JP2012242733A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トリクル方式の現像装置を有する画像形成装置において、トナー量が少ない画像の出力が続くときのトナーやキャリアの劣化に起因する濃度ムラやかぶり、トナー量が多い画像の出力が続くときのトナーの帯電不良に起因する濃度不良やかぶり、といった画像不良を抑制する。
【解決手段】 現像剤を排出する排出口と、補給現像剤が補給される補給口と、を備えるトリクル方式の現像装置と、出力される画像のトナー量に関する情報を検出する検出手段と、を有する画像形成装置において、前記トナー量に関する情報が所定の閾値を超えないときは、超えるときに比べて排出される現像剤量が多くなるように制御する制御手段と、を有する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用い、特に、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いる複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を採用する画像形成装置において、トナーとキャリアを混合して使用する二成分現像方式が広く用いられている。ここで、トナーとキャリアを含む二成分現像剤（以下、現像剤）を用いる現像装置では、現像容器に収容されている現像剤を攪拌することでトナーを摩擦帯電させて、現像剤を現像剤担持体へと担持させる。さらに現像剤担持体に担持された現像剤を磁気ブラシの状態で保持し、像担持体上の静電潜像を磁気ブラシ上のトナーを用いて現像する。その際、トナーは現像に用いられる一方で、キャリアは現像剤担持体から現像容器へと回収され、再び攪拌されて現像に用いられる。つまり、トナーは現像で消費された量を新たに補給容器から補給されることにより入れ替えが行われる一方で、キャリアは消費されず現像容器内に存在し続けることになる。

このため、キャリアはトナーに比べて現像容器内での攪拌頻度が多くなり、外添剤の蓄積や、ワックス付着、トナースペントなどに起因してトナーへの電荷付与能力の低下が起こりやすい。キャリアの電荷付与能力の低下は、トナーの帯電量（以下、トリボ）の低下による濃度むらや白地部かぶりなどの画像不良を引き起こす恐れがある。

そこで、キャリアの劣化を抑制する現像装置として、トリクル方式の現像装置が知られている。このトリクル方式では、トナーとキャリアを現像容器に適宜補給するとともに、現像容器内の現像剤を排出することにより、現像容器内の劣化したキャリアを新しく補給されるキャリアに置き換えることで、現像容器内のキャリアの劣化を抑制している。これにより、長期に渡ってキャリアの電荷付与能力の低下を抑制し、画像品質の低下を抑制することができる。

さらに、現像容器内の現像剤量に応じて現像剤の排出量を調整し、現像容器内の現像剤量を常に一定の量に維持する現像装置の構成が開示されている（特許文献１）。この現像装置では、現像容器内の現像剤搬送部材として、現像剤を排出口へ搬送する方向へ向かって順方向のスパイラル状に形成されたスパイラル羽根を設け、排出口近傍では順方向と逆向きに形成されたスパイラル羽根を設けている。また、順方向のスパイラル羽根と逆向きのスパイラル羽根との間の領域に、スパイラル羽根のない領域を設けている。このような構成とすることで、現像容器内の現像剤量の変化に応じて現像剤の排出量を規制することが可能で、現像剤の過剰排出を防止して、常に一定の現像剤量を現像容器内で保持することができる旨が開示されている。

特開２００５−３１６１６１号公報

しかしながら、このような現像容器内の現像剤量を常に一定の量に維持するトリクル方式の現像装置では、トナー量が少ない画像の出力が続くときには、トナーやキャリアの入れ替えがほとんど行われないために、現像容器内のトナーやキャリアが劣化してしまう。トナーやキャリアの劣化はトナーの帯電量を不安定とし、濃度ムラやかぶりなどの画像不良を引き起こす恐れがある。一方で、トナー量が多い画像の出力が続くときには、新たに現像容器内に補給されるトナーやキャリアが多量となり、キャリアとの攪拌が不十分で帯電量が低く抑えられたトナーが増加し、かぶりや濃度不良といった画像不良を引き起こす恐れがある。

そこで、本願発明では、トナー量が少ない画像の出力が続くときでもトナーやキャリアの劣化による濃度ムラやかぶりなどの画像不良を抑制し、トナー量が多い画像の出力が続くときでもトナーの帯電不良によるかぶりや濃度不良といった画像不良を抑制するトリクル方式の現像装置を提供することを目的とする。

上記課題は以下の画像形成装置にて解決される。

即ち、静電潜像を形成する像担持体と、
現像装置であって、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、現像剤を担持搬送して静電潜像をトナー像とする現像剤担持体と、前記現像容器に設けられ前記現像容器内の現像剤を搬送して循環させる現像剤搬送手段と、前記現像容器内の現像剤を排出する排出口と、前記現像容器へトナーとキャリアを含む補給現像剤を補給する補給口と、を備える現像装置と、
出力される画像のトナー量に関する情報を検出する検出手段と、を有する画像形成装置において、
前記検出手段により検出された前記トナー量に関する情報が所定の閾値を超えないときは、超えるときに比べて前記排出口から排出される現像剤量が多くなるように前記現像剤搬送手段の搬送速度を切り替えて制御する制御手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、トナー量が少ない画像の出力が続くときでもトナーやキャリアの劣化による濃度ムラやかぶりなどの画像不良を抑制し、トナー量が多い画像の出力が続くときでもトナーの帯電不良によるかぶりや濃度不良といった画像不良を抑制することが出来る。

実施例１に係る画像形成装置の概略図である。 現像装置の構成を説明するための長手方向に垂直な断面図である。 現像装置の構成を説明するための長手方向の概略図である。 実施例１に係る排出口近傍の構成を説明するための現像装置の長手方向の概略図である。 （ａ）実験における搬送スクリューの回転速度を示した図である。（ｂ）実験における現像容器内の現像剤量を示した図である。 実施例１に係る現像容器内の現像剤量と搬送スクリューの回転速度との関係を示した図である。 実施例１の制御部について示したブロック図である。 実施例１の平均印字率に基づき制御する搬送スクリューの回転速度について示した図である。 実施例１の搬送スクリューの制御について示したフローチャート図である。 実施例２に係る現像剤量調整壁の構成を説明するための概略図である。 実施例２に係る現像装置の排出口付近を示した概略図である。 実施例２に係る回転カムの回転角度と現像容器内の現像剤量との関係を示した図である。 実施例２に係る回転カムの回転角度と出力画像の平均印字率との関係を示した図である。 実施例２の回転カムの制御について示したフローチャート図である。 実施例２に係る回転カムの制御について示したブロック図である。

以下、図面に基づき本発明の画像形成装置について詳しく説明する。

［実施例１］
本実施例に係る画像形成装置を図面に基づき詳しく説明する。

まず、本実施例に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面構成を示した図である。画像形成装置１００は、４つの像担持体である感光ドラムを並べた、所謂タンデム方式のフルカラー画像形成装置である。

各画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄは、像担持体である静電潜像を形成する感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを有する。各画像形成部の構成はどれも同じであるため、以下の説明では画像形成部Ｓ、感光ドラム１と総称することとする。

感光ドラム１の周りには、一次帯電手段としての帯電ローラ２、露光手段としてのレーザービームスキャナ３、感光ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像装置４、クリーニング手段であるクリーニングブレード６等が、感光ドラム１の回転方向に沿って順次配置されている。又、各感光ドラム１ａ〜１ｄに当接して、中間転写体として矢印方向に移動可能なベルト部材である中間転写ベルト５１が配置されている。

まず、感光ドラム表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される。その後、帯電された感光ドラム１はレーザービームスキャナ３により画像情報に基づいて露光される。レーザービームスキャナ３は、半導体レーザーを内蔵しており、ＣＣＤ等の光電変換素子を有する不図示の原稿読み取り装置が出力する原稿画像情報信号に対応して制御され、レーザー光を射出する。これにより、帯電器２によって帯電された感光体ドラム１の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４によって現像され、トナー像とされる。その後、中間転写ベルト５１へと各色トナー像が転写され、さらに中間転写ベルト上から記録材へと、これらのトナー像が転写される。その後、定着装置７３によって転写されたトナー像が記録材上に定着され、定着画像となる。

図２は現像装置４の長手方向に垂直な断面を示した図である。本実施例の現像装置４では、トナーとキャリアを含む二成分現像剤（以下、現像剤）を用いて現像を行う。現像装置４は、現像剤を収容する現像容器４１を有する。現像容器４１には、現像剤担持体であって現像剤を担持搬送する現像スリーブ４４、現像スリーブ４４内に固定して配置された磁界発生手段であるマグネットローラ４１ｍが設けられている。また、現像スリーブ４４上の現像剤を規制する現像剤規制部材としての現像ブレード４２、現像容器４１内の現像剤を攪拌し搬送する現像剤搬送手段として、第一現像剤搬送部材、第二現像剤搬送部材である第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅが設けられている。さらに、第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅ、現像スリーブ４４を駆動させる駆動手段として、スクリュー駆動部であるスクリュー駆動モータ１１７と、スリーブ駆動部であるスリーブ駆動モータ１１８が設けられている。以下、さらに詳しく説明する。

現像容器４１の感光ドラム１に面した開口部に、現像剤担持体である現像スリーブ４４が回転可能に設けられている。また、現像スリーブ４４内には、マグネットローラ４１ｍが、非回転に固定されている。このマグネットローラ４１ｍの形成する磁界によって現像剤が現像スリーブ４４上に担持される。又、現像容器には、現像スリーブ４４上に担持された現像剤を規制して均一に薄層化する規制ブレード４２が現像装置の長手方向に延設されている。この規制ブレード４２により薄層化された現像剤がさらに現像スリーブ回転方向下流側の感光ドラム表面と対向する位置にある現像域にて、感光ドラム上に形成された静電潜像を現像してトナー像とする。現像容器４１内は、現像スリーブへと現像剤を供給する現像室４１ａと現像剤を撹拌する撹拌室４１ｂとに隔壁４１ｃにより隔てられており、さらに、上方には補給用の現像剤である補給現像剤を収容した補給容器４７が着脱可能に設けられている。この補給容器４７から現像容器に設けられた現像剤補給口４６を通じて現像容器へと補給現像剤が補給される。

現像スリーブ４４上に担持された現像剤は、現像スリーブ４４の回転に伴って搬送され感光ドラム１と対向する現像域へと搬送される。搬送される際、現像スリーブ４４上では現像剤の磁気ブラシが形成され、マグネットローラ４１ｍの磁気力によって現像域において穂立ちする。また、不図示の現像バイアス印加手段である現像バイアス電源によって現像スリーブ４４には現像バイアス電圧が印加される。これにより、現像域においてキャリアに付着しているトナーが、感光ドラム１上の静電潜像に付着してトナー像が形成される。本実施例では、感光ドラム１の帯電極性と同極性に帯電したトナーを用いる反転現像によって、感光ドラム１上にトナー像が形成される。ただし、これに限定されず感光ドラム１の帯電極性と逆極性に帯電したトナーを用いても良い。

ここで、本実施例では感光ドラム１及び中間転写ベルト５１の画像形成時の表面移動速度は２００ｍｍ／ｓｅｃである。一方、現像スリーブ４４の画像形成時の表面移動速度は３００ｍｍ／ｓｅｃとしてある。

［現像装置の現像剤の排出構成］
次に、図３及び図４に基づき現像装置４の現像剤の排出構成について説明する。

現像容器４１の内部は、図３に示すように現像スリーブ長手方向に延設された隔壁４１ｃによって現像室４１ａと攪拌室４１ｂとに隔てられている。そして、現像室４１ａには第一搬送スクリュー４１ｄが配置され、攪拌室４１ｂには第二搬送スクリュー４１ｅが配置され、互いに反対方向に現像剤を搬送することで現像容器内の現像剤を循環させる構成となっている。隔壁４１ｃの長手方向両端部には、現像室４１ａと攪拌室４１ｂとで現像剤を循環させるために現像剤を受け渡す連通部４１ｆ、４１ｇが設けられている。現像容器内には、これら現像室４１ａと攪拌室４１ｂ、連通部４１ｆ、４１ｇとを合わせた現像剤循環経路が形成されている。

現像装置４において、攪拌室４１ｂの現像剤搬送方向の下流端には現像容器内の現像剤を排出する現像剤排出部４３が設けられている。現像剤排出部４３は、図４に示す通り現像剤搬送方向下流端における攪拌室４１ｂと第二搬送スクリュー４１ｅと、排出口４３ａとから構成されている。

第一搬送スクリュー４１ｄと第二搬送スクリュー４２ｅは、軸径８ｍｍの回転軸に、軸方向に渡ってピッチ３０ｍｍ、外径２８ｍｍの撹拌羽根、即ち、スクリュー羽根が均等に設けられている。また、第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの駆動手段は図２に示す共通のスクリュー駆動モータ１１７となっており、現像剤の搬送速度である回転速度は２００ｒｐｍ〜２７０ｒｐｍの間で可変としてある。更に、第二搬送スクリュー４１ｅは、スクリュー羽根の間に回転軸に直角に配置された板状のリブが設けられている。そして、連通部４１ｇ近傍の第二搬送スクリュー４１ｅの現像剤搬送方向下流には、上流側とは逆巻きのスクリュー羽根を備えた返しスクリュー部４１ｈがある。これによって、攪拌室４１ｂを搬送されてきた現像剤がそのまま現像剤排出部４３へ向かって排出されてしまうのを抑制し、大半の現像剤が連通部４１ｇに向かって搬送されるようにしている。そして、この返しスクリュー部４１ｈを乗り越えた現像剤のみ排出口４３ａから排出される。このようにして現像剤を現像室４１ａへと受け渡し、なおかつ返しスクリュー部４１を乗り越えた少量の現像剤を排出口４３ａから排出している。

また、補給容器４７からはトナーとキャリアを含む補給用現像剤が補給される。現像装置４の上部に、トナーとキャリアを混合した補給用の現像剤を収容する補給容器４７が配置されている。図２に示す通り、トナー補給手段を構成するこの補給容器４７は、下部にスクリュー状の補給部材である不図示の補給スクリューを備え、補給スクリューの一端が現像装置４に設けられた補給口４６の位置まで延びている。補給する現像剤量は、補給スクリューの回転速度により決まるが、本実施例では補給スクリューの回転速度は後述する信号パルスカウント値の検出結果に基づいて制御される。つまり、消費されたトナー量と同量のトナーを補給している。

短期的な視点から見ると、出力画像及び制御用のパッチ画像で消費されたトナー量に対して、同じ量だけトナーを含むように、現像剤を補給すれば良い。従って、現像剤のトナーとキャリアの混合比率によって、必要な補給する現像剤量は異なってくる。即ち、キャリアの混合比率が高い程、必要な補給する現像剤量が増えてコストが増大する反面、新しいキャリアが大量に補給される為に現像容器内のキャリアの劣化度を低下させて、長期に渡って安定した帯電量をトナーに付与することができる。一方、キャリアの混合比率が低い程、補給するキャリア量が減ってランニングコストを削減できる。その反面、現像容器内の劣化キャリアの比率が高まるためにトナーへの帯電付与が不安定になり、長期に渡って画質品質を維持することが困難になる。本実施例では現像剤におけるトナーとキャリアの混合比率は９対１としてある。ただし、この比率に限定されず、適切な混合比率を設定すれば良い。このように、画像形成によって消費された分のトナーは、不図示の補給スクリューの回転により補給容器４７から補給口４６を通じて現像容器４１に補給される。また、現像容器内のトナーとキャリアの混合比率を維持するために、インダクセンサで検出した値に基づいて現像容器内への現像剤の補給量を調整しても良い。

［平均印字率の検出］
図７は、本実施例の画像形成装置の制御部について示したブロック図である。画像を出力するにあたり、その出力画像におけるトナー量を検出するために、画像信号処理回路１１０の出力信号のレベルがパルス幅変調回路１１１へと入力される。この入力値に応じてパルス幅を変調する。その後、パルス幅変調回路１１１により出力された信号は、クロックパルス発振器１１２とＡＮＤ回路１１３を用いて画素ごとにカウンタ１１４によりカウントされ、積算される。この積算された値が出力画像のトナー量と対応する。また、このカウントについてさらに詳しく説明する。

パルス幅変調回路１１１の出力信号がＡＮＤ回路１１３の一方の入力に供給され、ＡＮＤ回路１１３の他方の入力には、クロックパルス発振器１１２からのクロックパルスが入力される。従って、ＡＮＤ回路１１３からはレーザー駆動パルスの各々のパルス幅に対応した数のクロックパルス、すなわち、各画素の濃度に対応した数のクロックパルスが出力される。このクロックパルス数を画像ごとにカウンタ１１４によって積算することで、パルス信号カウント値が算出される。つまり、このカウンタ１１４からの各画像についてのパルス信号カウント値は、出力する画像を形成する現像容器４１から消費されるトナー量と対応している。そのため、本実施例ではこのパルス信号カウント値に基づいて消費されるトナー量を検出し、それと同量のトナーを補給容器から補給している。

本実施例では、この画像信号処理回路１１０、パルス幅変調回路１１１、クロックパルス発振器１１２、ＡＮＤ回路１１３、カウンタ１１４が出力画像のトナー量を検出する検出手段に当たる。ただし、出力画像のトナー量を検出できれば良いため、画像信号処理回路１１０から出力される信号であるビデオカウント値をカウントしてトナー量を検出しても良い。以下、パルス信号カウント値やビデオカウント値についてカウント値と呼ぶこととし、二以上の出力画像に対しては、平均カウント値と呼ぶこととする。尚、光学的にトナーの載り量を検出する等により出力画像のトナー量を検出しても良い。

このパルス信号 をＣＰＵ１１５に入力すると共にＲＡＭ１１６に記憶する。ＣＰＵ１１５は、このパルス信号カウント値と画像の原稿サイズ情報から、出力画像の印字率を計算する。具体的には、このパルス信号カウント値をその出力画像の原稿サイズにおける最大パルス信号カウント値で除算したものである。以下に式を示す。

印字率（％）＝パルス信号カウント値／原稿サイズにおける最大パルス信号カウント値
この印字率をＣＰＵ１１５は各原稿画像について算出し、各原稿の印字率と原稿大きさとをＲＡＭ１１６に記録させていく。そして本実施例では、過去１００枚分の出力画像の印字率と原稿大きさをＲＡＭ１１６に蓄積し、その蓄積した値から原稿の大きさを加重平均した平均印字率を算出した。以下にその式を示す。

平均印字率（％）＝Σ（原稿サイズにおける最大パルス信号カウント値×印字率）／Σ原稿サイズにおける最大パルス信号カウント値
本実施例では、平均印字率は過去１００枚分の原稿の出力画像について算出している。ただし、平均印字率として過去１００枚分の原稿に限定されず、１枚以上の所定枚数分の原稿について算出すれば良い。つまり、出力画像の印字率と共に二以上の出力画像の平均印字率を算出すれば良い。

［平均印字率に基づく排出される現像剤量の制御］
ここで、現像容器内の現像剤面高さは現像剤量が増加すると高くなる。その際、所定の現像剤面高さを超えると、返しのスクリュー４１ｈによる現像剤搬送方向と逆方向の搬送力が加わった場合でも、返しのスクリュー４１ｈを現像剤が乗り越えてさらに現像剤搬送方向下流側へと搬送される。さらに下流には現像剤搬送方向の向きにスクリュー羽根が配されており、これにより返しのスクリュー４１ｈを乗り越えた現像剤は排出口４３ａへと搬送されて不図示の廃トナー容器へと現像剤が排出されることになる。これによって、劣化していない初期状態のキャリアと劣化したキャリアの入れ替えを行い、現像容器内のキャリアの劣化を抑える構成となっている。このような、排出口を設けて現像剤の入れ替えを行うトリクル方式の現像装置においては、現像容器内の現像剤量が第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度によって変わる。第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度を速めると、速める前に比べて排出口から排出される現像剤量が増えるため、現像容器内の現像剤量は減る。排出口を現像容器の所定高さに設けるトリクル方式の現像装置においても、同様に第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度を速めると、現像容器内の現像剤量は減る。ここで、現像剤量が減った場合であっても、新たに現像剤を補給するような制御は行わないこととする。そのため、同様に排出口から排出される現像剤量の制御が可能である。本実施例における第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度と現像容器内の現像剤量の関係を図５に示す。

図５（ａ）、（ｂ）は、第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度と現像容器内の現像剤量の関係を示した図である。（ａ）に示すように、時間［ｍ］に応じて第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度［ｒｐｍ］を変える実験を行った。この実験では、現像スリーブ４４は画像形成時と同じ表面移動速度は３００ｍｍ／ｓｅｃとし、Ａ４片面で１０％の印字率の画像を連続して出力した。さらに、最初に第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度を２００ｒｐｍとしておき、その後２７０ｒｐｍまで徐々に回転速度を上げていった。そして一定時間２７０ｒｐｍで回転させた後に、徐々に２００ｒｐｍまで回転速度を下げていった。そのときの、現像容器内の現像剤量の変化を示した図が（ｂ）である。

この図（ｂ）からも分かる通り、攪拌スクリューの回転速度を上げていくと現像容器内の現像剤量は下がっていく。本実施例においては、第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅを２７０ｒｐｍで回転させたときには、現像容器内の現像剤量は２００ｇとなり、第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度を２００ｒｐｍで回転させたときには、現像容器内の現像剤量は２３０ｇとなった。これは、第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度によって、トリクル方式における現像剤排出部４３から排出される現像剤量が変わり、回転速度が速いときには排出される現像剤量が増え、遅いときには排出される現像剤量が減るためである。また、補給する現像剤量については、前述した通り、出力画像によって消費されたトナーと同量補給することとしている。この実験での、第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度と現像容器内の現像剤量との関係を示したのが図６である。第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度が速くなると、現像容器内の現像剤量は少なくなる傾向にあることが分かる。

以下、本発明の特徴である搬送スクリューの制御について説明する。本実施例では前述の方法で１００枚ごとの平均印字率を算出し、現像容器の第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度を、その平均印字率の検出結果に基づいて制御する。つまり、制御手段であるＣＰＵ１１５により、検出された出力画像のトナー量に関する情報である平均印字率が、所定の閾値を超えないときは、超えるときに比べて現像容器内の現像剤量を少なくするように制御する。図８は、出力する画像の平均印字率に応じて制御する第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度を示した図である。

本実施例では、印字率が１％以下のときには第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度を２７０ｒｐｍで回転させ、平均印字率１％から５０％の間では線形的に第二搬送スクリュー４１ｅの回転速度を減少させていく。本実施例では、第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度をｙ［ｒｐｍ］とし、平均印字率をｘ［％］とすると、平均印字率１％から５０％の間ではｙ＝―１．４３ｘ＋２６８．５７としている。平均印字率が５０％以上のときには、回転速度を２００ｒｐｍとしている。このような制御としたのは、平均印字率が５０％以上のときには、画像形成で使用されるトナー量が多く現像容器内のトナー交換が頻繁に行われるため、現像容器内の現像剤は劣化しない。一方、トナーがキャリアとの摩擦が不十分になることによってトナーの単位重量当たりの帯電量（以下、トリボ）が不足し易くなってしまう。

そこで、平均印字率が５０％以上のときには、第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度を遅い速度へと切り替えることで、現像容器内の現像剤量を多くし安定させている。このような現像剤量が多い場合には、補給する補給現像剤の量が同じ量であっても、補給する現像剤の現像容器内に占める相対的な割合を減らして、現像容器にもともと収容されている既に攪拌された現像剤の割合を増やすことができる。このように出力画像の印字率が高いときには現像容器内の現像剤量を多くすることによって、補給する補給現像剤の現像容器内に占める相対的な割合を減らして、トナーのトリボを十分にし、現像容器内のトナーのトリボが低下し過ぎるのを抑制する。

また平均印字率が１％以下のときでは、画像形成に使用されるトナーが少ないため現像容器内のトナーやキャリアの交換がほとんど行われず、トナーやキャリアが劣化する状態が続くことになる。そのため、現像容器内のトナーやキャリアの劣化度が高くなり、トナーの凝集、外添剤の剥れといった問題や、白地かぶりや濃度ムラといった画像不良が起こる恐れがある。そこで、このような出力画像の平均印字率が低いときには、第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度を速めて、現像容器内の現像剤量を減少させ安定させる。現像剤量を少なくすることで補給量／現像剤量を相対的に大きくできるため、低印字率でも相対的にトナー交換やキャリア交換が行われ易くなるようにして、トナー劣化を抑制する。つまり、本実施例では、トナー交換が頻繁に行われずにトナーが劣化し易いトナー量が少ないときには、第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度を速くする。この回転速度を速める過程で、排出口から排出される現像剤の単位時間当たりの排出量を増やしてトナーを多く排出することが出来る。

更に、第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度を速くしたことで、現像容器内の現像剤量を少なくして安定させることができ、画像形成で消費されるトナーの現像容器内の現像剤量に占める相対的な割合を増やすことが出来る。そのため、現像容器内のトナー劣化を抑制することができる。

一方、トナー交換が頻繁に行われるためにトナーのトリボが不足しがちなトナー量が多いときには、第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度を遅くする。これにより、排出口から排出される現像剤の単位時間当たりの排出量を減らして、現像容器内で撹拌されたトナーが排出口から排出されるのを抑えることが出来る。さらに、第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度を遅くしたことで、現像容器内の現像剤量を多くして安定させることができ、出力画像で消費されるトナーの現像容器内の現像剤量に占める相対的な割合を減らすことが出来る。そのため、現像容器内のトナーのトリボ不足を抑制することができる。

本実施例における第一、第二搬送スクリューの回転速度の制御に関するフローチャートを示したのが図９である。以下、図９に基づいて本実施例における搬送スクリューの回転速度の制御を説明する。

まず、前述した算出方法で平均印字率の検出を行う（Ｓ１０１）。検出した平均印字率が５０％以上のときには、本実施例では搬送スクリューの回転速度を２００ｒｐｍとする（Ｓ１０２、Ｓ１０３）。検出した平均印字率が１％以下のときには２７０ｒｐｍとする（Ｓ１０４、Ｓ１０５）。平均印字率が１％よりも大きく５０％よりも小さいときには、平均印字率の増加に応じて線形的に搬送スクリュー４１ｅの回転速度を減少させていく。このとき、前述した式の通り、搬送スクリューの回転速度ｙ［ｍ］、平均印字率［ｘ］とすると、ｙ＝２７１．４−１．４３ｘの値にスクリュー駆動モータ１１７を制御する（Ｓ１０６）。上記の制御を行うことによって、低印字率の画像の出力が続くときでもトナーの劣化を抑制し、また高印字率の画像の出力が続くときでもトナーの帯電不足による画像不良を抑制する。

尚、本実施例では平均印字率の閾値として１％、５０％等を設定しているが、これに限定されず画像形成装置に応じて最適な値とすれば良い。例えば、平均印字率２０％、３０％等を閾値として設定しても良い。

また、本実施例では逆巻きのスクリュー羽根を搬送スクリューに設けて現像剤の排出量を調整しているが、逆巻きのスクリューを別個に設けても良い。また、逆巻きのスクリュー羽根を設けずに、排出口を現像容器の所定高さ位置に設けて現像剤を溢れさせるように排出させても良い。また、搬送スクリューの回転速度としては、一例をあげたのみであり、このような式に限定されず、装置に応じて最適な値とすれば良い。

また、第一搬送スクリュー４１ｄと第二搬送スクリュー４１ｅを駆動する駆動モータを別々に設けて、第一搬送スクリュー４１ｄ、第二搬送スクリュー４１ｅの一方のみ、回転速度を制御するとしても良い。

また、現像装置は横攪拌型に限定されず、現像剤を現像スリーブに供給する現像室と、現像スリーブから現像剤を回収する攪拌室とが、鉛直方向上下に配置される所謂縦攪拌型の現像装置であってもよい。

つまり、現像容器内の現像剤量をトナー量に関する情報に基づいて制御できれば、本発明の効果は得ることが出来る。

また、出力原稿１枚ごとに搬送スクリューの回転速度の制御を行わずに、出力原稿所定枚数ごとや画像形成終了後の後回転時等に搬送スクリューの回転速度の制御を行うとしても良い。

［実施例２］
本実施例の画像形成装置ついては、実施例１と同じであるため重複する部分については省略し、特徴的な部分を以下で説明する。

［現像剤排出部の構成］
本実施例の現像剤排出部４３の構成を示したのが図１１である。現像容器４における、現像室、攪拌室４１ａ、４１ｂや第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの構成については実施例１と同様である。ただし、本実施例においては、排出口４３と攪拌室４１ａとの間に、さらに排出される現像剤量を可変とする排出量可変部材である排出量可変壁４３ｂが存在する。

この排出量可変壁４３ｂの高さ調整機構を図１０に示す。排出量可変壁は第二搬送スクリュー４１ｅとは重ならない位置に設けられている。

排出量可変壁４３ｂの下部には、カム４３ｃを有しており、このカム４３ｃが回転することで、排出量可変壁４３の高さが上昇したり、下降したりする。つまり、このカム４３ｃの回転角度を制御することによって排出量可変壁４３ｂの高さを制御することができる。

また、排出量可変壁４３の高さを制御することで、現像容器内の現像剤排出部４３に搬送される現像剤量を可変とし、これによって現像容器内から排出される現像剤量を可変とする。

ここで、カム４３ｃの回転角度と現像容器内の現像剤量との関係を示したのが図１２である。図１２において、横軸はカム４３ｃの回転角度［度］であり、縦軸は現像容器内の現像剤量［ｇ］である。前述したように、カム４３ｃの回転角を９０度から小さくするに従い、排出量可変壁４３ｂの高さは上がり現像剤排出部４３に搬送され排出される現像剤量を抑えることができる。この回転カム４３ｃの回転角度と現像容器内の現像剤量との関係については、実施例１とほぼ同様の実験を行った。

即ち、実施例１では、時間に応じて第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度を変えて実験を行ったのに対して、本実施例では時間に応じて回転カム４３ｃの回転角度を変えて現像容器内の現像剤量を測定している。ちなみに、現像スリーブの回転速度については、画像形成時と同じ表面移動速度は３００ｍｍ／ｓｅｃとし、Ａ４片面で１０％の印字率の画像を連続して出力した。さらに、最初に第一、第二搬送スクリュー４１ｄ、４１ｅの回転速度を２００ｒｐｍで一定とした上で実験を行っている。

また、図１５は本実施例の特徴部分である、回転カム４３ｃの制御について示したブロック図である。実施例１とは違って、回転カム４３ｃを駆動するカム駆動モータ１１８を有している。このカム駆動モータをＣＰＵ１１５によって制御することで、排出量可変壁４３ｂの高さを変えて、排出される現像剤量を調整している。

［平均印字率による排出口の制御］
実施例１と同様の方法で算出された印字率を用いて、出力画像１００枚ごとに平均印字率を算出し、その平均印字率に応じてカム４３ｃを回転させ、排出量可変壁４３ｂの高さを変更した。これにより排出口へと送られる現像剤を制御して、排出される現像剤量を制御している。ここで、本実施例における平均印字率とカム４３ｃの回転角度との関係を示したのが図１３である。本実施例では、印字率が１％以下の場合にはカム４３ｃの回転角度を９０度とし、平均印字率１％より大きく５０％より小さいときには現像容器内の現像剤量が曲線的に減少するようにカム４３ｃを回転させる。即ち、本実施例では平均印字率１％〜５０％の間で図に示すようなｆ（ｘ）となるようにカム回転角度を制御している。一方、平均印字率が５０％以上の場合には、カム４３ｃの回転角度を０度とした。

この制御により、平均印字率が５０％以上のような現像容器内のトナー交換が頻繁に行われるような状態が続いているときには、現像容器内の現像剤量を多くすることでトナーの帯電を十分にして濃度ムラといった画像不良を抑制する。また、平均印字率が１％以下のような、現像容器内のトナー交換がほとんど行われないような状態が続いているときには、現像容器内の現像剤量を減少させることによって、トナー交換が低印字率でも行われるようにし、トナー劣化を抑制することができる。本実施例におけるカム４３ｃの回転角度の制御のフローチャートを示したのが図１４である。

画像形成終了後に、まず実施例１と同様にして過去１００枚分の平均印字率の計算を行う（Ｓ２０１）。実施例１と同様に検出された平均印字率が５０％以上であるときには、カム４３ｃの回転角度を０度に制御して終了する（Ｓ２０２、Ｓ２０３）。平均印字率が１％以下であるときには、カム４３ｃの回転角度を９０度に制御して終了する（Ｓ２０４、Ｓ２０５）。

さらに平均印字率が１％よりも大きく５０％よりも小さいときには、平均印字率の上昇に応じてカム４３ｃの回転角度を減少させる。本実施例では、カムの回転角度ｙ［度］、平均印字率ｘ［％］とすると、ｙ＝ｆ（ｘ）に設定して終了する（Ｓ２０６）。

ここでｙ＝ｆ（ｘ）は、現像容器内の現像剤量が平均印字率ｘに対して曲線的に減少するような値としている。ただし、これに限定されず、平均印字率ｘに対して現像剤量が段階的に減少するような値に設定しても良い。

つまり、トナー量に関する情報である平均印字率に基づいて、排出量変更壁を制御し排出される現像剤量を調整する。本実施例では、平均印字率が所定の閾値を超えるときは、超えないときに比べて現像容器内の現像剤量を多くなるように制御する。このような構成とすることで、本発明の課題である低印字率の画像の出力が続くときでも、トナーの凝集、外添剤の剥れといった問題やトナーやキャリアの劣化を抑制して濃度ムラやかぶりなどの画像不良を抑制することが出来る。また、高印字率の画像の出力が続くときでも、トナー帯電不足による画像不良を抑制することができる。

尚、現像剤調整壁は排出口の大きさを変えて、排出される現像剤量を可変とするものであっても良い。

１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ レーザースキャナ
４ 現像装置
４１ 現像容器
４１ａ 現像室
４１ｂ 攪拌室
４１ｃ 隔壁
４１ｄ 第一搬送スクリュー
４１ｅ 第二搬送スクリュー
４１ｆ 連通部
４１ｇ 連通部
４１ｍ マグネットローラ
４２ 現像ブレード
４３ａ 排出口
４３ｂ 排出量可変壁
４３ｃ 回転カム
４４ 現像スリーブ
４６ 補給口
１００ 画像形成装置

Claims (7)

1. 静電潜像を形成する像担持体と、
   トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、現像剤を担持搬送して静電潜像をトナー像とする現像剤担持体と、前記現像容器に設けられ前記現像容器内の現像剤を搬送して循環させる現像剤搬送手段と、前記現像容器内の現像剤を排出する排出口と、前記現像容器へトナーとキャリアを含む補給現像剤を補給する補給口と、を備える現像装置と、
   出力される画像のトナー量に関する情報を検出する検出手段と、を有する画像形成装置において、
   前記検出手段により検出された前記トナー量に関する情報が所定の閾値を超えないときは、超えるときに比べて前記排出口から排出される現像剤量が多くなるように前記現像剤搬送手段の搬送速度を切り替えて制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー量に関する情報が所定の閾値を超えないときは超えるときに比べて、前記現像剤搬送手段の搬送速度を速くすることで、前記現像容器に収容される現像剤量を少なくすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 静電潜像を形成する像担持体と、
   トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、現像剤を担持搬送して静電潜像をトナー像とする現像剤担持体と、前記現像容器に設けられ前記現像容器内の現像剤を搬送して循環させる現像剤搬送手段と、前記現像容器内の現像剤を排出する排出口と、前記現像容器へトナーとキャリアを含む補給現像剤を補給する補給口と、を備える現像装置と、
   出力される画像のトナー量に関する情報を検出する検出手段と、を有する画像形成装置において、
   前記排出口から排出される現像剤量を可変とする排出量可変部材と、前記検出手段により検出された前記トナー量に関する情報が所定の閾値を超えないときは、超えるときに比べて前記排出口から排出される現像剤量を少なくするように前記排出量可変部材を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記トナー量に関する情報が所定の閾値を超えないときは超えるときに比べて、前記現像容器に収容される現像剤量が多くなることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記排出量可変部材は、現像剤を循環させる位置の外にあることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
6. 前記トナー量に関する情報は、出力される画像信号のカウント値又は二以上の出力される画像信号の平均カウント値であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記トナー量に関する情報は、出力される画像の印字率又は二以上の出力される画像の平均印字率であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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