現像器１４は、対応する色成分のトナーを含む現像剤（例えばイエローの画像形成ユニット１０Ｙではイエローのトナー）を収容し、このトナーによって感光体ドラム１１上の静電潜像を現像する。なお、本実施の形態において、トナーは負極性に帯電しており、このトナーは、所謂反転現像によって感光体ドラム１１上の露光領域（露光電位ＶＬとなっている領域）に選択的に付着するようになっている。一次転写ロール１５は、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０に一次転写する。ドラムクリーナ１６は、一次転写後の感光体ドラム１１上のトナー等を除去する。また、電位センサ１７は、帯電ロール１２によって帯電された感光体ドラム１１の帯電電位ＶＨおよび露光部１３によって露光された感光体ドラム１１の露光電位ＶＬを測定する。なお、感光体ドラム１１を構成する金属パイプは接地されている。また、本実施の形態では、帯電ロール１２および露光部１３が、潜像形成手段の一例として機能している。

中間転写ベルト２０は、複数（本実施の形態では６つ）の支持ロールに回転可能に支持されている。これらのうち、駆動ロール２１は、中間転写ベルト２０を駆動して回転させる。また、従動ロール２２、２３、２６は、駆動ロール２１によって駆動される中間転写ベルト２０に従動して回転する。補正ロール２４は、中間転写ベルト２０の搬送方向に交差する方向の蛇行を規制するように機能する。さらに、バックアップロール２５は、後述する二次転写装置３０の構成部材としても機能する。
また、中間転写ベルト２０を挟んで駆動ロール２１と対向する部位には、二次転写後の中間転写ベルト２０上の残留トナー等を除去するベルトクリーナ２７が配設されている。そして、中間転写ベルト２０には、中間転写ベルト２０上に一次転写された各色のトナー像の濃度を検知する画像濃度センサ２８が対向配置されている。

二次転写装置３０は、中間転写ベルト２０のトナー像保持面側に接触配置される二次転写ロール３１と、中間転写ベルト２０のトナー像保持面の裏面側に配置されて二次転写ロール３１の対向電極をなすバックアップロール２５とを備えている。

また、用紙搬送系は、用紙トレイ４０、搬送ロール４１、レジストレーションロール４２、搬送ベルト４３、および排出ロール４４を備える。用紙搬送系では、用紙トレイ４０に積載された用紙Ｐを搬送ロール４１にて搬送した後、レジストレーションロール４２で一旦停止させ、その後予め決められたタイミングで二次転写装置３０の二次転写位置へと送り込む。また、用紙搬送系では、二次転写後の用紙Ｐを、搬送ベルト４３を介して定着装置５０へと搬送し、定着装置５０から排出された用紙Ｐを排出ロール４４によって機外へと送り出す。
ここで、定着装置５０は、トナー像が二次転写された用紙Ｐを加熱・加圧することで、用紙Ｐにトナー像を定着させる。

そして、本実施の形態の画像形成装置は、画像形成装置を構成する各部の動作を制御する制御部１００と、外部から入力されてくる画像データに対し処理を施す画像処理部２００とをさらに備えている。

次に、各画像形成ユニット１０に設けられた現像器１４の構成について説明する。
ではまず、現像器１４で用いられる現像剤の構成について説明しておく。
本実施の形態では、現像剤として、磁性を有するキャリアと、イエロー、マゼンタ、シアン、あるいは黒に着色されたトナーとを含むいわゆる２成分現像剤を用いている。
本実施の形態におけるトナーは、樹脂及び着色剤からなるトナー母体粒子や添加剤を含有する。また、トナーは、単量体を使用して乳化重合、懸濁重合等の重合反応によって合成する方法や、樹脂自体を熱等によって熔融し噴霧して微粒子化する方法や、水中等へ分散することによって予め定めた粒子サイズにして得られる母体粒子に添加剤をヘンシェルミキサー等で混合付着させる方法によって製造することができる。

トナーに含有される樹脂としては、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、スチレン／ビニルナフタリン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体、スチレン／アクリロニトリル／インデン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等を単独又は２種以上混合して用いることができる。

また、トナーに用いられる黒色の着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が挙げられる。シアンの着色剤としては、フタロシアニンブルー、メチルレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が挙げられる。マゼンタの着色剤としては、ローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が挙げられる。イエローの着色剤としては、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が挙げられる。

これらのトナーには、効率的に帯電を行うために、少量の帯電付与剤（例えば、染顔料、極性制御剤等）を含有させることができる。極性制御剤としては、モノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のＣｏ、Ｃｒ又はＦｅ等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム塩等を用いることができる。

また、添加剤として用いられる無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。その中でも、シリカ、酸化チタンの２種を用いる場合には、トナーに対して添加剤の埋没を抑制する効果と、トナーの帯電を安定させる効果とが、特に大きく発揮される。

一方、本実施の形態のキャリアは、磁性を有する核体粒子に被覆層が形成されたものである。キャリアの核体粒子としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の合金又はその化合物等が用いられる。

また、キャリアの被覆層を形成するための樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン及びクロロスルホン化ポリエチレン；ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン；塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体；スチレン／アクリル酸共重合体；オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂のようなシリコン樹脂又はその変性品（例えばアルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品）；弗素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン；ポリアミド；ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート；ポリウレタン；ポリカーボネート；アミノ樹脂、例えば尿素・ホルムアルデヒド樹脂；エポキシ樹脂等を用いることができる。これらの樹脂の中でも、トナースペントを防止する点で好ましいのは、アクリル樹脂、シリコン樹脂又はその変性品及び弗素樹脂である（特に、シリコン樹脂又はその変性品が好ましい。）。被覆層の形成方法としては、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等によって樹脂を塗布するものが用いられる。

さらに、キャリアには、キャリア抵抗の調整等をおこなうために、被覆層中に微粉末を添加することができる。被覆層中に分散される微粉末は、０．０１〜５．０μｍ程度の粒径のものが好ましい。また、微粉末は、被覆樹脂１００重量部に対して２〜３０重量部（特に、５〜２０重量部）添加されることが好ましい。微粉末としては、シリカ、アルミナ、チタニア等の金属酸化物やカーボンブラック等の顔料を用いることができる。

図２は、現像器１４の側部断面図を示しており、図３（ａ）は図２をＩＩＩＡ方向からみた現像器１４の上面図を、図３（ｂ）は図２をＩＩＩＢ方向からみた現像器１４の背面図を、それぞれ示している。ただし、図３（ａ）は、現像器１４から、後述する現像ハウジング７０の一部、現像ロール７１、層厚規制部材７５等を取り外した状態を示している。

現像器１４は、感光体ドラム１１（図１参照）に対向する開口部７０ａを有し且つ内部にはトナーおよびキャリアを含む現像剤（図示せず）が収容される現像剤収容部の一例としての現像ハウジング７０と、この現像ハウジング７０の開口部に面した箇所に回転可能に配設される現像剤保持体の一例としての現像ロール７１とを備えている。また、現像ハウジング７０内であって、感光体ドラム１１からみて現像ロール７１の背面下側には、感光体ドラム１１の軸方向と略平行に配設される第１攪拌搬送部材７２および第２攪拌搬送部材７３が設けられている。なお、本実施の形態では、現像ロール７１から遠い側に第１攪拌搬送部材７２が設けられる一方、現像ロール７１に近い側に第２攪拌搬送部材７３が設けられている。また、第１攪拌搬送部材７２と第２攪拌搬送部材７３との間には、これら第１攪拌搬送部材７２および第２攪拌搬送部材７３を仕切る仕切り壁７４が設けられている。この仕切り壁７４は、現像ハウジング７０と一体的に形成されている。また、現像ロール７１の上方には、現像ハウジング７０に取り付けられ、現像ロール７１に付着する現像剤の層厚さを規制する層厚規制部材７５が設けられている。

ここで、現像ロール７１は、回転可能に配設される現像スリーブ７１ａと、現像スリーブ７１ａの内側に固定的に配設されると共に、内部には複数の磁極（図示せず）が配列される磁石ロール７１ｂとを有している。現像スリーブ７１ａは、図示しないモータにより矢印方向に回転駆動されるようになっており、感光体ドラム１１（図１参照）と対向する現像位置において感光体ドラム１１と同方向に回転するようになっている。また、現像スリーブ７１ａは例えばＳＵＳ等の金属にて構成されており、現像スリーブ７１ａに現像バイアスＶＢを印加する現像電源９０が接続されている。なお、現像バイアスＶＢは、後述するように帯電電位ＶＨおよび露光電位ＶＬの間の大きさに設定される。

また、第１攪拌搬送部材７２は、回転軸とその外周に螺旋状に取り付けられる羽根とを有しており、図３（ａ）において左側から右側に向けて現像剤を搬送するようになっている。一方、第２攪拌搬送部材７３も、回転軸とその外周に螺旋状に取り付けられる羽根とを有しており、図３（ａ）において右側から左側に向けて現像剤を搬送するようになっている。なお、第１攪拌搬送部材７２の回転軸および第２攪拌搬送部材７３の回転軸は、現像ハウジング７０に回転可能に支持されており、各々の一方の端部は現像ハウジング７０よりも外部に突出して配置されている。そして、図示しない駆動機構によってこれら第１攪拌搬送部材７２および第２攪拌搬送部材７３が回転駆動されるようになっている。

さらに、現像ハウジング７０の軸方向両端内側には、仕切り壁７４が存在しないことにより、第１攪拌搬送部材７２と第２攪拌搬送部材７３との間で現像剤を受け渡すための第１受渡口７６ａおよび第２受渡口７６ｂが設けられている。なお、これら第１受渡口７６ａおよび第２受渡口７６ｂは、現像ロール７１の軸方向両端部よりも外側に位置するようになっている。

また、第１攪拌搬送部材７２による現像剤の搬送方向下流側であって第１受渡口７６ａよりも現像剤の搬送方向上流側には、現像ハウジング７０内の現像剤の現像剤量および現像ハウジング７０内の現像剤のトナー濃度の検出に用いられる濃度検知手段および現像剤量検知手段の一例としての磁気センサ７７が取り付けられている。

さらに、現像ハウジング７０のうち、磁気センサ７７の取り付け位置よりも第１攪拌搬送部材７２による現像剤の搬送方向上流側であって第１攪拌搬送部材７２からみて上方となる部位には、外部から現像ハウジング７０内に新たな現像剤を搬入するための現像剤搬入口７８が設けられている。

さらにまた、現像ハウジング７０のうち、現像剤搬入口７８の形成位置よりも第１搬送部材７２による現像剤の搬送方向上流側であって第１攪拌搬送部材７２からみて側方となる部位には、新たな現像剤の補給に伴って現像ハウジング７０内で余剰となった現像剤を外部に排出するための現像剤排出口７９が設けられている。この現像剤排出口７９は、現像ロール７１からみて現像ハウジング７０の背面側に設けられており、現像ハウジング７０には、上下方向に移動することによって現像剤排出口７９の開口量を可変させる開口量可変部材８０と、開口量可変部材８０を上下方向に駆動する開口駆動部８１とが取り付けられている。なお、本実施の形態では、現像ハウジング７０に設けられた現像剤排出口７９、開口量可変部材８０および開口駆動部８１が、排出手段の一例として機能している。

図４は、上述した現像剤排出口７９および開口量可変部材８０の位置関係を説明するための図である。
現像剤排出口７９の横方向長さを開口幅Ｘとし、その縦方向長さを開口高さＹとしたとき、開口量可変部材８０は、現像剤排出口７９が第１の開口高さＹ１または第１の開口高さＹ１よりも大きい第２の開口高さＹ２に設定されるように、開口駆動部８１（図３（ｂ）参照）によってその停止位置が制御されるようになっている。そして、本実施の形態では、通常時において、現像剤排出口７９および開口量可変部材８０によって形成される開口部が第１の開口高さＹ１となるよう、開口駆動部８１によって開口量可変部材８０の位置が制御されている。

図５は、図１に示す各画像形成ユニット１０に設けられた現像器１４（１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ）のそれぞれに、新たな現像剤を補給するための現像剤補給機構６０の構成の一例を示す図である。補給手段の一例としての現像剤補給機構６０は、Ｙ色の現像器１４Ｙに新たなイエローの現像剤を補給するＹ色現像剤補給機構６０Ｙと、Ｍ色の現像器１４Ｍに新たなマゼンタの現像剤を補給するＭ色現像剤補給機構６０Ｍと、Ｃ色の現像器１４Ｃに新たなシアンの現像剤を補給するＣ色現像剤補給機構６０Ｃと、Ｋ色の現像器１４Ｋに新たな黒の現像剤を補給するＫ色現像剤補給機構６０Ｋとを備えている。

これらのうち、Ｙ色現像剤補給機構６０Ｙは、イエロー用のキャリアを貯留するＹ色用キャリア貯留部６１Ｙと、イエローのトナーを貯留するＹ色トナー貯留部６２Ｙと、後述する手順により決定された量のＹ色用キャリアをＹ色用キャリア貯留部６１Ｙから取り出すとともに、後述する手順により決定された量のＹ色トナーをＹ色トナー貯留部６２Ｙから取り出し、取り出したＹ色用キャリアおよびＹ色トナーを含む新たなイエローの現像剤をイエローの現像器１４Ｙに補給するＹ色現像剤補給部６３Ｙとを備えている。

また、Ｍ色現像剤補給機構６０Ｍは、マゼンタ用のキャリアを貯留するＭ色用キャリア貯留部６１Ｍと、マゼンタのトナーを貯留するＭ色トナー貯留部６２Ｍと、後述する手順により決定された量のＭ色用キャリアをＭ色用キャリア貯留部６１Ｍから取り出すとともに、後述する手順により決定された量のＭ色トナーをＭ色トナー貯留部６２Ｍから取り出し、取り出したＭ色用キャリアおよびＭ色トナーを含む新たなマゼンタの現像剤を、マゼンタの現像器１４Ｍに補給するＭ色現像剤補給部６３Ｍとを備えている。

さらに、Ｃ色現像剤補給機構６０Ｃは、シアン用のキャリアを貯留するＣ色用キャリア貯留部６１Ｃと、シアンのトナーを貯留するＣ色トナー貯留部６２Ｃと、後述する手順により決定された量のＣ色用キャリアをＣ色用キャリア貯留部６１Ｃから取り出すとともに、後述する手順により決定された量のＣ色トナーをＣ色トナー貯留部６２Ｃから取り出し、取り出したＣ色用キャリアおよびＣ色トナーを含む新たなシアンの現像剤を、シアンの現像器１４Ｃに補給するＣ色現像剤補給部６３Ｃとを備えている。

さらにまた、Ｋ色現像剤補給機構６０Ｋは、黒用のキャリアを貯留するＫ色用キャリア貯留部６１Ｋと、黒のトナーを貯留するＫ色トナー貯留部６２Ｋと、後述する手順により決定された量のＫ色用キャリアをＫ色用キャリア貯留部６１Ｋから取り出すとともに、後述する手順により決定された量のＫ色トナーをＫ色トナー貯留部６２Ｋから取り出し、取り出したＫ色用キャリアおよびＫ色トナーを含む新たな黒の現像剤を、黒の現像器１４Ｋに補給するＫ色現像剤補給部６３Ｋとを備えている。

なお、この例では、Ｙ色用キャリア貯留部６１Ｙと、Ｍ色用キャリア貯留部６１Ｍと、Ｃ色用キャリア貯留部６１Ｃと、Ｋ色用キャリア貯留部６１Ｋとを別々に設けているが、キャリア自体はトナーの色に関係なく使用できることから、個別のキャリア貯留部に代えて共通のキャリア貯留部を設けるようにしてもかまわない。

図６は、図１に示す制御部１００の構成の一例を示すブロック図である。なお、制御部１００は、上述したように、画像形成装置を構成する各部の動作の制御を行うものであるが、図６には、各画像形成ユニット１０に設けられた現像器１４に対する現像剤補給および現像器１４からの現像剤排出に関するものを抜き出して示している。

制御部１００は、各画像形成ユニット１０にて形成され、中間転写ベルト２０（図１参照）に一次転写されたＹＭＣＫ各色の画質調整用画像を画像濃度センサ２８で読み取った結果に基づいて、各色の画質調整用画像の濃度を演算する画像濃度演算部１０１と、画像濃度演算部１０１による各色の画像濃度の演算結果に基づいて、各画像形成ユニット１０の露光部１３（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）における露光条件（例えば露光時の露光強度）を設定する露光条件設定部１０２とを備えている。

また、制御部１００は、各画像形成ユニット１０の現像器１４（１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ）に設けられた磁気センサ７７（７７Ｙ、７７Ｍ、７７Ｃ、７７Ｋ）による検知結果に基づいて、各現像器１４の現像ハウジング７０内の現像剤のトナー濃度ＴＣおよび現像ハウジング７０内の現像剤量Ｑを演算するトナー濃度・現像剤量演算部１０３と、トナー濃度・現像剤量演算部１０３による各現像器１４内のトナー濃度ＴＣおよび現像剤量Ｑに基づいて、各現像器１４に対する新たな現像剤の補給を設定する設定手段の一例としての現像剤補給設定部１０４とを備えている。

さらに、制御部１００は、用紙Ｐに対する画像形成動作において画像処理部２００（図１参照）から入力されてくるＹＭＣＫ各色の露光信号に基づいて、各色画像の画像面積率ＡＣを演算する演算手段の一例としての画像面積率演算部１０５と、各画像形成ユニット１０に設けられた電位センサ１７（１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ）による検知結果に基づいて、各画像形成ユニット１０における露光電位ＶＬと現像バイアスＶＢとの差である現像電位差ＶＤ（電位差）を演算する取得手段の一例としての現像電位差演算部１０６と、画像面積率演算部１０５による各色画像の画像面積率ＡＣと現像電位差演算部１０６による各色の現像電位差ＶＤとに基づいて、各現像器１４に設けられた開口駆動部８１（８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、８１Ｋ）の駆動を制御することで各現像器１４からの現像剤の排出を設定する制御手段の一例としての現像剤排出設定部１０７とを備えている。

ここで、画像面積率演算部１０５で求められる画像面積率ＡＣは、１枚分の用紙Ｐの片面の総面積において、トナーが付着する部分の面積を比率で示したものである。したがって、画像面積率ＡＣが高くなるほど、１枚分の画像を現像するのに必要なトナーの量が増加することになる。また、画像面積率ＡＣは、１枚分の画像において、ＹＭＣＫの色毎に求められる。したがって、例えば黒の単色画像を用紙Ｐに形成する場合においては、ＹＭＣの画像面積率ＡＣが０になる一方、Ｋの画像面積率ＡＣは０以外の正の値をとることになる。

次に、現像電位差演算部１０６で求められる現像電位差ＶＤについて説明する。
図７は、感光体ドラム１１の感光層を帯電して得られる帯電電位ＶＨと、帯電した感光層を露光して得られる露光電位ＶＬと、現像スリーブ７１ａに印加される現像バイアスＶＢと、露光電位ＶＬと現像バイアスＶＢとの差である現像電位差ＶＤとの関係を説明するための図である。なお、図７において、横軸は感光体ドラム１１の周方向位置を示しており、縦軸は各々の周方向位置における感光層の電位を示している。

ここで、現像バイアスＶＢは、負極性であって帯電電位ＶＨよりも絶対値が小さく且つ露光電位ＶＬよりも絶対値が大きい値の直流電圧であり、現像電源９０（図２参照）より供給されている。すると、印加される現像バイアスＶＢにより、現像ロール７１の現像スリーブ７１ａと接地される感光体ドラム１１との間には現像電界が形成される。ここで、感光体ドラム１１上で帯電電位ＶＨとなっている領域は、現像バイアスＶＢを基準としたときに相対的に負の電位となっているため、この領域に現像スリーブ７１ａ上のトナー（負極性に帯電）は転移せず、背景部となる。一方、感光体ドラム１１上で露光電位ＶＬとなっている領域は、現像バイアスＶＢを基準としたときに相対的に正の電位となっているため、この領域に現像スリーブ７１ａ上のトナー（負極性に帯電）が静電的に転移・付着し、画像領域となる。つまり、本実施の形態では、反転現像方式にて現像が行われる。そして、現像電位差ＶＤは、現像スリーブ７１ａの電位である現像バイアスＶＢと、感光体ドラム１１上で画像部となる露光電位ＶＬとの電位差で表される。なお、現像バイアスＶＢには、必要に応じて、さらに交流電圧を重畳することがある。

次に、この画像形成装置の作像プロセスについて説明する。
画像処理部２００は、外部から用紙Ｐへの画像形成用の画像データが入力されるのに伴い、この画像データに画像処理を施してイエロー、マゼンタ、シアンおよび黒に対応する露光信号を作成し、各画像形成ユニット１０の露光部１３に出力する。一方、制御部１００は、画像形成装置を構成する各部の動作を開始させる。

次に、各画像形成ユニット１０では、帯電ロール１２により一様に帯電された感光体ドラム１１に、露光部１３により露光信号に応じたビームを照射することで、静電潜像を形成する。そして、感光体ドラム１１に形成された静電潜像を現像器１４により現像し、各色のトナー像を形成させる。その後、各感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０とが接する一次転写位置で、一次転写ロール１５によって中間転写ベルト２０の表面に順次一次転写される。一方、一次転写後に感光体ドラム１１上に残存するトナーは、ドラムクリーナ１６によってクリーニングされる。

このようにして中間転写ベルト２０に一次転写された各色のトナー像は中間転写ベルト２０上で重ね合わされ、中間転写ベルト２０の回転に伴って二次転写位置へと搬送される。一方、用紙Ｐは予め決められたタイミングで二次転写位置へと搬送され、バックアップロール２５に対して二次転写ロール３１が用紙Ｐをニップする。

そして、二次転写位置において、二次転写ロール３１とバックアップロール２５との間に形成される転写電界の作用で、中間転写ベルト２０上に保持されたトナー像が用紙Ｐに二次転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは、搬送ベルト４３により定着装置５０へと搬送される。定着装置５０では、用紙Ｐ上のトナー像が加熱・加圧定着され、その後、機外に設けられた排紙トレイ（図示せず）に送り出される。一方、二次転写後に中間転写ベルト２０に残存するトナーは、ベルトクリーナ２７によってクリーニングされる。

次に、画像形成動作における現像器１４の基本的な動作について説明する。
現像器１４では、モータ（図示せず）によって現像スリーブ７１ａ、第１攪拌搬送部材７２および第２攪拌搬送部材７３が回転駆動される。すると、現像ハウジング７０内では、第１攪拌搬送部材７２および第２攪拌搬送部材７３によって現像剤が循環しながら攪拌搬送される。これにより、トナーはキャリアとの摩擦帯電により負極性に帯電し、また、キャリアは正極性に帯電する。このため、攪拌搬送に伴って、トナーがキャリアに静電的に付着する。そして、攪拌搬送される現像剤が現像ロール７１側を通過する際、その一部が磁石ロール７１ｂに設けられた磁極（図示せず）の磁力により現像スリーブ７１ａ上に転移・付着して現像剤層を形成する。現像スリーブ７１ａ上に形成された現像剤層は、現像スリーブ７１ａの回転に伴って層厚規制部材７５との対向部を通過する際、両者間に形成された隙間に応じて現像剤の層厚さが規制され、さらに感光体ドラム１１と対向する現像領域まで搬送される。

このとき、現像スリーブ７１ａには、現像電源９０により現像バイアスＶＢが印加されている。このため、現像領域において、現像スリーブ７１ａ上のトナーは、感光体ドラム１１のうち、帯電電位ＶＨとなっている部位には転移せず、露光電位ＶＬとなっている部位に選択的に転移する。そして、現像領域を通過し、現像に使用された分トナー量が少なくなった現像剤は、現像スリーブ７１ａの回転に伴ってさらに搬送され、磁石ロール７１ｂ内に隣接して設けられた同極性の磁極による反発磁界によって現像スリーブ７１ａから剥がされ、再び第１攪拌搬送部材７２および第２攪拌搬送部材７３によって攪拌搬送されながら次の現像を待つことになる。

この画像形成装置では、各現像器１４に収容される現像剤を構成するトナーが現像に使用されることにより、現像剤のトナー濃度ＴＣが漸次低下していく。また、各現像器１４内の現像剤を構成するキャリアは、トナーとは異なり基本的に外部に排出されることがないため、長期間の使用に伴って徐々にその特性（特にトナーの帯電性能）が劣化していく。このため、本実施の形態では、各現像器１４における現像剤のトナー濃度ＴＣの検知を行い、トナー濃度ＴＣが低下した場合には現像剤補給機構６０を用いて、各現像器１４に対しトナーおよびキャリアを含む新たな現像剤を供給している。また、このようにして各現像器１４に新たな現像剤を供給した結果、各現像器１４で余剰となった現像剤を、各現像剤排出口７９を介して廃現像剤として外部に排出している。このように、各現像器１４では、現像によって減少したトナーの補給と、長期間の使用に伴って劣化したキャリアの除去とを連動させて行っている。

また、本実施の形態では、上述した通常の現像剤交換に加え、現像に使用されないトナーが長期にわたって各現像器１４内を循環搬送され得るような条件下で、各現像器１４からの現像剤排出量を増加させるようにしている。また、本実施の形態では、各現像器１４における現像剤量Ｑの検知を行い、現像剤量Ｑが減少した場合には現像剤補給機構６０を用いて、各現像器１４に対しトナーおよびキャリアを含む新たな現像剤を供給している。このように、各現像器１４では、長期にわたる攪拌搬送に伴って劣化したトナーおよびキャリアの除去と、新たなトナーおよびキャリアの補給とを連動させて行っている。

図８は、画像形成装置による画像形成動作に先立って行われる、画像形成条件の設定制御の手順の一例を示すフローチャートである。なお、図８に示す手順は、例えば画像形成装置の電源がオンにされた後であって最初の画像形成動作が開始される前、および、ある画像形成動作の終了後であってその次の画像形成動作の開始前に行われる。
また、図８に示す手順は、画像形成装置に設けられる画像形成ユニット１０の数（この例では４）だけ行われるが、ここでは、イエローの画像形成ユニット１０Ｙにおける画像形成条件の設定制御を例として説明を行う。なお、マゼンタ、シアンおよび黒の画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおいても、同じ手順にて画像形成条件の設定制御が行われる。

まず、制御部１００は、画像形成装置を構成する各部を制御して、基準条件での画像形成動作を実行させる（ステップ１０１）。なお、ここでいう基準条件とは、目標とする画像濃度（例えば５０％濃度）の画像を形成するために、予め設定された画像形成条件をいう。これに伴い、イエローの画像形成ユニット１０Ｙでは、基準となる帯電条件にて帯電ロール１２が感光体ドラム１１を帯電し、基準となる露光条件にて露光部１３が感光体ドラム１１を露光し、基準となる現像条件にて現像器１４が感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーで現像することで、感光体ドラム１１上にイエローの画質調整用画像を形成する。そして、イエローの画像形成ユニット１０Ｙで形成されたイエローの画質調整用画像は、中間転写ベルト２０に一次転写された後、画像濃度センサ２８によって読み取られる。なお、中間転写ベルト２０に一次転写されたイエローの画質調整用画像は、用紙Ｐに二次転写されることなくベルトクリーナ２７によって除去される。

次に、制御部１００に設けられた画像濃度演算部１０１は、画像濃度センサ２８によって読み取られたイエローの画質調整用画像の画像データを取得し（ステップ１０２）、この画像データに基づいてイエローの画質調整用画像の画像濃度ＩＤを演算する（ステップ１０３）。

続いて、露光条件設定部１０２は、図示しないメモリに格納されたイエローの許容下限値ＩＤＬと許容上限値ＩＤＨとを読み出す。これら許容下限値ＩＤＬおよび許容上限値ＩＤＨは、目標とする画像濃度（この例では５０％濃度）に対し、実際に作成される画像の濃度の許容範囲として予め設定されている。そして、露光条件設定部１０２は、画像濃度演算部１０１から入力されてくるイエローの画質調整用画像の画像濃度ＩＤが、許容下限値ＩＤＬ以上且つ許容上限値ＩＤＨ以下の範囲にあるか否かを判断する（ステップ１０４）。

ステップ１０４において肯定の判断（Ｙ）を行った場合、露光条件設定部１０２は、実際に画像形成を行う際の画像形成条件をステップ１０１で用いた基準条件に決定し（ステップ１０５）、一連の処理を終了する。

一方、ステップ１０４において否定の判断（Ｎ）を行った場合、露光条件設定部１０２は、次に、イエローの画質調整用画像の画像濃度ＩＤが許容下限値ＩＤＬ未満であるか否かを判断する（ステップ１０６）。

ステップ１０６において肯定の判断（Ｙ）を行った場合、露光条件設定部１０２は、ステップ１０１で使用した基準条件に対し、現像電位差ＶＤが拡がるように露光強度すなわち露光電位ＶＬを調整（現像バイアスＶＢから露光電位ＶＬを遠ざける）した結果を、実際に画像形成を行う際の画像形成条件として決定し（ステップ１０７）、一連の処理を終了する。

これに対し、ステップ１０６において否定の判断（Ｎ）を行った場合、すなわち、イエローの画質調整用の画像濃度ＩＤが許容上限値ＩＤＨを超えていると判断した場合、露光条件設定部１０２は、ステップ１０１で使用した基準条件に対し、現像電位差ＶＤが狭まるように露光強度すなわち露光電位ＶＬを調整（現像バイアスＶＢに露光電位ＶＬを近づける）した結果を、実際に画像形成を行う際の画像形成条件として決定し（ステップ１０８）、一連の処理を終了する。

なお、ここでは、現像電位差ＶＤの調整にあたって、露光電位ＶＬを変化させるようにしていたが、これに限られるものではなく、現像バイアスＶＢを変化させるようにしてもかまわない。また、露光電位ＶＬおよび現像バイアスＶＢの両者を変化させることも可能である。ただし、本実施の形態では、現像バイアスＶＢを固定値とする一方、露光電位ＶＬを可変値とすることで、現像電位差ＶＤを調整しているものとする。

図９は、実際の画像形成動作における、現像器１４に対する新たな現像剤の補給制御の手順の一例を示すフローチャートである。ここで、図９に示す手順は、例えば画像形成装置において現像器１４内の現像剤が攪拌搬送されている間、常に行われている。
また、図９に示す手順は、画像形成装置に設けられる画像形成ユニット１０の数（この例では４）だけ行われるが、ここでは、イエローの画像形成ユニット１０Ｙに設けられるイエローの現像器１４Ｙに対する現像剤の補給制御を例として説明を行う。なお、マゼンタ、シアンおよび黒の画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおいても、同じ手順にて現像剤の補給制御が行われる。

まず、制御部１００に設けられたトナー濃度・現像剤量演算部１０３は、イエローの磁気センサ７７Ｙによる検出結果を取得し（ステップ２０１）、この検出結果に基づいてイエローの現像器１４Ｙ内の現像剤のイエロートナーのトナー濃度ＴＣを演算する（ステップ２０２）。続いて、トナー濃度・現像剤量演算部１０３は、ステップ２０１で取得した検出結果に基づいてイエローの現像器１４Ｙ内の現像剤量Ｑを演算する（ステップ２０３）。

次に、トナー濃度・現像剤量演算部１０３は、図示しないメモリに格納されたイエローの基準トナー濃度ＴＣ０を読み出す。この基準トナー濃度ＴＣ０は、イエローの現像器１４Ｙ内の現像剤におけるトナー濃度ＴＣの許容下限値に対応するものであって、予め設定されている。そして、トナー濃度・現像剤量演算部１０３は、ステップ２０２で得られたトナー濃度ＴＣが、基準トナー濃度ＴＣ０未満となっているか否かを判断する（ステップ２０４）。

ステップ２０４において肯定の判断（Ｙ）を行った場合、現像剤補給設定部１０４は、ステップ２０２で得たトナー濃度ＴＣとステップ２０３で得た現像剤量Ｑとから、イエローの現像器１４Ｙに補給すべき新たな現像剤の補給現像剤量ＱＳと、新たな現像剤における補給トナー濃度ＴＣＳとを演算する（ステップ２０５）。そして、現像剤補給設定部１０４は、得られた補給現像剤量ＱＳおよび補給トナー濃度ＴＣＳを含む現像剤補給指示をＹ色現像剤補給部６３Ｙに出力し（ステップ２０６）、ステップ２０１に戻って処理を続行する。

一方、ステップ２０４において否定の判断（Ｎ）を行った場合、トナー濃度・現像剤量演算部１０３は、図示しないメモリに格納されたイエローの基準現像剤量Ｑ０を読み出す。この基準現像剤量Ｑ０は、イエローの現像器１４Ｙ内の現像剤の現像剤量Ｑの許容下限値に対応するものであって、予め設定されている。そして、トナー濃度・現像剤量演算部１０３は、ステップ２０３で得られた現像剤量Ｑが、基準現像剤量Ｑ０未満となっているか否かを判断する（ステップ２０７）。

ステップ２０７において肯定の判断（Ｙ）を行った場合、現像剤補給設定部１０４は、ステップ２０２で得たトナー濃度ＴＣとステップ２０３で得た現像剤量Ｑとから、イエローの現像器１４Ｙに補給すべき新たな現像剤の補給現像剤量ＱＳと、新たな現像剤における補給トナー濃度ＴＣＳとを演算する（ステップ２０５）。そして、現像剤補給設定部１０４は、得られた補給現像剤量ＱＳおよび補給トナー濃度ＴＣＳを含む現像剤補給指示をＹ色現像剤補給部６３Ｙに出力し（ステップ２０６）、ステップ２０１に戻って処理を続行する。
一方、ステップ２０７において否定の判断（Ｎ）を行った場合は、新たな現像剤の補給の指示を出力することなく、ステップ２０１に戻って処理を続行する。

なお、ステップ２０６において現像剤補給指示が出力された場合、Ｙ色現像剤補給部６３Ｙは、Ｙ色用キャリア貯留部６１ＹおよびＹ色トナー貯留部６２Ｙから、補給現像剤量ＱＳおよび補給トナー濃度ＴＣＳに応じた量のキャリアおよびトナーをそれぞれ取り出し、現像剤搬入口７８を介してイエローの現像器１４Ｙに供給することになる。

図１０は、実際の画像形成動作における、現像器１４内の現像剤の排出制御の手順の一例を示すフローチャートである。ここで、図１０に示す手順は、例えば画像形成装置において用紙Ｐに対する画像形成動作が実行されるたびに行われている。また、図１０に示す手順は、図９に示す現像剤の補給制御と並行して行われる。なお、初期状態において、イエローの現像器１４Ｙに設けられた現像剤搬出口７９の開口部は、第１の開口高さＹ１に設定されているものとする。
また、図１０に示す手順は、画像形成装置に設けられる画像形成ユニット１０の数（この例では４）だけ行われるが、ここでは、イエローの画像形成ユニット１０Ｙに設けられるイエローの現像器１４Ｙにおける現像剤の排出制御を例として説明を行う。なお、マゼンタ、シアンおよび黒の画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおいても、同じ手順にて現像剤の排出制御が行われる。

まず、制御部１００に設けられた画像面積率演算部１０５は、画像処理部２００による処理結果として得られた次の用紙１枚分のイエローの画像の露光信号に基づいて、次画像のイエローの画像面積率ＡＣを演算する（ステップ３０１）。

次に、画像面積率演算部１０５は、図示しないメモリに格納されたイエローの基準画像面積率ＡＣ０を読み出す。この基準画像面積率ＡＣ０は、現像剤の排出量を増加させるか否かを決定するための閾値に対応するものであって、予め設定されている。そして、画像面積率演算部１０５は、ステップ３０１で得られた画像面積率ＡＣが、基準画像面積率ＡＣ０未満となっているか否かを判断する（ステップ３０２）。

ステップ３０２において肯定の判断（Ｙ）を行った場合、現像電位差演算部１０６は、イエローの電位センサ１７Ｙによる露光電位ＶＬの測定結果を取得する（ステップ３０３）。そして、現像電位差演算部１０６は、ステップ３０３で取得した露光電位ＶＬと固定値として設定された現像バイアスＶＢとの差分すなわち現像電位差ＶＤを演算する（ステップ３０４）。

次に、現像電位差演算部１０６は、図示しないメモリに格納されたイエローの基準現像電位差ＶＤ０（基準電位差）を読み出す。この基準現像電位差ＶＤ０は、Ｙ色の現像器１４Ｙ内の現像剤が滞留によって劣化するか否かを決定するための閾値に対応するものであって、予め設定されている。そして、現像電位差演算部１０６は、ステップ３０４で得られた現像電位差ＶＤが、基準現像電位差ＶＤ０を超えているか否かを判断する（ステップ３０５）。

ステップ３０５において肯定の判断（Ｙ）を行った場合、現像剤排出設定部１０７は、イエローの現像器１４Ｙに設けられた開口駆動部８１Ｙに対し、現像剤排出口７９の開口部を第１の開口高さＹ１から第２の開口高さＹ２に増加させるべく、開口量可変部材８０を移動させるための開口量増加指示を出力し（ステップ３０６）、開口部を第２の開口高さＹ２に変更させた後、次のステップ３０７へと進む。

一方、ステップ３０５において否定の判断（Ｎ）を行った場合、および、上述したステップ３０２において否定の判断（Ｎ）を行った場合は、開口部を第１の開口高さＹ１に維持させたまま、ステップ３０１に戻って処理を続行する。

また、ステップ３０６において開口量増加指示を出力した場合、画像面積率演算部１０５は、画像処理部２００による処理結果として得られた次の用紙１枚分のイエローの画像の露光信号に基づいて、次画像のイエローの画像面積率ＡＣを演算する（ステップ３０７）。

次に、画像面積率演算部１０５は、図示しないメモリからイエローの基準画像面積率ＡＣ０を読み出し、ステップ３０７で得られた画像面積率ＡＣが、基準画像面積率ＡＣ０未満となっているか否かを判断する（ステップ３０８）。

ステップ３０８において否定の判断（Ｎ）を行った場合、現像電位差演算部１０６は、イエローの電位センサ１７Ｙによる露光電位ＶＬの測定結果を取得する（ステップ３０９）。そして、現像電位差演算部１０６は、ステップ３０９で取得した露光電位ＶＬおよび固定値として設定された現像バイアスＶＢの差分すなわち現像電位差ＶＤを演算する（ステップ３１０）。

次に、現像電位差演算部１０６は、図示しないメモリからイエローの基準現像電位差ＶＤ０を読み出し、ステップ３１０で得られた現像電位差ＶＤが、基準現像電位差ＶＤ０以下となっているか否かを判断する（ステップ３１１）。

ステップ３１１において肯定の判断（Ｙ）を行った場合、現像剤排出設定部１０７は、イエローの現像器１４Ｙに設けられた開口駆動部８１Ｙに対し、現像剤排出口７９の開口部を第２の開口高さＹ２から第１の開口高さＹ１に低減させるべく、開口量可変部材８０を移動させるための開口量低減指示を出力し（ステップ３１２）、開口部を第１の開口高さＹ１に変更させた後、ステップ３０１に戻って処理を続行する。

一方、ステップ３１１において否定の判断（Ｎ）を行った場合、および、上述したステップ３０８において肯定の判断（Ｙ）を行った場合は、開口部を第２の開口高さＹ２に維持させたまま、ステップ３０７に戻って処理を続行する。

ここで、現像器１４の開口部の高さが第２の開口高さＹ２に設定された場合は、開口部の高さが第１の開口高さＹ１に設定された場合よりも現像器１４内の現像剤の排出量が多くなる。これは、開口部の高さが増加することに伴って、開口部の最下部となる位置が下降し、現像器１４内の現像剤が溢れ出しやすくなることに起因するものである。

以下、本発明の実施例について説明を行うが、本発明は実施例に限定されるものではない。
本発明者は、上述した画像形成装置を用いて、複数の用紙Ｐに対し連続してシアン単色の画像形成を行い、用紙Ｐ上に形成されるシアン単色の画像の品質について調べた。

図１１は、実施例１、２および比較例のそれぞれの場合における、用紙Ｐの出力枚数と、シアンの画像形成ユニット１０Ｃにおける現像電位差ＶＤ、シアンの現像器１４Ｃからの現像剤排出量比および用紙Ｐに形成されるシアン単色のがさつきグレードとの関係を示している。なお、ここでは、実施例１、２および比較例において、それぞれ合計で９０００枚の用紙Ｐに対する画像形成を行った。そして、最初の４０００枚の用紙Ｐに対しては画像面積率ＡＣが７％のシアン単色画像を形成し、次の３０００枚（７０００枚まで）の用紙Ｐに対しては画像面積率ＡＣが１％のシアン単色画像を形成し、最後の２０００枚（９０００枚まで）の用紙Ｐに対しては画像面積率ＡＣが４０％のシアン単色画像を形成した。なお、以下の説明においては、画像面積率ＡＣ＝７％のシアン単色画像を形成する期間を第１の期間と呼び、画像面積率ＡＣ＝１％のシアン単色画像を形成する期間を第２の期間と呼び、画像面積率ＡＣ＝４０％のシアン単色画像を形成する期間を第３の期間と呼ぶ。

ここで、画像形成動作は、温度２５℃且つ湿度５５％の環境下で行った。また、用紙ＰとしてはＪＩＳＡ３サイズの富士ゼロックス社製Ｊ紙（坪量：８２ｇｓｍ）を用いた。さらに、画像形成装置のプロセススピードは１００ｐｐｍとした。そして、シアンの現像器１４Ｃの現像ハウジング７０中の基準現像剤量Ｑ０を９００ｇとし、そのときのトナー量を８１ｇ（基準トナー濃度ＴＣ０＝９％）とした。また、この例では、基準画像面積率ＡＣ０を５％とし、基準現像電位差ＶＤ０を２７０Ｖとした。

また、実施例１、２および比較例では、９０００枚の用紙Ｐに対し連続して画像形成を行う際、予め決められた枚数（例えば５００枚）毎に、図８に示す画像形成条件の設定動作（露光電位ＶＬの再設定）を実行させるようにした。このため、現像電位差ＶＤは出力枚数に応じて変化するようになっている。

さらに、実施例１、２および比較例において、第１の開口高さＹ１を３．０ｃｍとした。そして、実施例１では第２の開口高さＹ２を６．０ｃｍとする一方、実施例２では第２の開口高さＹ２を４．５ｃｍとした。これに対し、比較例では第２の開口高さＹ２を３．０ｃｍとした。すなわち、実施例１、２では、画像面積率ＡＣが基準画像面積率ＡＣ０を下回り（ここでは画像面積率ＡＣが７％から１％になったとき）、且つ、現像電位差ＶＤが基準現像電位差ＶＤ０を上回った場合（ここでは現像電位差ＶＤが２７０Ｖを超えたとき）に、第１の開口高さＹ１よりも第２の開口高さＹ２を増加させることで現像剤排出量の増加を図るようにした。これに対し、比較例では、上述した条件を満たした場合であっても、第１の開口高さＹ１と第２の開口高さＹ２とを同じにすることで、現像剤排出量が変わらないようにした。

ここで、現像剤排出量比は、実施例１、２および比較例のそれぞれにおいて、開口部が第２の開口高さＹ２に設定されているときの現像剤排出量を、開口部が第１の開口高さＹ１に設定されているときの現像剤排出量で規格化したものである。

また、がさつきグレードは、用紙Ｐに形成された画像のがさつきを目視で評価したものであり、数字が小さいほどがさつきが少ない（画質がよい）ことを意味している。例えば、がさつきグレード（０）はがさつきが全くない状態を、がさつきグレード（２）はがさつきがほとんどない状態を、がさつきグレード（４）はがさつきが目立っている状態を、それぞれ示している。

比較例では、第２の期間において現像電位差ＶＤが急激に上昇する。これに対し、実施例２では、第２の期間における現像電位差ＶＤの上昇度合いが比較例よりも抑えられ、また、実施例１では、第２の期間における現像電位差ＶＤの上昇度合いが実施例２よりもさらに抑えられる。

ここで、比較例では、第２の期間において現像電位差ＶＤが基準現像電位差ＶＤ０（２７０Ｖ）を超えた後も、現像ハウジング７０の開口部の高さを増加させていない。このため、第２の期間において、現像に供されず、現像ハウジング７０内を循環搬送されるトナーが、開口部を介して排出されにくくなる。すると、現像ハウジング７０内を循環搬送されるトナーの量が増加することに伴ってトナーの帯電特性等の劣化が生じる。その結果、帯電しにくくなったトナーで現像を行うために現像電位差ＶＤを広げる方向に露光電位ＶＬの調整が行われる。そして、比較例では、第２の期間において、劣化したトナーを用いて現像を行うことになるために、がさつきグレードが低下する。

一方、実施例１、２では、第２の期間において現像電位差ＶＤが基準現像電位差ＶＤ０を超えた後は、現像ハウジング７０の開口部の高さを増加させている。このため、第２の期間において、現像ハウジング７０内を循環搬送されるトナーが、比較例よりも、開口部を介して外部に排出されやすくなる。また、これに伴って、第２の期間において現像ハウジング７０に供給される新たな現像剤の量が増加する。すると、現像ハウジング７０内を循環搬送されるトナーの量が比較例よりも減少することに伴ってトナーの帯電特性等の劣化が生じにくくなる。その結果、比較例よりも、現像電位差ＶＤを広げる方向への露光電位ＶＬの調整量が少なくて済む。そして、実施例１、２では、第２の期間において、劣化が抑制されたトナーを用いて現像を行うことになるために、がさつきグレードが比較例よりも向上する。

さらに、実施例１では、実施例２よりも第２の期間における開口部の高さを増加させている分、開口部を介して現像ハウジング７０から排出される現像剤の量が増加し、その分、現像ハウジング７０に供給される新たな現像剤の量が増加する。このため、実施例１では、実施例２よりも現像電位差ＶＤの上昇がさらに抑制されることになり、その結果として、がさつきグレードの低下も抑制されることになる。

なお、ここでは、基準現像電位差ＶＤ０を２７０Ｖとしていたが、これに限られるものではなく、例えば２００〜４００Ｖの範囲より選択するようにしてもよい。ただし、この範囲外から基準現像電位差ＶＤ０を選択するようにしてもかまわない。
また、ここでは、基準画像面積率ＡＣ０を５％としていたが、これに限られるものではなく、例えば０％＜ＡＣ０≦２０％の範囲より選択することができる。

１０…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１２…帯電ロール、１３…露光部、１４…現像器、１７…電位センサ、２０…中間転写ベルト、２８…画像濃度センサ、６０…現像剤補給機構、７０…現像ハウジング、７１…現像ロール、７２…第１攪拌搬送部材、７３…第２攪拌搬送部材、７５…層厚規制部材、７７…磁気センサ、７８…現像剤搬入口、７９…現像剤排出口、８０…開口量可変部材、８１…開口駆動部、９０…現像電源、１００…制御部、１０１…画像濃度演算部、１０２…露光条件設定部、１０３…トナー濃度・現像剤量演算部、１０４…現像剤補給設定部、１０５…画像面積率演算部、１０６…現像電位差演算部、１０７…現像剤排出設定部、２００…画像処理部、ＶＨ…帯電電位、ＶＬ…露光電位、ＶＢ…現像バイアス、ＶＤ…現像電位差

Claims (4)

1. 像保持体と、
   前記像保持体に画像部および背景部を含む静電潜像を形成する潜像形成手段と、
   前記像保持体に対向配置され且つトナーおよびキャリアを含む現像剤を保持する現像剤保持体と、当該現像剤保持体に供給するための現像剤を収容する現像剤収容部とを備え、前記像保持体に形成された前記静電潜像をトナーで現像する現像器と、
   前記現像器に収容される現像剤が予め決められた量に維持されるように当該現像器に新たな現像剤を補給する補給手段と、
   前記現像器に収容される現像剤を当該現像器から排出する排出手段と、
   前記像保持体に形成されるトナー像の画像面積率を演算する演算手段と、
   前記現像剤保持体と前記像保持体の画像部との電位差を取得する取得手段と、
   前記演算手段により演算された前記画像面積率が予め決められた基準画像面積率よりも小さく、且つ、前記取得手段により取得された前記電位差が予め決められた基準電位差よりも大きくなった場合に、前記排出手段による前記現像器からの現像剤の排出量を増加させる制御手段と
   を含む画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記排出手段による前記現像器からの現像剤の排出量を増加させた後、前記演算手段により演算された前記画像面積率が前記基準画像面積率よりも大きく、且つ、前記取得手段により取得された前記電位差が前記基準電位差よりも小さくなった場合に、当該排出手段による当該現像器からの現像剤の排出量を低減させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記現像器に設けられた前記現像剤収容部には前記現像剤を排出するための開口が設けられており、
   前記排出手段は、前記現像剤収容部に設けられた前記開口の大きさを調整することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記現像器に収容される現像剤中のトナーの濃度を検知する濃度検知手段と、
   前記現像器に収容される現像剤の量を検知する現像剤量検知手段と、
   前記濃度検知手段によるトナーの濃度の検知結果と、前記現像剤量検知手段による現像剤の量の検知結果とに基づいて、前記補給手段が補給する現像剤の量および補給する現像剤におけるトナーの濃度を設定する設定手段と
   をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置。

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