JP2012103547A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低印字率の印刷が連続して行われても、現像器内の現像剤の劣化を抑える画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１は、感光体１１表面にトナー像を形成するとともに、キャリアを含む現像剤が補給され補給された現像剤に応じた現像剤を排出する現像器２と、所定の印刷枚数当りの平均印字率を算出し、該平均印字率に応じて現像器２に補給する現像剤量を制御する制御手段１６０とを備える。制御手段１６０は、平均印字率に基づいて印字率相当の現像剤量を算出し、平均印字率が所定の値を超えると印字率相当量の現像剤を現像器２に補給し、平均印字率が所定の値以下であると、印字率相当量を超える現像剤を現像器２に補給するように制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の現像器にトナーとキャリアを含有する２成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出する画像形成装置に関するものである。

画像形成装置においては、感光体等からなる像担持体上に形成した潜像を、現像器により現像しトナー像として可視化することを行っている。このような現像器の一つとして、２成分現像方式があり、この現像方式では、現像器内にトナーとキャリアを含有する現像
剤を収容し、現像器内で現像剤が撹拌され撹拌されたトナーが像担持体に供給される。

この現像器では、トナーは現像動作によって消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像器内に残る。従って、現像器内でトナーとともに撹拌されるキャリアは撹拌頻度が多くなるにつれて劣化し、その結果、トナーに対するキャリアの帯電付与性能が徐々に低下してしまう。

そこで、現像器内にキャリアを含む現像剤を補給するとともに、余剰となったキャリアを含む現像剤を排出することで、帯電性能の低下を抑制するようにした現像器が提案されている。

例えば、特許文献１では、現像器内には、トナーとキャリアを含有する現像剤が収容され、画像形成によってトナーが消費されると、その分のトナーがキャリアを一定の割合に含んだ現像剤として現像器内に補給される。現像器には現像剤を排出する開口部が設けられ、現像剤の補給によって現像剤の量が増加すると、開口部を通過して現像剤が現像器外に溢れ出ることで、現像器内の現像剤を交換し現像剤の量を常に一定量に保持している。

また、特許文献２では、画像形成によって消費されるトナー量に応じて現像器内にトナーを補給し、また、現像器内の現像剤量を検知する現像剤量検知センサーが設けられ、現像剤量検出センサーの出力に基づいて現像器内で現像剤容量が所定量になるように現像剤を現像器外に排出することで、現像器内の現像剤を交換し現像剤の量を常に一定量に保持している。

特開２００１−１４２３０１号公報（段落［００３０］〜［００３３］、第２図） 特開平９−２７４３８５号公報（段落［００１７］、［００１８］、第５図）

しかしながら、上述した特許文献１、２では、印字率が低い画像を連続して印刷すると、画像形成によるトナーの消費が少なく、現像器内で現像剤の交換が頻繁に行なわれることがないために、現像剤の撹拌頻度が多くなり現像剤が劣化するという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、低印字率の印刷が連続して行われても、現像器内の現像剤の劣化を抑える画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１の発明の画像形成装置は、像担持体表面にトナー像を形成するとともに、キャリアを含む現像剤が補給され補給された現像剤に応じた現像剤を排出する現像器と、所定の印刷枚数当りの平均印字率を算出し、該平均印字率に応じて前記現像器に補給する現像剤量を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、平均印字率に基づいて印字率相当の現像剤量を算出し、平均印字率が所定の値を超えると印字率相当量の現像剤を前記現像器に補給し、平均印字率が所定の値以下であると、印字率相当量を超える現像剤を前記現像器に補給するように制御することを特徴としている。

また、第２の発明では、上記の画像形成装置において、前記制御手段は、平均印字率が所定の値以下で且つ小さくなると、前記現像器に補給する現像剤量が段階的に増加するように制御することを特徴としている。

第１の発明によれば、画像形成にともなってトナーが消費されていくが、平均印字率が所定の値を超えると、その平均印字率に基づく印字率相当量の現像剤を現像器に補給し、補給した現像剤量に応じた現像剤が排出されるために、現像器内の現像剤の交換が促進され、現像剤の量を常に一定量に保持することができる。一方、平均印字率が所定の値以下であると、低印字率の印刷が連続して行われることになり、現像器内で現像剤の交換が頻繁に行なわれることがないために、印字率相当量よりも多めの現像剤を現像器に補給し、補給した現像剤量に応じた現像剤を排出させる。従って、低印字率の印刷が連続して行われても、現像剤の量が常に一定量に保持されるとともに、現像器内の現像剤の劣化が抑えられ、良好な画像が安定して得られる。

また、第２の発明によれば、所定の値以下である平均印字率が小さくなるに従って、現像器に補給する現像剤量を段階的に増やすと、画像濃度の安定した、またカブリ濃度が小さい画像が得られる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置を概略的に示す平面図 実施形態に係る現像器を概略的に示す平面断面図 実施形態に係る現像器の撹拌部を示す側面断面図 実施形態に係るトナーコンテナを概略的に示す平面断面図 実施形態に係る制御手段とその周辺を示すブロック図

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置を概略的に示す平面図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンタであり、回転自在である感光体１１ａ〜１１ｄは、感光層を形成する感光材料として、有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられ、ブラック、イエロー、シアン、及びマゼンタの各色に対応させて配設される。感光体１１ａ〜１１ｄの周囲に、現像器２ａ〜２ｄ、露光ユニット１２、帯電器１３ａ〜１３ｄ及びクリーニング装置１４ａ〜１４ｄが配設される。

現像器２ａ〜２ｄは、感光体１１ａ〜１１ｄの右方に対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄにトナーを供給する。帯電器１３ａ〜１３ｄは、感光体回転方向に対し現像器２ａ〜２ｄの上流側であって感光体１１ａ〜１１ｄの表面に対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄ表面を一様に帯電させる。

露光ユニット１２は、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（図略）に入力された文字や絵柄などの画像データに基づいて、感光体１１ａ〜１１ｄを走査露光するためのものであり、現像器２ａ〜２ｄの下方に設けられる。露光ユニット１２には、レーザ光源、ポリゴンミラーが設けられ、感光体１１ａ〜１１ｄに対応して反射ミラー及びレンズが設けられる。レーザ光源から出射されたレーザ光が、ポリゴンミラー、反射ミラー及びレンズを介して、帯電器１３ａ〜１３ｄの感光体回転方向下流側から、感光体１１ａ〜１１ｄの表面に照射される。照射されたレーザ光により、感光体１１ａ〜１１ｄ表面には静電潜像が形成され、この静電潜像が現像器２ａ〜２ｄによりトナー像に現像される。

無端状の中間転写ベルト１７は、テンションローラ６、駆動ローラ２５及び従動ローラ２７に張架されている。駆動ローラ２５は図示しないモータによって回転駆動され、中間転写ベルト１７は駆動ローラ２５の回転によって循環駆動させられる。

この中間転写ベルト１７に接触するように感光体１１ａ〜１１ｄが中間転写ベルト１７の下方で搬送方向（図１の矢印方向）に沿って隣り合うように配列されている。１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄは、中間転写ベルト１７を挟んで感光体１１ａ〜１１ｄと対向し、中間転写ベルト１７に圧接して１次転写部を形成する。この１次転写部において、中間転写ベルト１７の回転とともに所定のタイミングで感光体１１ａ〜１１ｄのトナー像が中間転写ベルト１７に順次転写される。これにより、中間転写ベルト１７表面にはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたトナー像が形成される。

２次転写ローラ３４は、中間転写ベルト１７を挟んで駆動ローラ２５と対向し、中間転写ベルト１７に圧接して２次転写部を形成する。この２次転写部において、中間転写ベルト１７表面のトナー像が用紙Ｐに転写される。転写後に、ベルトクリーニング装置３１が中間転写ベルト１７に残存するトナーを清掃する。

画像形成装置１内の下方には、用紙Ｐを収納する給紙カセット３２が配設され、給紙カセット３２の右方には、手差しの用紙を供給するスタックトレイ３５が配設される。給紙カセット３２の左方には、給紙カセット３２から繰り出された用紙Ｐを中間転写ベルト１７の２次転写部に搬送する第１用紙搬送路３３が配設される。また、スタックトレイ３５の左方には、スタックトレイ３５から繰り出された用紙を２次転写部に搬送する第２用紙搬送路３６が配設される。更に、画像形成装置１の左上方には、画像が形成された用紙Ｐに対して定着処理を行う定着部１８と、定着処理の行われた用紙を用紙排出部３７に搬送する第３用紙搬送路３９とが配設される。

給紙カセット３２は、装置の外部（図１の紙面の表面側）に引き出すことにより用紙の補充を可能にしたもので、収納されている用紙Ｐがピックアップローラ３３ｂ及び捌きローラ３３ａにより１枚ずつ第１用紙搬送路３３側に繰り出される。

第１用紙搬送路３３と第２用紙搬送路３６とはレジストローラ３３ｃの手前で合流しており、レジストローラ３３ｃにより、中間転写ベルト１７における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取って、用紙Ｐが２次転写部に搬送される。２次転写部に搬送された用紙Ｐは、バイアス電位が印加された２次転写ローラ３４によって、中間転写ベルト１７上のフルカラーのトナー像を２次転写され、定着部１８に搬送される。

定着部１８は、ヒータにより加熱される定着ベルトと、定着ベルトに内接する定着ローラと、定着ベルトを挟んで定着ローラに圧接して配設された加圧ローラ等とを備え、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱及び加圧することにより定着処理を行う。用紙Ｐは、トナー像が定着部１８で定着された後、必要に応じて第４用紙搬送路４０で反転されて用紙の裏面にも２次転写ローラ３４でトナー像が２次転写され、定着部１８で定着される。トナー像が定着された用紙は第３用紙搬送路３９を通って、排出ローラ１９ａにより用紙排出部３７に排出される。

図２は、上述の画像形成装置１に用いられる現像器の構成を示す平面断面図である。なお、以下の説明では、図１に示す感光体１１ａに対応する現像器２ａの構成及び動作について説明するが、現像器２ｂ〜２ｄの構成及び動作については現像器２ａと同様であり、説明を省略し、また各色の現像器及び感光体を示すａ〜ｄの符号を省略する。

図２に示すように、現像器２は、現像ローラ２０と、磁気ローラ２１と、規制ブレード２４と、撹拌部材４２、及び現像容器２２等により構成されている。

現像容器２２は、現像器２の外郭を構成し、その下部で仕切り部２２ｂによって第１搬送路２２ｃと第２搬送路２２ｄに仕切っている。第１搬送路２２ｃ及び第２搬送路２２ｄには、トナーとキャリアを含有する現像剤が収容される。また、現像容器２２は、撹拌部材４２と磁気ローラ２１及び現像ローラ２０を回転可能に保持している。更に、現像容器２２には、現像ローラ２０を感光体１１に向けて露出させる開口２２ａが形成されている。

現像ローラ２０は、感光体１１に対向し、一定の間隔を設けて感光体１１の右方に配設される。また、現像ローラ２０は、感光体１１に接近した対向位置において、感光体１１にトナーを供給する現像領域Ｄを形成している。磁気ローラ２１は、一定の間隔を設けて現像ローラ２０に対向し、現像ローラ２０の右斜め下方に配設される。また、磁気ローラ２１は、現像ローラ２０に接近した対向位置において、現像ローラ２０にトナーを供給する。撹拌部材４２は磁気ローラ２１の略下方に配設される。また、規制ブレード２４は磁気ローラ２１の左斜め下方にて現像容器２２に固定保持されている。

撹拌部材４２は、第１スパイラル４３と第２スパイラル４４の２本で構成される。第２スパイラル４４が磁気ローラ２１の下方で、第２搬送路２２ｄ内に設けられ、第１スパイラル４３が第２スパイラル４４の右方に隣接して、第１搬送路２２ｃ内に設けられる。

第１及び第２スパイラル４３、４４は現像剤を撹拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーはキャリアに保持される。また、第１搬送路２２ｃと第２搬送路２２ｄを仕切る仕切り部２２ｂの長手方向（図２の表裏面方向）の両端部分には、連通部（図略）が設けられており、第１スパイラル４３が回転すると、現像剤が仕切り部２２ｂに設けた一方の連通部から第２スパイラル４４に搬送され、現像剤が第１搬送路２２ｃ内と第２搬送路２２ｄ内とを循環する。そして、第２スパイラル４４から磁気ローラ２１に現像剤が供給される。

磁気ローラ２１は、ローラ軸２１ａと磁極部材Ｍ及び非磁性材からなる回転スリーブ２１ｂを備え、撹拌部材４２により供給された現像剤を担持し、担持した現像剤からトナーのみを現像ローラ２０に供給するものである。磁極部材Ｍは、断面扇形に形成された外周部の極性の異なる複数の磁石が配設され、ローラ軸２１ａに接着等により固着される。ローラ軸２１ａは、回転スリーブ２１ｂ内で、磁極部材Ｍと回転スリーブ２１ｂの間に所定の間隔を設けて、現像容器２２に回転不能に支持される。回転スリーブ２１ｂは、図示しないモータと歯車からなる駆動機構により、時計回り方向に回転し、また直流電圧５６ａに交流電圧５６ｂを重畳したバイアス５６を印加される。回転スリーブ２１ｂ表面において、現像剤は磁極部材Ｍの磁力によって磁気ブラシを形成して担持され、磁気ブラシは規制ブレード２４によって所定の高さに調節される。

回転スリーブ２１ｂが回転すると、磁気ブラシは、磁極部材Ｍによって回転スリーブ２１ｂ表面に担持されて搬送され、現像ローラ２０に接触すると、磁気ブラシのトナーのみが、回転スリーブ２１ｂに印加されたバイアス５６に応じて、現像ローラ２０に供給される。

現像ローラ２０は、固定軸２０ａと、磁極部材２０ｂと、非磁性の金属材料で円筒状に形成される現像スリーブ２０ｃ等を備えて構成されている。

固定軸２０ａは現像容器２２に回転不能に支持される。この固定軸２０ａには、現像スリーブ２０ｃが回転自在に保持され、更に、磁石よりなる磁極部材２０ｂが磁気ローラ２１と対向する位置に現像スリーブ２０ｃと所定の間隔を設けて、接着等により固着される。現像スリーブ２０ｃは、図示しないモータと歯車からなる駆動機構により、回転スリーブ２１ｂと同じ方向（時計回り方向）に回転させられる。また、現像スリーブ２０ｃには、直流電圧５５ａに交流電圧５５ｂを重畳した現像バイアス５５が印加される。

現像バイアス５５を印加された現像スリーブ２０ｃが時計回り方向に回転すると、現像領域Ｄにおいて、現像バイアス電位と感光体１１の露光部位の電位との電位差により、現像スリーブ２０ｃ表面に担持されたトナーが感光体１１に飛翔する。飛翔したトナーは矢印Ａ方向に回転する感光体１１上の露光部位に順次付着し、感光体１１上の静電潜像が現像される。

次に、図３を用いて現像装置の撹拌部について詳しく説明する。図３は撹拌部を示す側面断面図である。

現像容器２２には、前述のように、第１搬送路２２ｃと、第２搬送路２２ｄと、仕切り部２２ｂと、上流側連通部２２ｅ、及び下流側連通部２２ｆが形成され、その他に、現像剤補給口２２ｇと、現像剤排出口２２ｈと、上流側壁部２２ｉ、及び下流側壁部２２ｊが形成されている。尚、第１搬送路２２ｃにおいて、図２の左側を上流側、図２の右側を下流側とし、また、第２搬送路２２ｄにおいて、図２の右側を上流側、図２の左側を下流側とする。従って、連通部及び側壁部は、第２搬送路２２ｄを基準として、上流及び下流と呼称している。

仕切り部２２ｂは、現像容器２２の長手方向に延びて第１搬送路２２ｃと第２搬送路２２ｄを並列させるように仕切っている。仕切り部２２ｂの長手方向の右側端部は、上流側壁部２２ｉの内壁部とともに上流側連通部２２ｅを形成し、一方、仕切り部２２ｂの長手方向の左側端部は、下流側壁部２２ｊの内壁部とともに下流側連通部２２ｆを形成している。そして、現像剤は、第１搬送路２２ｃと、上流側連通部２２ｅと、第２搬送路２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆ内を循環することが可能である。

現像剤補給口２２ｇは、現像容器２２の上部に設けられたトナーコンテナ（図略）から新たな現像剤を現像容器２２内に補給するための開口であり、第１搬送路２２ｃの上流側（図２の左側）に配置される。

現像剤排出口２２ｈは、現像剤の補給によって、第１及び第２搬送路２２ｃ、２２ｄ内で余剰となった現像剤を排出するための開口であり、第２搬送路２２ｄの下流側で第２搬送路２２ｄの長手方向に連続して設けられる。

第１搬送路２２ｃ内には第１スパイラル４３が配設され、第２搬送路２２ｄ内には第２スパイラル４４が配設されている。

第１スパイラル４３は、回転軸４３ｂと、回転軸４３ｂに一体に設けられ、回転軸４３ｂの軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される第１螺旋羽根４３ａとを有する。また、第１螺旋羽根４３ａは、第１搬送路２２ｃの長手方向の両端部側まで延び、上流側及び下流側連通部２２ｅ、２２ｆにも対向して設けられている。回転軸４３ｂは現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。

第２スパイラル４４は、回転軸４４ｂと、回転軸４４ｂに一体に設けられ、回転軸４４ｂの軸方向に第１螺旋羽根４３ａと同じピッチで第１螺旋羽根４３ａとは逆方向を向く（逆位相の）羽根で螺旋状に形成される第２螺旋羽根４４ａとを有する。また、第２螺旋羽根４４ａは、磁気ローラ２１の軸方向長さ以上の長さを有し、更に、上流側連通部２２ｅに対向する位置まで延びて設けられている。回転軸４４ｂは、回転軸４３ｂと平行に配置され、現像容器２２の上流側壁部２２ｉと下流側壁部２２ｊに回転可能に軸支されている。

また、回転軸４４ｂには、第２螺旋羽根４４ａとともに、減速搬送部５１と規制部５２及び排出羽根５３が一体に配設されている。

減速搬送部５１は、第２螺旋羽根４４ａの左側に隣接するともに下流側連通部２２ｆに対向して配置される。また、減速搬送部５１は、第２螺旋羽根４４ａと同方向を向く複数の羽根で螺旋状に形成され、且つ、第２螺旋羽根４４ａの外径と同等以下のサイズで第２螺旋羽根４４ａのピッチより小さく設定されている。

この構成によって、回転軸４４ｂが回転すると、第２螺旋羽根４４ａによって、第２搬送路２２ｄ内で現像剤が比較的に速く搬送されるが、減速搬送部５１の羽根ピッチが第２螺旋羽根４４ａのピッチより小さいので、減速搬送部５１が設けられている第２搬送路２２ｄ内では、第２螺旋羽根４４ａよりも現像剤の搬送速度が低下することになる。従って、搬送される現像剤は、第２螺旋状羽根４４ａの羽根の外周に倣い波打つように搬送路内を移動するが、螺旋状羽根のピッチが比較的に大きいと、現像剤の嵩高が大きく変動しながら現像剤が速く移動する。一方、減速搬送部５１のように螺旋状羽根のピッチが比較的に小さいと、現像剤の嵩高の変動は小さく現像剤がゆっくりと移動することになる。

規制部５２は、第２搬送路２２ｄ内で下流側に搬送された現像剤を塞き止め、且つ、減速搬送部５１において所定量以上になった現像剤を現像剤排出口２２ｈに搬送することを可能にするものである。規制部５２は、回転軸４４ｂに設けられる螺旋状羽根からなり、第２螺旋羽根４４ａと逆方向を向く（逆位相の）羽根で螺旋状に形成され、且つ、第２螺旋羽根４４ａの外径と略同じで第２螺旋羽根４４ａのピッチより小さく設定されている。また、規制部５２は、下流側壁部２２ｊ等の現像容器２２の内壁部と規制部５２の外周部において所定量の隙間を形成している。この隙間から余剰の現像剤が排出されることになる。

回転軸４４ｂは現像剤排出口２２ｈ内まで延びている。現像剤排出口２２ｈ内の回転軸４４ｂには排出羽根５３が設けられている。排出羽根５３は、第２螺旋羽根４４ａと同じ方向を向く螺旋状の羽根からなるが、第２螺旋羽根４４ａよりピッチが小さく、また羽根の外周が小さくなっている。従って、回転軸４４ｂが回転すると、排出羽根５３も回転し、規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈ内に搬送された余剰現像剤は、図３の左側に送られて、現像容器２２外に排出されるようになっている。

現像容器２２の外壁には、歯車６１〜６４が配設されている。歯車６１、６２は回転軸４３ａに固着され、歯車６４は回転軸４４ｂに固着され、歯車６３及び図示しない歯車は、現像容器２２に回転可能に保持されて、歯車６２、６４に噛合している。

従って、新たに現像剤を補給していない現像時に、モータ等の駆動源によって、歯車６１が回転すると、回転軸４３ｂとともに第１螺旋羽根４３ａが回転し、第１螺旋羽根４３ａによって、現像剤は、第１搬送路２２ｃ内を矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第２搬送路２２ｄ内に搬送される。同時に第２螺旋羽根４４ａが回転し、第２螺旋羽根４４ａによって、現像剤は、第２搬送路２２ｄ内を矢印Ｑ方向に搬送され、減速搬送部材５１に搬送される。第１及び第２螺旋羽根４３ａ、４４ａの回転によって、現像剤はその嵩高を大きく変動させながら比較的に速く搬送される。一方、減速搬送部材５１近傍では、減速搬送部材５１の回転によって、現像剤の嵩高の変動が小さく、現像剤は比較的にゆっくりと搬送されることによって、現像剤は、規制部材５２を乗り越えることなく、下流側連通部２２ｆを通って第１搬送路２２ｃに搬送される。

このように現像剤は、第１搬送路２２ｃから、上流側連通部２２ｅ、第２搬送路２２ｄ、及び下流側連通部２２ｆと循環しながら撹拌されて、撹拌された現像剤が磁気ローラ２１に供給される。

次に、現像剤補給口２２ｇから現像剤が補給される場合について説明する。現像によってトナーが消費されると、現像剤補給口２２ｇから第１搬送路２２ｃ内に現像剤が後述するトナーコンテナから補給される。

補給された現像剤は、現像時と同様に、第１螺旋羽根４３ａによって、第１搬送路２２ｃ内を矢印Ｐ方向に搬送され、その後、上流側連通部２２ｅを通って第２搬送路２２ｄ内に搬送される。更に、第２螺旋羽根４４ａによって、現像剤は、第２搬送路２２ｄ内を矢印Ｑ方向に搬送され、減速搬送部５１に搬送される。回転軸４４ｂの回転にともなって規制部５２が回転すると、規制部５２によって、第２螺旋羽根４４ａによる現像剤搬送方向とは逆方向の搬送力が現像剤に付与される。この規制部５２によって、減速搬送部５１近傍で現像剤が塞き止められて嵩高となり、補給された量に相当する現像剤が余剰の現像剤として規制部５２を乗り越えて現像剤排出口２２ｈを介して現像容器２２外に排出される。

次に、現像器２に現像剤を補給するトナーコンテナについて説明する。図４はトナーコンテナを概略的に示す平面断面図である。

トナーコンテナ１２０は、未使用の現像剤を貯留するコンテナ容器１２１と、送出口１２１ａと、搬送部材１２２と、撹拌部材１２３と、搬送モータ１３１とを備える。

送出口１２１ａは、コンテナ容器１２１の底部で容器の長手方向（図４の紙面表裏方向）の一端部に形成され、現像器２の現像剤補給口２２ｇ（図３参照）に向けて現像剤を供給する開口である。

撹拌部材１２３は、その軸部から径方向の片側に延び、且つ容器の長手方向に展開されるフイルム状の撹拌羽根１２３ａを有し、撹拌羽根１２３ａの回転によって、コンテナ容器１２１内の現像剤が撹拌され、撹拌された現像剤を搬送部材１２２側に搬送する。

搬送部材１２２はその軸部の周りに長手方向に一定のピッチで螺旋状に形成される搬送スクリュー１２２ａを有する。また、搬送部材１２２は、コンテナ容器１２１内の底部に設けられ、送出口１２１ａに対向して配置される。搬送部材１２２が回転すると、撹拌された現像剤が搬送スクリュー１２２ａにて送出口１２１ａに向かって搬送され、そして、コンテナ容器１２１内の現像剤は送出口１２１ａを介して現像器２に供給される。

搬送モータ１３１は、搬送部材１２２を回転させるＤＣモータからなり、例えば、ブリッジ回路にパルス電圧を印加してパルス電圧のオンとオフを繰り返すことによって、回転駆動させられる。そして、搬送モータ１３１の回転数に応じて、トナーコンテナ１２０から現像器２に現像剤が補給されることになる。

トナーコンテナ１２０から補給される現像剤量は制御手段によって設定される。図５は制御手段とその周辺を示すブロック図である。制御手段１６０は、印刷する画像の印字率に応じて、現像器２に補給する現像剤量を制御する。制御手段１６０の周辺には、前述の搬送モータ１３１を駆動させる駆動回路１３２と、印刷する画像データを外部から入力する画像入力部１２８と、印刷枚数を設定することができる操作パネル１２９とが設けられる。

制御手段１６０は、マイクロコンピュータ、ＲＡＭ及びＲＯＭの記憶素子等で構成され、記憶素子に設定されたプログラム及びデータに従って、画像入力部１２８、操作パネル１２９から入力される情報に基づき、駆動回路１３２を制御する。また、制御手段１６０は印字率算出部１６１と、換算テーブル１６２と、補給量判定部１６３との各機能ブロックを備える。

印字率算出部１６１は、画像入力部１２８から送られる画像データに基づいて、画像形成する用紙全体に対する文字等の印字するデータの割合（印字率）を算出し、更に所定の印刷枚数当りの平均印字率を算出する。具体的には、画像入力部１２８から送られる画像毎の印字率を算出し、また、各画像について複数枚の印刷があるのなら、操作パネル１２９から入力される印刷枚数を各画像の印字率に積算して、所定の印刷枚数の画像における印字率を積算する。この積算した印字率を所定の印刷枚数で除することで印刷枚数当りの平均印字率を算出する。

換算テーブル１６２は、平均印字率に応じた現像器２への補給現像剤量を設定するものである。平均印字率が標準印字率（例えば５％程度）を超える場合には、その平均印字率と所定の印刷枚数に基づいて算出されるトナー量を含有する現像剤（印字率相当量の現像剤）を補給するようにする。一方、平均印字率が標準印字率より低い印字率である場合には、トナーの消費が少なく、現像器２内で現像剤の交換が頻繁に行なわれることがないために、印字率相当量よりも多めの現像剤を補給するようにする。

例えば、表１に示すように補給現像剤量を設定する。つまり、平均印字率が標準印字率（例えば５％程度）であると印字率相当量Ａの現像剤を補給する。一方、平均印字率が２％（低印字率）であるとその印字率相当量Ｂの１．５倍の現像剤を補給し、また、平均印字率が１％（低印字率）であるとその印字率相当量Ｃの２倍の現像剤を補給し、更に、平均印字率が０．５％（低印字率）であるとその印字率相当量Ｄの３倍の現像剤を補給する。このように、低印字率であると、印字率相当量よりも多めの現像剤を補給するとともに、その印字率が小さくなると、増やす現像剤の割合を大きくする。換算テーブル１６２は、表１の平均印字率と補給現像剤量との相関を記憶したものである。尚、表１の平均印字率には三段階の低印字率を示しているが、もっと多段階の低印字率とそれに対応する補給現像剤量を追加してもよい。

補給量判定部１６３は、換算テーブル１６２を参照し印字率算出部１６１から送られる平均印字率の情報に対応する補給現像剤量を判定する。更に、補給量判定部１６３は判定した補給現像剤量となるように駆動回路１３２に回転駆動信号を送る。この回転駆動信号に基づいて搬送モータ１３１が所定の回転数だけ回転することで、所定量の現像剤が現像器２に補給される。

平均印字率が低印字率である場合には、消費されたトナー量以上の現像剤が現像器２に補給されるが、余剰の現像剤は現像器２の現像剤排出口２２ｈ（図３参照）から排出され、現像器２内で現像剤の交換が行われる。

次に、前述の補給現像剤量の制御によって形成した画像の評価を行った。画像濃度の維持特性と画像カブリとの評価を下記の条件で行った。

＜画像濃度の維持特性＞
本実施形態の現像器２によって、印字率５％のテスト画像を５００枚印刷し、その間に１００枚毎にトナーに対するキャリアの重量比率が１０％である現像剤を１６．５ｇ補給し、次に、印字率２％のテスト画像を２０００枚印刷し、２０００枚の印刷の間に１００枚毎に上記重量比率の現像剤を９．９ｇ補給した。そして、印字率２％のテスト画像の１枚目と２０００枚目とのベタ画像部分の画像濃度を夫々スペクトロアイ反射濃度計（グレタグマクベス社製）で測定した。また、上記と同じテスト条件にて、印字率１％のテスト画像の場合には、２０００枚の印刷の間に１００枚毎に上記重量比率の現像剤を８．０ｇ補給し、また、印字率０．５％のテスト画像の場合には２０００枚の印刷の間に１００枚毎に上記重量比率の現像剤を７．２ｇ補給し、上記同様に画像濃度を測定した。

更に、上記の実施例に対する比較例として、印字率５％のテスト画像を５００枚印刷し、その間に１００枚毎にトナーに対するキャリアの重量比率が１０％である現像剤を１６．５ｇ補給し、次に、印字率が２％のテスト画像を２０００枚印刷し、２０００枚の印刷の間に１００枚毎に上記重量比率の現像剤を６．６ｇ補給した。そして、印字率が２％のテスト画像の１枚目と２０００枚目との各ベタ画像部分の画像濃度を夫々スペクトロアイ反射濃度計（グレタグマクベス社製）で測定した。

＜画像カブリ＞
本実施形態の現像器２によって、印字率５％のテスト画像を５００枚印刷し、その間に１００枚毎にトナーに対するキャリアの重量比率が１０％である現像剤を１６．５ｇ補給し、次に、印字率２％のテスト画像を２０００枚印刷し、２０００枚の印刷の間に１００枚毎に上記重量比率の現像剤を９．９ｇ補給し、次に、印字率２０％のテスト画像を１０００枚印刷し、その間に１００枚毎に上記重量比率の現像剤を３３．０ｇ補給した。そして、印字率２０％のテスト画像を２５枚毎に白紙部分のカブリ濃度をスペクトロアイ反射濃度計（グレタグマクベス社製）で測定し、積算値を求めた。また、上記と同じテスト条件にて、印字率１％のテスト画像の場合には、２０００枚の印刷の間に１００枚毎に上記重量比率の現像剤を８．０ｇ補給し、また、印字率０．５％のテスト画像の場合には２０００枚の印刷の間に１００枚毎に上記重量比率の現像剤を７．２ｇ補給し、上記同様にカブリ濃度を測定し、積算値を求めた。

更に、上記の実施例に対する比較例として、印字率５％のテスト画像を５００枚印刷し、その間に１００枚毎にトナーに対するキャリアの重量比率が１０％である現像剤を１６．５ｇ補給し、次に、印字率２％のテスト画像を２０００枚印刷し、２０００枚の印刷の間に１００枚毎にトナーに対する上記重量比率の現像剤を６．６ｇ補給し、次に、印字率２０％のテスト画像を１０００枚印刷し、その間に１００枚毎に上記重量比率の現像剤を３３．０ｇ補給した。そして、印字率２０％を２５枚毎に白紙部分のカブリ濃度をスペクトロアイ反射濃度計（グレタグマクベス社製）で測定し、積算値を求めた。

これらの評価結果を表２に示す。表２における、○印は良好、△印は良好だが一部不具合あり、×印は実用上問題あり、を示している。表２から明らかなように、比較例に比べて本発明の実施例では、画像濃度の維持特性及び画像のカブリ濃度はいずれも良好であった。

上記実施形態によれば、画像形成装置１は、感光体１１表面にトナー像を形成するとともに、キャリアを含む現像剤が補給され補給された現像剤に応じた現像剤を排出する現像器２と、所定の印刷枚数当りの平均印字率を算出し、該平均印字率に応じて現像器２に補給する現像剤量を制御する制御手段１６０とを備える。制御手段１６０は、平均印字率に基づいて印字率相当の現像剤量を算出し、平均印字率が所定の値を超えると印字率相当量の現像剤を現像器２に補給し、平均印字率が所定の値以下であると、印字率相当量を超える現像剤を現像器２に補給するように制御する。

この構成によると、画像形成にともなってトナーが消費されていくが、平均印字率が所定の値を超えると、例えば５％程度の標準印字率の印刷が連続して行われると、その平均印字率に基づく印字率相当量の現像剤を現像器２に補給し、補給した現像剤量に応じた現像剤が排出されるために、現像器２内の現像剤の交換が促進され、現像剤の量を常に一定量に保持することができる。一方、平均印字率が所定の値以下であると、低印字率の印刷が連続して行われることになり、現像器２内で現像剤の交換が頻繁に行なわれることがないために、印字率相当量よりも多めの現像剤を現像器２に補給し、補給した現像剤量に応じた現像剤を排出させる。従って、低印字率の印刷が連続して行われても、現像剤の量が常に一定量に保持されるとともに、現像器２内の現像剤の劣化が抑えられ、良好な画像が安定して得られる。

また、上記実施形態によれば、制御手段１６０は、平均印字率が所定の値以下で且つ小さくなると、現像器２に補給する現像剤量が段階的に増加するように制御することによって、低印字率の印刷が続いても、画像濃度の安定した、またカブリ濃度が小さい画像が得られる。

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の現像器にトナーとキャリアを含有する２成分現像剤の補給を行うとともに余剰現像剤を排出する画像形成装置に利用することができる。

１ 画像形成装置
２ａ〜２ｄ、２ 現像器
１１ａ〜１１ｄ、１１ 感光体（像担持体）
２２ｇ 現像剤補給口
２２ｈ 現像剤排出口
５１ 減速搬送部
５２ 規制部
１２０ トナーコンテナ
１２２ 搬送部材
１２８ 画像入力部
１２９ 操作パネル
１３１ 搬送モータ
１３２ 駆動回路
１６０ 制御手段
１６１ 印字率算出部
１６２ 換算テーブル
１６３ 補給量判定部

Claims (2)

1. 像担持体表面にトナー像を形成するとともに、キャリアを含む現像剤が補給され補給された現像剤に応じた現像剤を排出する現像器と、所定の印刷枚数当りの平均印字率を算出し、該平均印字率に応じて前記現像器に補給する現像剤量を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、平均印字率に基づいて印字率相当の現像剤量を算出し、平均印字率が所定の値を超えると印字率相当量の現像剤を前記現像器に補給し、平均印字率が所定の値以下であると、印字率相当量を超える現像剤を前記現像器に補給するように制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、平均印字率が所定の値以下で且つ小さくなると、前記現像器に補給する現像剤量が段階的に増加するように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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