JP2013140273A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】層厚規制ブレード４６の上流側の現像剤規制領域４８における現像剤の滞留塊の成長を正確に把握して、現像剤の流動性を回復させる回復モードの実行頻度を減らす。
【解決手段】速度センサモジュール４９は、現像剤返し部材４７の傾斜面に配置されて、現像剤規制領域４８における現像剤の滞留状態を検出する。速度センサモジュール４９は、現像剤返し部材４７の透明窓を通じて外側から現像剤に照明光を照明し、照明された現像剤を、透明窓を通じて撮像して粒子の移動を検出する撮像型センサである。制御部４００は、速度センサモジュール４９の出力に基づいて、連続画像形成中に現像剤規制領域４８の現像剤が所定の滞留状態に達すると、連続画像形成を中断して、静電像の形成を伴わない帯状のトナー像を感光ドラム１に現像させる回復モードを実行して、現像剤の流動性を回復させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、現像容器内を循環する現像剤の流動性を回復させる処置を実行可能な画像形成装置、詳しくは、現像剤の流動性を回復させる処置の実行頻度を低下させても、確実にトナー飛散や現像ムラの発生を抑制できる画像形成装置に関する。

像担持体に形成された静電像を二成分現像方式の現像装置によりトナー像に現像し、現像されたトナー像を直接又は中間転写体を介して記録材に転写し、定着装置で加熱加圧して記録材に定着させる画像形成装置が広く用いられている。現像装置は、現像容器内で現像剤を攪拌しつつ循環させて現像剤中のトナーとキャリアを摩擦帯電させる。現像装置は、帯電した現像剤を現像剤担持体に担持させ、層厚規制部材で現像剤の層厚を規制して像担持体の静電像にトナーを供給する。そして、画像形成に伴って消費された量と等しい量のトナーが現像容器に補給されて、現像剤におけるトナーとキャリアの比率は一定に保たれる。

しかし、キャリアに比較してトナーは柔らかいため、現像容器内でトナーとキャリアを長時間攪拌し続けると、トナー粒子が摩耗したり、トナー粒子の表面状態が変化したりして、現像剤の流動性が低下する。現像容器内の現像剤の流動性が低下すると、現像剤の帯電性能が低下したり、トナーの帯電量のばらつきが大きくなったりして、現像ムラや現像剤担持体からのトナー飛散が発生し易くなると考えられている（特許文献１）。

このため、トナー消費量が少ない画像形成が長時間続くと、現像容器内でトナーとキャリアが攪拌し続ける平均時間が伸びて、現像剤の流動性が低下するため、現像容器内の現像剤の流動性を回復する処置が実行される（特許文献１、特許文献２）。

特許文献１では、現像剤担持体の駆動時間の累積値とトナー消費量の累積値から現像剤の流動性の低下（トナーの劣化度）を推定している。そして、現像剤の流動性の低下がある程度進むと、像担持体に露光を伴わないトナー帯を現像して大量のトナーを排出して新しいトナーへの入れ替えを図っている。現像容器に新しいトナーを補給することで、新しいトナーの割合を高めて現像剤の流動性を回復させている。

特許文献２では、現像装置の現像剤担持体や攪拌スクリューを駆動する駆動モータの負荷変動を検知して、現像剤の流動性の低下（トナーの劣化度）を推定している。そして、現像剤の流動性の低下が所定の低下状態に達すると、現像容器に新しいトナーを補給している。

特開２００８−１３９４００号公報 特開２００９−２２９８４０号公報

上述したように、現像容器内を循環する現像剤の流動性が低下すると、現像剤担持体からのトナー飛散が増えたり、現像ムラが増えたりする。この現象は、現像剤の流動性の低下に伴って、現像容器内を循環するトナーの摩擦機会のばらつきが大きくなるためと説明されていた（特許文献１）。しかし、後述するように、現像装置の現像容器の一部を透明にして、層厚規制部材の周辺の現像剤の挙動を観察したところ、別のメカニズムでトナー飛散が増えたり、現像ムラが増えたりしていることが判明した。

すなわち、現像装置の運転中、層厚規制部材の上流側の現像剤担持体と層厚規制部材と現像容器の天井部分（対向部）とに囲まれた現像剤規制領域には、現像剤が停滞して滞留塊が形成されていることが確認された。そして、現像剤の停滞領域が上流側に伸びて現像剤の滞留塊が成長すると、現像剤の滞留塊と現像剤担持体に連れ回る現像剤との境界にトナーリッチな帯状の領域が形成されていた。また、トナーリッチな帯状の領域が間欠的にちぎれて現像剤担持体に担持されることで、散発的なトナー飛散、現像ムラが発生していた。

そして、現像剤の滞留塊は、現像容器を循環する現像剤の流動性が低下すると成長するが、従来から行われている現像容器内の現像剤の流動性を回復させる各種の措置を行うことで縮小して、トナーリッチな帯状の領域を解消できることが判明した。

そこで、特許文献１、２に示されるように、現像容器を循環する現像剤の流動性を推定して、従来から行われている現像剤の流動性を回復させる措置を行う制御が提案された。

しかし、現像容器を循環する現像剤から離れた位置の現像剤規制領域に形成される現像剤の滞留塊の状態は、局所的な温度や周囲の現像剤の流動状態によって大きく変化する。

このため、現像容器を循環する現像剤の流動性からは、現像剤規制領域における実際の現像剤の滞留塊の状態を正確に判別できない。ましてや、特許文献１、２に示される累積画像形成枚数からの推定や現像装置の駆動トルク変化からの推定では、実際の現像剤規制領域における現像剤の滞留塊の状態をほとんど判別できない。

そのため、現像容器を循環する現像剤の流動性を直接検知した場合でも、大きな安全率を設定して、わずかでも現像剤の流動性が低下する兆しが認められると、直ちに現像剤の流動性を回復させる処置を実行しなくてはならなくなる。そして、このような処置を挟むと、画像形成装置のダウンタイムが増えて、装置の総合的な生産性が大きく低下する。また、現像剤の流動性を回復させる処置として、帯トナー像の現像による古いトナーの強制消費を実行すると、トナー消費量が増えて、画像形成装置の運転コストが上昇する。

本発明は、層厚規制部材の上流側の現像剤規制領域における現像剤の滞留塊の成長を正確に把握して、画像不良やトナー飛散を確実に防止しつつ、現像剤の流動性を回復させる処置の実行頻度を減らせる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、トナー像を担持して回転する像担持体と、トナーとキャリアを有する現像剤が循環する現像容器と、前記現像容器から供給された現像剤を担持して回転して前記像担持体にトナー像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、前記層厚規制部材に隣接した上流側で前記現像剤担持体の周面に対向する対向部と、前記対向部に配置されて、前記対向部と前記現像剤担持体と前記層厚規制部材とに囲まれた現像剤規制領域における現像剤の滞留状態を検出する検出手段と、前記検出手段の出力に基づいて、連続画像形成中に前記現像剤規制領域の現像剤が所定の滞留状態に達すると、少なくとも前記現像剤規制領域の現像剤の流動性を回復させる回復モードを実行させる制御手段とを備えるものである。

本発明の画像形成装置では、対向部に検出手段を配置して、層厚規制部材に隣接した上流側の現像剤規制領域における現像剤の流動性を直接に検出するので、現像剤規制領域における現像剤の滞留塊の消長及び成長状態を正確に把握できる。したがって、現像剤規制領域における現像剤の滞留塊の成長に合せた適正なタイミングで現像剤の流動性を回復させる処置を実行できる。現像容器内の現像剤の流動性の変化に囚われることなく、現像剤規制領域における現像剤の滞留塊に起因する散発的なトナー飛散や現像ムラの発生を正確に予測できる。現像剤規制領域における現像剤の滞留塊が未発達の状態で不必要な現像剤の流動性を回復させる処置を実行しなくて済む。

したがって、層厚規制部材の上流側の現像剤規制領域における現像剤の滞留塊の成長を正確に把握して、画像不良やトナー飛散を確実に防止しつつ、現像剤の流動性を回復させる処置の実行頻度を減らせる。

画像形成装置の構成の説明図である。 画像形成部の構成の説明図である。 実施例１における現像装置の構成の説明図である。 画像形成装置の制御系のブロック図である。 速度センサモジュールの構成の説明図である。 速度センサモジュールによる現像剤粒子の速度測定の説明図である。 現像装置の現像剤溜まり部近傍の拡大図である。 現像剤溜まり部の現像剤速度とトナー凝集度との関係の説明図である。 現像剤溜まり部の現像剤速度と画像比率との関係の説明図である。 現像剤の劣化に伴う速度センサモジュールの出力の変化の説明図である。 実施例１の回復モード制御のフローチャートである。 実施例１における現像装置の構成の説明図である。 実施例１の回復モード制御のフローチャートである。 実施例１における現像装置の構成の説明図である。 実施例１の回復モード制御のフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、層厚規制部材の上流側で現像剤の流動性を直接検出する限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

従って、現像装置は、現像室と攪拌室とを水平に配列した横攪拌型には限定されず現像室と攪拌室とを縦又は斜めに配列した縦攪拌型でも実施できる。画像形成装置は、フルカラー／モノクロ、１ドラム型／タンデム型、直接転写方式／記録材搬送方式／中間転写方式、像担持体の種類、帯電方式、露光方式、転写方式、定着方式によらず実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図２は画像形成部の構成の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト５１に沿って画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１００は、ブラック単色の画像など、所望の単色又は４色のうちいくつかの色用の画像形成部を用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することも可能である。

画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト５１に転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト５１に転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＢｋでは、それぞれ感光ドラム１Ｃ、１Ｂｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト５１に転写される。

中間転写ベルト５１に転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。分離ローラ５６は、記録材カセット５５から引き出した記録材Ｓを１枚ずつに分離して、レジストローラ５７へ送り出す。レジストローラ５７は、中間転写ベルト５１のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｓを二次転写部Ｔ２へ送り込む。四色のトナー像を二次転写された記録材Ｓは、定着装置６で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、機体外部へ排出される。

中間転写ベルト５１は、テンションローラ１５３、対向ローラ５２、及び駆動ローラ５４に掛け渡して支持され、駆動ローラ５４に駆動されて矢印Ｒ２方向に回転する。二次転写部Ｔ２は、対向ローラ５２に支持された中間転写ベルト５１に二次転写ローラ５３を当接して構成される。二次転写ローラ５３に直流電圧が印加されることで、中間転写ベルト５１に担持されたトナー像は、二次転写部Ｔ２を搬送される記録材Ｓへ二次転写される。ベルトクリーニング装置５９は、中間転写ベルト５１にクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト５１に付着した転写残トナーを回収する。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、図２を参照して、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋの区別を表す符号末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを除いた符号を用いて、一般的な画像形成部Ｐとして説明する。

図２に示すように、画像形成部Ｐは、感光ドラム１を囲んで、コロナ帯電器２、露光装置３、電位センサ２Ｓ、現像装置４、転写ローラ５、ドラムクリーニング装置７、帯電前露光装置７Ｌを配置している。感光ドラム１は、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層が形成されており、所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。

コロナ帯電器２は、コロナ放電に伴う荷電粒子を感光ドラム１に照射して感光ドラム１を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。露光装置３は、各色の分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１の表面に画像の静電像を書き込む。現像装置４は、トナーを感光ドラム１に供給して静電像をトナー像に現像する。

転写ローラ５は、中間転写ベルト５１を押圧して、感光ドラム１と中間転写ベルト５１との間にトナー像の転写部Ｔ１を形成する。転写ローラ５に直流電圧が印加されることにより、感光ドラム１に担持されたトナー像が、中間転写ベルト５１へ移転する。ドラムクリーニング装置７は、感光ドラム１にクリーニングブレードを摺擦させて、転写部Ｔ１を通過した感光ドラム１の表面に付着した転写残トナーを回収する。帯電前露光装置７Ｌは、感光ドラム１に残留した静電像を全面露光によって消去する。

＜現像装置＞
図３は現像装置の構成の説明図である。図３中、（ａ）は軸垂直方向断面、（ｂ）は水平断面である。

図３の（ａ）に示すように、像担持体の一例である感光ドラム１は、トナー像を担持して回転する。現像容器４１は、トナーとキャリアを有する現像剤を循環させる。現像剤担持体の一例である現像スリーブ４４は、現像容器４１から供給された現像剤を担持して回転して感光ドラム１にトナー像を現像する。層厚規制部材の一例である層厚規制ブレード４６は、現像スリーブ４４に担持される現像剤の層厚を規制する。

現像装置４の現像容器４１には、現像剤として非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを含む二成分現像剤が充填されている。フルカラー画像形成装置においては、トナーに磁性体を含ませなくてもよいため、色味が良好であるなどの理由から二成分現像剤が広く用いられている。

現像容器４１の感光ドラム１に対向する位置には、開口部が形成され、開口部に、非磁性材料にて作製された現像スリーブ４４が回転可能に配置されている。現像スリーブ４４の内側には、非回転に固定されたマグネットロール４５が配置される。マグネットロール４５は、磁界を発生して、キャリアを磁気的に引き付けて、現像スリーブ４４の表面に現像剤を担持させる。マグネットロール４５は、三極以上の構成からなる。

図３の（ｂ）に示すように、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は、隔壁４１ｃによって現像室４１ａと攪拌室４１ｂとに分けられている。現像室４１ａ内には現像スクリュー４２が配置され、攪拌室４１ｂ内には攪拌スクリュー４３が配置されている。

隔壁４１ｃの長手方向端部には、現像室４１ａと攪拌室４１ｂの間で現像剤を受け渡す受け渡し部４１ｅ、４１ｆが設けられている。現像スクリュー４２及び攪拌スクリュー４３は、現像剤を攪拌しながら搬送して現像容器４１内を循環させる。現像剤は、現像室４１ａを現像スクリュー４２によって搬送されて、受け渡し部４１ｅを通じて攪拌室４１ｂへ流れ込み、攪拌室４１ｂを攪拌スクリュー４３によって搬送されて、受け渡し部４１ｆを通じて現像室４１ａへ流れ込む。

図３の（ａ）に示すように、マグネットロール４５によって、現像装置４内の現像剤が現像スリーブ４４に担持され、搬送されて、感光ドラム１に形成された静電像を現像してトナー像となす。現像スクリュー４２で撹拌された現像剤は、汲み上げのための搬送用磁極Ｎ２の磁力で現像スリーブ４４の表面に拘束され、現像スリーブ４４の回転に伴って現像剤溜まり部４８へ搬送される。搬送用磁極Ｓ２は、安定して現像剤を拘束するために、ある一定以上の磁束密度を有する。搬送用磁極Ｓ２は、現像剤を十分に拘束して、磁気穂を形成しつつ層厚規制ブレード４６との対向部へ搬送する。

層厚規制ブレード４６は、現像スリーブ４４に担持された現像剤の層厚を規制する。磁性板材のような層厚規制ブレード４６で磁気穂が穂切りされることにより現像剤の層厚が適正化される。現像剤は、搬送用磁極Ｎ１で搬送され、感光ドラム１との対向部まで搬送され、現像極Ｓ１で現像に供される。

現像極Ｓ１へ搬送された現像剤は、磁気穂を形成して磁気穂の先端を感光ドラム１に摺擦させる。電源回路Ｄ４４は、直流電圧Ｖｄｃに交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ４４に印加する。露光を受けて放電した感光ドラム１の明部電位ＶＬと現像スリーブ４４に印加される直流電圧Ｖｄｃの差電位である現像コントラストＶｃｏｎｔに応じた量のトナーが磁気穂から感光ドラム１へ移転して、静電像がトナー像に現像される。

＜現像剤＞
トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は５μｍ以上、８μｍ以下が好ましい。ここでは、体積平均粒径は７．０μｍであった。

キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアは、体積平均粒径が２０〜５０μｍ、好ましくは３０〜４０μｍであり、抵抗率が１０^７Ωｃｍ以上、好ましくは１×１０^８Ωｃｍ以上である。ここでは、体積平均粒径が４０μｍ、抵抗率が５×１０^７Ωｃｍ、磁化量が２６０ｅｍｕ／ｃｃの磁性フェライトキャリアを用いた。

トナーの体積平均粒径は、以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）、個数平均分布、体積平均分布を出力するためのインターフェース（日科機製）、及びＣＸ−Ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン製）を使用した。

トナーの体積平均粒径の測定方法は以下に示す通りである。電解水溶液として、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を使用した。電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加えた。

試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器を用いて約１〜３分間の分散処理を行なった。その後、上記のコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求めた。求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得た。

キャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いて測定した。片方の電極に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。

＜現像剤補給装置＞
図４は画像形成装置の制御系のブロック図である。図３を参照して図４に示すように、制御部４００は、画像形成に伴ってトナーが消費されると、消費されたトナー量に応じた分量の補給用現像剤を現像剤補給装置２０から現像装置４へ補給させる。

制御部４００の入力側には、ビデオカウンタ３０１、ページカウンタ３０２、パッチセンサ３０３、積算駆動時間タイマー３０４、インダクタンスセンサ（トナー濃度センサ）３９、速度センサモジュール４９がそれぞれ接続されている。画像処理装置３００は、画像形成装置１００への入力画像情報信号から画像濃度信号を生成する。ビデオカウンタ３０１は、出力画像１枚ごとの画像濃度信号の積算値を算出して、画像濃度信号を画像毎に積算したビデオカウント数を出力する。

１枚の出力画像について積算されたビデオカウント数は、１枚の出力画像を形成するために現像装置４で消費されるトナー量に対応している。ビデオカウント数は、現像剤補給装置２０から現像装置４へ現像剤を補給する現像剤補給制御（ビデオカウントＡＴＲ）に使用される。

補給スクリュー駆動回路６０１は、現像剤補給装置２０でトナー補給を行う補給スクリュー３７の駆動モータ３８を作動させる。制御部４００は、補給スクリュー駆動回路６０１を制御して、１枚の出力画像に消費するトナー量とほぼ同量のトナーを、１枚の出力画像の形成中に、現像剤補給装置２０から現像装置４に対して補給させる。

＜画像濃度制御＞
パッチ画像濃度センサ３０３は、所定の静電像を現像した感光ドラム１上のパッチ画像に赤外光を照射して反射光を検出する光学式センサである。

制御部４００は、パッチ画像濃度センサ３０３の出力から求めたパッチ画像のトナー載り量が所定のトナー載り量（すなわち所定の画像濃度）に近付くように、現像剤補給装置２０を制御する（パッチ検ＡＴＲ）。

現像剤の単位重量に占めるトナーの重量比率であるトナー濃度を上下数％の範囲で変化させてトナー帯電量を調整することにより、所定の静電像に現像されるパッチ画像のトナー載り量を所定値に誘導する。

インダクタンスセンサ３９は、現像装置４中の現像剤のトナー濃度を測定するものである。インダクタンスセンサ３９は、現像剤の透磁率に応じた出力を発生する。

制御部４００は、インダクタンスセンサ３９の出力に基づいて現像剤のトナー濃度を監視し、上記のパッチ画像を用いた画像濃度制御でトナー濃度が所定範囲（６％〜１０％）を逸脱しないようにする。

ページカウンタ３０２は、画像形成装置１００の出力画像の出力枚数を積算する。積算駆動時間タイマー３０４は、現像装置４が画像形成を行うために現像剤を攪拌した（＝現像スリーブ４４を回転させた）時間の積算を行う。

現像モータ駆動回路６０２は、現像装置４を駆動する。ドラム駆動回路６０６は、感光ドラム１を駆動させる。露光制御回路６０３は、感光ドラム１に静電像を形成するためのレーザービームの露光強度を決めて露光装置３を制御する。

電源回路Ｄ４４は、現像時の現像スリーブ４４−感光ドラム１間に電圧を印加する。電源回路Ｄ２は、静電センサ（２Ｓ：図２）の出力に基づいてコロナ帯電器２への印加電圧を調整して感光ドラム１表面を所定の暗部電位ＶＤに帯電させる。

現像装置４中の現像剤のトナー濃度の制御はトナーの補給方法と関係がある。現像剤補給装置２０によるトナーの補給は、主に算出されたビデオカウント数に基づき補給量を調整される。また、現像剤補給装置２０によるトナーの補給量は、現像装置４中の現像剤のトナー濃度も考慮して実施される。

具体的には、制御部４００は、現像剤のトナー濃度が上がり過ぎず、下がり過ぎないために、インダクタンスセンサ３９の出力に基づいてトナーの補給量にリミットをかける。ビデオカウンタ３０１は、画像処理装置３００からの画像信号を画像毎に積算し、ビデオカウント数を算出する。制御部４００は、ビデオカウント数に対応する分だけ、現像剤補給装置２０の補給スクリュー３７の駆動モータ３８を作動させて、現像装置４へトナーを補給する（ビデオカウントＡＴＲ）。これにより、現像剤の単位重量に占めるトナーの重量比であるトナー濃度は、理論上一定に保たれる。

しかし、実際には、補給スクリュー３７によるトナー補給量は、トナーの流動性、雰囲気環境によって変動する。そのため、トナー濃度ＴＤに対して上限値ＴＤｕｐｐｅｒ１を持たせ、トナー濃度ＴＤが上限値ＴＤｕｐｐｅｒ１を超えないように制御する。トナー濃度ＴＤが上限値ＴＤｕｐｐｅｒ１を超えている時にはトナーの補給を打ち切る。

＜トナー排出制御＞
図３の（ａ）に示すように、画像形成装置１００において、現像容器４１内のトナーがしばらく使用されない場合、あるいは使用されてもトナー像形成のためのトナー消費量が少ない場合、トナーが現像容器４１内に滞留している時間が長くなる。そのため、現像容器４１内のトナーの帯電性能が低下する等、トナーの劣化が進行して、その後に形成される出力画像の品質が低下することがある。

トナー劣化が非常に進行すると、現像容器４１内の現像剤の流動性が低下する。そして、トナーの劣化が非常に進行して流動性が大きく失われると、キャリアに対するトナーの非静電的付着力の増加と電気的特性の変動が起きる。そのため、出力画像の濃度薄、現像スリーブ４４からのトナー飛散の付着、白地かぶり画像といった画像品位を低下させる現象が発生し易くなる。

そのため、従来から、現像容器内のトナーがしばらく使用されない場合、もしくは使用されてもトナー像形成のためのトナー消費量が少ない場合には、記録材への画像形成を一時停止して、現像容器内のトナーの一部を新しいトナーに入れ替えている。

図２に示すように、回復モードでは、連続画像形成を中断して、静電像の形成を伴わない帯状のトナー像を感光ドラム１に現像させていた。感光ドラム１の帯電電位を下げた部分を帯状に形成して現像スリーブ４４との間に現像コントラストを確保して帯トナー像を形成し、転写部Ｔ１を通過させてドラムクリーニング装置７で回収する。そして、感光ドラム１へ排出した量のトナーを現像剤補給装置２０から補給していた。

感光ドラムに廃棄トナーパターンの静電像を形成してベタ画像のような廃棄トナー像を現像して、現像装置から廃棄トナーとしてある程度吐き出させていた。そのように形成された廃棄トナー像をさらに中間転写ベルトへ転写してベルトクリーニング装置で回収する場合もあった。

特許文献１では、現像装置の駆動時間の累積値とトナー消費量の累積値からトナー劣化度を算出して、トナー劣化度を監視し、劣化度が限界値を超えたときに廃棄トナー像による強制排出を行っている。特許文献２には、現像装置の駆動負荷測定装置による測定値に基づいて、トナー劣化度を判定し、判定結果に基づいて現像材補給装置から現像容器に新品の現像剤を補給している。

しかし、画像形成装置のランニングコストを低減させるという観点からは、トナー吐き出し制御の回数を低減し、トナー消費量を減らすことが必要とされている。特許文献１では、トナー劣化度を簡易な構成で推定することができるという点でメリットがある一方、現像剤のトナー劣化度を直接測定しているわけではないために、実際にはトナー劣化の程度が基準よりも良い場合にも、強制排出が行われてしまう。トナーの劣化は、雰囲気温度や湿度の履歴、画像形成装置本体の動作インターバル、出力画像パターン等にも影響を受けるため、現像装置の駆動時間に基づく予測よりもトナー劣化度が良いという状況が起こりえる。

また、特許文献２では、現像装置の駆動負荷を測定しており、現像剤にかかる力の測定を介してトナー劣化度を直接検知することができるという点で優れている。しかし、測定した現像装置の駆動負荷はトナー劣化度のみならず、その瞬間におけるトナー濃度や、トナー吸水率、現像スリーブへ付着した現像剤の量すなわち現像剤担持量、といった各種の状態にも影響を受ける。そのため、測定した現像装置の駆動負荷から常に正しいトナー劣化度を求められるわけではない。

そこで、画像形成装置１００では、現像装置４内のトナー劣化に関わる課題に関して、不要な強制排出の回数を低減することで、長時間の運転においても画像不良が少なく高品位な画像を出力することのできる画像形成装置を安価に提供する。そのため、画像形成装置１００では、層厚規制ブレード４６の上流側に速度センサモジュール４９を配置して直接的に現像剤中のトナー劣化度を測定している。

＜速度センサモジュール＞
図５は速度センサモジュールの構成の説明図である。図６は速度センサモジュールによる現像剤粒子の速度測定の説明図である。

図３の（ａ）に示すように、対向部の一例である現像剤返し部材４７は、層厚規制ブレード４６に隣接した上流側で現像スリーブ４４の周面に対向する。現像剤返し部材４７の斜面に透明窓（４９０２）が配置される。

層厚規制ブレード４６の上流側でせき止められる現像剤の量は、現像剤返し部材４７で規制される。現像剤は、流動性が高い状態では、現像剤返し部材４７の表面を沿うように搬送されていく。速度センサモジュール４９は、現像装置４内の現像剤返し部材４７の表面における現像剤の速度を検知する。

図５に示すように、速度センサモジュール４９は、パーソナルコンピュータの入力素子である光学マウスのセンサ部分として市販されているＡＶＡＧＯ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社の製品（型番ＡＤＮＳ−２０５１）を採用している。速度センサモジュール４９は、現像剤の流速を測定する用途のものではないが、量産品であるため、高精度、高信頼性、低コストである。

速度センサモジュール４９の下面は透明窓に形成され、透明窓の面を現像剤返し部材４７の現像スリーブ４４対向面高さに一致させてある。このため、レンズモジュール４９０２等に妨げられることなく、現像剤が滑らかに搬送される。

速度センサモジュール４９の下面は厚さ５０μｍのＰＦＡ樹脂シートで覆って、レンズモジュール４９０２に現像剤が付着してしまうことを防いでいる。レンズモジュール４９０２の表面処理としては、フッ素樹脂系の透明シート以外に、フッ素樹脂系のコーティングを用いてもよい。

ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）４９０１は、赤色光の照明素子である。レンズモジュール４９０２は、プリズムとレンズを一体化した非球面レンズ素子である。レンズモジュール４９０２は、ＬＥＤ４９０１からの照明光を被測定物まで導き、被測定物からの反射光を半導体画像センサ４９０３上に結像させる機能を持つ。

半導体画像センサ４９０３は、ＣＣＤ方式やＣＭＯＳ方式など各種の方式を採用できる。ここでは、ＣＭＯＳ方式の半導体画像センサを用いており、１６×１６ピクセルの画像データをフレームレート１５００ｆｐｓ（Ｆｒａｍｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）で取得することができる。

ＰＩＶ処理装置４９０４は、半導体画像センサ４９０３で得られた画像データに対してＰＩＶ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｉｍａｇｅ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）演算を行うことで、被写体表面の移動速度を算出し出力する。

ＰＩＶ処理装置４９０４は、測定原理として、相互相関係数法と呼ばれるＰＩＶ処理手法を用いて被写体表面の移動速度を算出して、現像剤の移動速度を求める。

図６に示すように、微小時間ΔＴだけ異なる２時刻の可視化画像である第１画像及び第２画像がデジタル画像として撮影される。ＰＩＶ処理装置４９０４は、先の時刻Ｔに取得した第１画像中の検査領域Ｎｓの輝度値パターンが、次の時刻Ｔ＋ΔＴに取得した第２画像中のどの位置に移動したかを相互相関係数を指標として調べる。

いま、２種類の２次元信号ｆ（Ｘ，Ｙ） 、ｇ（Ｘ，Ｙ）を用いて、相互相関係数は次のように計算される。原関数ｆ（Ｘ，Ｙ）とｇ（Ｘ＋ΔＸ，Ｙ＋ΔＹ）から相互相関係数Ｃ_ｆｇ（ΔＸ，ΔＹ）を算出するには式（１）の計算を行う。ここで、検査領域サイズをＮ×Ｎ［ｐｉｘｅｌ］とする。

相互相関係数法では、式（１）を用いて、輝度値パターンの移動量を検出する。

まず、最初に、第１画像における任意の点Ａを中心とするＮ×Ｎ［ｐｉｘｅｌ］の検査領域ｆを設定する。次に、第２画像の中に同じ位置Ａを中心とするＮｓ×Ｎｓ［ｐｉｘｅｌ］の領域を探査領域（Ｓｅａｒｃｈ Ｒｅｇｉｏｎ）として設ける。

そして、探査領域内に中心をもつ候補領域ｇの中で第１画像に設定した検査領域の輝度値パターンと最も類似した領域を探す。すなわち、式（１）で示した相互相関の最も高い値を持つ領域が求まる。このようにしてΔＴ秒間における設定測定点の移動量が求まるため、現像剤の速度を求めることができる。

相互相関係数法では、得られた画像中の複数の設定計測点における速度を求めることができる。

ここでは、相互相関係数法を採用して、得られた複数の速度の中から代表値として平均値を採用した。しかし、被写体表面の撮影画像から移動速度を算出する方法としては、ＦＦＴ相互相関法、輝度差累積法などの解析手法を採用してもよい。相互相関係数法においても、メジアン値、モード値等、各種演算処理をおこなうことでより精度の高い代表値を得ることもできる。

また、現像装置４の現像剤返し部材４７に備えられる現像剤速度検知手段としては、速度センサモジュール４９には限らず、レーザードップラー流速計（ＬＤＶ）をはじめとする各種の速度検知手段を採用することが可能である。

＜現像剤規制領域における現像剤の挙動＞
図７は現像装置の現像剤溜まり部近傍の拡大図である。図７に示すように、現像スリーブ４４近傍の現像剤溜まり部４８において、層厚規制ブレード４６で現像剤の流れがせき止められるが、現像剤は、おおよそ現像スリーブ４４の回転方向に追従して搬送される。

現像剤返し部材４７を透明ガラス板に置き換えて、トナーが劣化していない場合から現像剤の空運転を実行して意図的にトナーの劣化を進行させて、トナーの劣化の各段階で現像剤溜まり部４８の現像剤の流動状態を詳細に目視観察した。

その結果、新品の現像剤で、トナーが劣化していない場合、現像剤溜まり部４８において、層厚規制ブレード４６近傍は、現像剤の速度が遅い部分であり、それよりスリーブ回転の上流側では現像剤の速度が速い部分となっていた。これに対して、現像装置４の空運転を継続して意図的にトナーを劣化させた場合、現像剤溜まり部４８では時間経過ととともに全体的に現像剤の速度が低下する。加えて、図中に濃く示した現像剤の速度が遅い領域がさらに現像スリーブ４４の回転方向の上流側に広がり、それに応じて現像剤の速度が速い部分は減少していく。

ちなみに、図７において、現像剤の速度が遅い濃い部分と現像剤の速度が速い薄い部分とは、はっきりと分かれているように示されるが、実際は、濃い部分と薄い部分の境界では速度はなだらかに変化している。現像剤溜まり部４８において、層厚規制ブレード４６で現像剤の流れがせき止められる部分と、現像スリーブ４４の回転速度に追従して、ほぼ同等の速度で現像剤が搬送される部分とに分けられ、その境界部でせん断面が生じる。そして、このせん断面での流れの差によると思われるトナーの遊離が生じ、結果として、柔らかいトナー層が発生していた。このトナー層が成長すると、層厚規制ブレード４６と現像スリーブ４４のギャップが実質的に狭くなる。これにより、トナー層が成長したところは、他のところに比べて、現像スリーブ４４上の現像剤のコート量が少なくなり、出力画像に濃度薄の搬送方向のストライプが形成されていた。

トナー劣化が進行すると、現像剤の流動性が低下して、現像剤溜まり部４８の層厚規制ブレード４６で現像剤の流れがせき止められる部分の近傍でせん断面が生じる。せん断面での流れ速度の差による現像剤の摩擦によってトナーの遊離が生じ、結果として柔らかいトナー層が発生する。柔らかいトナー層が成長すると、トナー層が成長したところは、他のところに比べて、現像スリーブ４４上の現像剤のコート量が少なくなり、出力画像において、トナー層が成長したところの一部分が濃度薄になる。

＜実験１＞
図８は現像剤溜まり部の現像剤速度とトナー凝集度との関係の説明図である。

トナー劣化度は、トナー凝集度と強い相関があることが知られている。トナーが劣化するという一現象は、トナー表面の外添剤が剥がれたり、トナー内部に外添剤が埋め込まれるなどの現象が含まれ、これらによってトナー凝集度が大きくなる。

劣化したトナーは、付着力が強いため、現像特性に悪影響をもたらすのみならず、現像装置の中でトナー凝集塊が発生し易くなって、突発的な画像濃度ムラに繋がりやすい。

そこで、トナーが劣化する過程の各段階で現像装置から現像剤を取り出してトナー凝集度を測定し、速度センサモジュール４９で求めた現像剤溜まり部４８の現像剤の流動速度とトナー凝集度の相関関係を調べた。トナー凝集度の測定のために、劣化した現像剤からトナーのみを分離し、トナーのみの凝集度を測定した。

トナー凝集度は、パウダーテスター（ホソカワミクロン（株））を用いて測定した。パウダーテスターに上から６０ｍｅｓｈ、１００ｍｅｓｈ、２００ｍｅｓｈ、の順でフルイを３段重ねてセットした。そして、秤取した試料５ｇを静かにフルイの上にのせ、電圧１７Ｖで振動を１５秒間与え、各フルイ上に残ったトナーの重さを測定し、下式に従ってトナー凝集度を算出した。

ここで、上段のメッシュ上のトナー量をＴ、中段のメッシュ上のトナー量をＣ、下段のメッシュ上のトナー量をＢとする。このとき、Ｘ＝Ｔ／５×１００、Ｙ＝Ｃ／５×１００×０．６、Ｚ＝Ｂ／５×１００×０．２とすると、トナー凝集度（％）は、式（２）で表される。
凝集度（％）＝Ｘ＋Ｙ＋Ｚ ・・・（２）

図８に示すように、トナーの劣化が進行するほど、速度センサモジュール４９で測定した現像剤溜まり部４８の現像剤速度が低下して、トナー凝集度が高くなる。新品の現像剤ではトナー凝集度２０％であり、画像形成装置内における現像剤の速度は１０ｍｍ／ｓｅｃであった。

＜実験２＞
図９は現像剤溜まり部の現像剤速度と画像比率との関係の説明図である。図１０は現像剤の劣化に伴う速度センサモジュールの出力の変化の説明図である。

連続画像形成を行った場合、トナー劣化度は連続画像形成された画像の画像比率に応じて変化することが知られている。画像比率は、トナー像が転写されうる記録材の全面積に対して、画像が占める面積の割合を算出することによって得られる。

画像の画像比率が低いほど、トナーが現像装置４内に停滞して攪拌を受ける時間が長くなるからである。出力物の画像比率が低いと、トナーの外添剤が遊離し易く、結果としてトナー凝集度が高くなる。

ビデオカウンタ３０１は、画像処理装置３００からの画像信号を画像毎に積算してビデオカウント数を算出している。制御部４００は、ビデオカウンタ３０１の出力に基づいて、各画像形成された記録材に対する画像の量を算出して、出力物の画像比率を求めている。

そこで、速度センサモジュール４９で測定した現像剤溜まり部４８の現像剤速度と画像比率との関係を、出力物の画像比率を４０％、２０％、５％、１％に固定して、それぞれＡ４サイズにて連続３００枚を画像形成し後に測定した。

図９に示すように、画像比率を低くしてトナー凝集度が高くなる条件では、速度センサモジュール４９で測定した現像剤溜まり部４８の現像剤の平均速度が低下していくことが確認された。

画像比率が４０％及び２０％の場合は、速度センサモジュール４９で測定した現像剤溜まり部４８の現像剤速度の低下は認められなかった。しかし、画像比率が５％、１％の場合は、速度センサモジュール４９で測定した現像剤溜まり部４８の現像剤速度の低下が認められた。

次に、トナーが劣化していないと考えられる画像比率２０％の場合と、トナーが劣化していると考えられる画像比率５％の場合とで、速度センサモジュール４９の出力を比較した。

図１０に示すように、画像比率２０％の場合、現像剤の流動性が高いため、速度センサモジュール４９で測定した現像剤溜まり部４８の現像剤速度は相対的に高く安定している。しかし、画像比率５％の場合、画像比率２０％に比較して現像剤速度が低下するのみならず、速度センサモジュール４９で測定した現像剤溜まり部４８の現像剤速度は、スティックスリップ現象のように低下と回復を繰り返す。トナーの劣化がさらに進行すると、最終的には現像剤溜まり部４８の現像剤速度は０となり、停止してしまう。

＜実験３＞
現像容器４１に充填する現像剤のトナー濃度を異ならせてトナー劣化度の進行度合いを比較した。その結果、トナー劣化度の進行度合いは、現像装置４内の現像剤のトナー濃度によっても影響を受けることが判明した。現像剤のトナー濃度が高い場合には、トナー劣化度はより悪化して層厚規制ブレード４６の上流側にトナー層が成長し易くなる。同一の空運転時間でも、現像剤のトナー濃度が低い場合にはトナー劣化度が軽減されて層厚規制ブレード４６の上流側にトナー層が成長しにくい。

＜実施例１＞
図１１は実施例１の回復モード制御のフローチャートである。実施例１では、上記の実験１、２の実験結果に基づいて、速度センサモジュール４９で測定した現像剤溜まり部４８の現像剤速度が所定水準に低下すると、回復モードを実行して現像剤規制領域（現像剤溜まり部）４８の現像剤の流動性を回復させる。

図３の（ａ）に示すように、対向部の一例である現像剤返し部材４７は、層厚規制ブレード４６に隣接した上流側で現像スリーブ４４の周面に対向する。現像剤返し部材４７の斜面に透明窓（４９０２）が配置される。透明窓（４９０２）の現像剤に接する面にフッ素を含む透明樹脂層が形成される。

検出手段の一例である速度センサモジュール４９は、現像剤返し部材４７に配置されて、現像剤返し部材４７と現像スリーブ４４と層厚規制ブレード４６とに囲まれた現像剤規制領域４８における現像剤の滞留状態を検出する。速度センサモジュール４９は、透明窓を通じて光学的に現像剤の流動状態を検出する。速度センサモジュール４９は、現像剤返し部材４７の透明窓を通じて外側から現像剤に照明光を照明し、照明された現像剤を透明窓を通じて撮像して粒子の移動を検出する撮像型センサである。

制御手段の一例である制御部４００は、速度センサモジュール４９の出力に基づいて、連続画像形成中に現像剤規制領域４８の現像剤が所定の滞留状態に達すると、少なくとも現像剤規制領域４８の現像剤の流動性を回復させる回復モードの処置を実行させる。回復モードでは、連続画像形成を中断して、現像スリーブ４４によって感光ドラム１の回転軸線方向に沿った帯状のトナー像を現像させるとともに、帯状のトナー像による消費量に対応する量のトナーを現像剤補給装置２０から現像容器４１に補給する。

図７に示すように、現像剤返し部材４７の面には、速度センサモジュール４９が備えられて、搬送される現像剤の速度を検知する。速度センサモジュール４９は、現像剤返し部材４７に備えられているが、ここは、上述したように、現像装置４内のトナー劣化に対して敏感に現像剤速度が変化するところである。そのため、この部分の現像剤の速度を測定することで、トナー劣化度を検知することができる。

図４を参照して図１１に示すように、制御部４００は、現像装置４内のトナーが劣化した場合にトナー吐き出し処理を実施する。トナー吐き出し処理は、劣化したトナーを保持している現像装置４が感光ドラム１上に廃棄トナーパターンを形成して劣化したトナーを排出する処理である。

制御部４００は、通常の画像形成ジョブがスタートした後（Ｓ００１）、現像スリーブ４４の回転が行われている最中に、現像剤速度Ｖを測定する（Ｓ００２）。

制御部４００は、画像形成ジョブが終了した後（Ｓ００３）、平均現像剤速度Ｖが閾値Ｖｔｈ１よりも小さいかどうかを判断する（Ｓ００４）。平均現像剤速度Ｖが閾値Ｖｔｈ１よりも大きかった場合（Ｓ００４のＮＯ）、画像形成ジョブを終了する。

制御部４００は、平均現像剤速度Ｖが閾値Ｖｔｈ１よりも小さかった場合（Ｓ００４のＹＥＳ）、画像形成ジョブの終了後の後回転時に吐き出し動作を実施する（Ｓ００５）。１回の吐き出し動作においては、感光ドラム１にＡ４サイズで画像比率２０％分の静電像を露光装置３により書き込み、現像装置４により現像して劣化したトナーを感光ドラム１に排出する。排出した量の新品トナーが現像剤補給装置２０から補給されて、現像剤速度Ｖが回復する。

制御部４００は、吐き出し処理を終了して（Ｓ００６）、次の画像形成ジョブに入る。

実施例１の回復モード制御によれば、トナー劣化に起因する画像品位の低下に対して、ランニングコストを増加させることなく防ぐことができる。現像装置４に速度センサモジュール４９を備えてトナー劣化度を検知することにより、ランニングコストを抑えながらも長時間の画像形成において画像不良が少なくかつ高品位な画像を出力することができる。

なお、回復モードにおけるトナー像の形成は、露光を伴わないものでもよい。上述したように、回復モードでは、連続画像形成を中断して、静電像の形成を伴わない帯状のトナー像を感光ドラム１に現像させてもよい。

＜実施例２＞
図１２は実施例１における現像装置の構成の説明図である。図１３は実施例１の回復モード制御のフローチャートである。

図１２に示すように、現像装置４Ｂは、層厚規制ブレード４６にバイブレータ５０が付設される以外は図３の現像装置４と同一に構成される。このため、図１２中、図３の（ａ）と共通する構成には共通の符号を付して重複する説明を省略する。

バイブレータ５０は、層厚規制部材の一例である層厚規制ブレード４６を加振する。制御部４００は、回復モードでは、連続画像形成を中断して、バイブレータ５０を作動させる。バイブレータ５０は、偏心荷重を回転子に設けたモータを利用した振動モータや、ソレノイド型等のものが利用できる。実施例２では振動モータを用いた。

図４を参照して図１３に示すように、制御部４００は、速度センサモジュール４９で測定した現像剤速度Ｖがある閾値以下になった場合には、バイブレータ５０を作動させて層厚規制ブレード４６に振動を加える。これにより、現像剤溜まり部４８に形成されたトナー層を強制的に流動状態とし、且つトナー層をほぐし、層厚規制ブレード４６の外に一旦搬送することにより、トナー層の成長を抑える。

制御部４００は、通常の画像形成ジョブがスタートした後（Ｓ１０１）、現像スリーブ４４の回転が行われている最中に、現像剤速度Ｖを測定する（Ｓ１０２）。

制御部４００は、画像形成ジョブが終了した後（Ｓ１０３）、平均現像剤速度Ｖが閾値Ｖｔｈ２よりも小さいかどうかを判断する（Ｓ１０４）。平均現像剤速度Ｖが閾値Ｖｔｈ２よりも大きかった場合（Ｓ１０４のＮＯ）、画像形成ジョブを終了する（Ｓ１０６）。

制御部４００は、平均現像剤速度Ｖが閾値Ｖｔｈ２よりも小さかった場合（Ｓ１０４のＹＥＳ）、画像形成ジョブの終了後にバイブレータ５０による層厚規制ブレード４６の振動動作を実施する（Ｓ１０５）。バイブレータ５０を２秒間振動させることで次の画像形成において濃度薄にならないように備えている。

ＰＯＤ（Ｐｒｉｎｔ Ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ）用途等、環境変動、使用状況の変化が大きい画像形成装置では、画像形成条件の変化に対する画像品質の安定が求められるため、バイブレータ５０が振動動作を行う頻度を上げることが望ましい。

バイブレータ５０の作動によって、現像容器４１内の現像剤のトナー劣化度が回復しなくても、現像剤溜まり部４８における現像剤の滞留状態が速やかに回復して柔らかいトナー層が消滅することが観察された。このため、即効的に、画像の一部分が濃度薄になるという画像不良を、必要最小限度の対応で防ぐことができる。

バイブレータ５０の作動のみでは、現像容器４１内の現像剤のトナー劣化度を回復させることはできないため、実施例２は、実施例１のトナー入れ替え制御と並行して実施することが望ましい。これにより、本発明の課題に対してより効果を発揮する。

＜実施例３＞
図１４は実施例１における現像装置の構成の説明図である。図１５は実施例１の回復モード制御のフローチャートである。

図１４に示すように、現像装置４Ｃは、図３に示すインダクタンスセンサ３９を有しない以外は現像装置４と同一に構成される。このため、図１４中、図３と共通する構成には共通の符号を付して重複する説明を省略する。

現像剤補給装置２０は、現像容器４１にトナーを補給する。制御部４００は、回復モードでは、現像剤補給装置２０を制御して現像容器内の現像剤に占めるトナーの重量比率を低下させる。トナー濃度センサの一例である速度センサモジュール４９は、現像剤返し部材４７に配置されて、現像剤に占めるキャリアの空間密度に応じた情報を出力する。制御部４００は、速度センサモジュール４９の出力に基づいて現像剤補給装置２０を制御して、トナーの重量比率の一例であるトナー濃度を制御する。

実施例３では、速度センサモジュール４９の出力に基づいて回復モードを実行するとともに、現像装置４のトナー濃度測定を、速度センサモジュール４９で行って現像剤のトナー濃度を制御する。速度センサモジュール４９をいわゆる反射型のトナー濃度センサとして用いてトナー濃度を測定するため、インダクタンスセンサの代わりに速度センサモジュール４９を用いることができる。

図５に示すように、速度センサモジュール４９はトナー濃度センサ４３としても使用することができる。速度センサモジュール４９は、半導体画像センサ４９０３を用いて被測定面からの反射光を画像として検知する。イエロー現像剤のトナー濃度が低下すると、撮像画面に占める黒色のキャリアの割合が増加するため、現像剤からの反射光量は低下する。トナー濃度が上昇すると現像剤からの反射光量は増加する。このため、半導体画像センサ４９０３で得られた画像の輝度を積算することにより、撮影画像の明るさとしてトナー濃度を測定することができる。

図４を参照して図１５に示すように、制御部４００は、上記実験３の実験結果に基づいて、回復モードでは、現像剤の流動性を回復させるために現像剤のトナー濃度を低下させる（Ｓ２０５）。制御部４００は、パッチ画像のトナー載り量が低くてもトナー供給を打ち切る上限値ＴＤｕｐｐｅｒ１の値を平均現像剤速度Ｖによって変えて、現像装置４内のトナー濃度を制御する（Ｓ２０５、Ｓ２０７）。

制御部４００は、トナー濃度ＴＤの上限値をＴＤｕｐｐｅｒ１（＝１４％）に設定して画像形成ジョブをスタートする（Ｓ２０１）。制御部４００は、現像スリーブ４４の回転が行われている最中に、現像剤速度Ｖを測定する（Ｓ２０２）。

制御部４００は、画像形成ジョブが終了した後（Ｓ２０３）、平均現像剤速度Ｖが閾値Ｖｔｈ３よりも小さいかどうかを判断する（Ｓ２０４）。平均現像剤速度Ｖが閾値Ｖｔｈ３よりも大きかった場合（Ｓ２０４のＮＯ）、トナー濃度ＴＤの上限値をＴＤｕｐｐｅｒ１に据え置いて（Ｓ２０７）、画像形成ジョブを終了する。

制御部４００は、平均現像剤速度Ｖが閾値Ｖｔｈ３よりも小さい場合（Ｓ２０４のＹＥＳ）、現像剤のトナー濃度を低く制御させるために、トナー濃度の上限値をＴＤｕｐｐｅｒ２（＝１２％）に設定する（Ｓ２０５）。

ＴＤｕｐｐｅｒ１とＴＤｕｐｐｅｒ２の関係は式（３）のように設定されている。
ＴＤｕｐｐｅｒ１＞ＴＤｕｐｐｅｒ２ ・・・（３）

実施例３では、簡単な構成でトナー劣化度を検知し、その結果に応じてトナー濃度を低く制御することにより、トナー劣化に起因する画像品位の低下を抑制することができる。実施例３では、画像形成装置１００のランニングコストを抑えながらも長期間にわたって画像不良が少なく、かつ高品位な画像を出力することのできる画像形成装置を安価に提供することができる。

１ 感光ドラム、２ コロナ帯電器、３ 露光装置
４ 現像装置、３９ インダクタンスセンサ
４１ 現像容器、４１ａ 現像室、４１ｂ 攪拌室
４１ｃ 隔壁、４２ 現像スクリュー、４３ 攪拌スクリュー
４４ 現像スリーブ、４５ マグネットロール
４６ 層厚規制ブレード、４７ 現像剤返し部材
４８ 現像剤溜まり部、４９ 速度センサモジュール
１００ 画像形成装置、３００ 画像処理装置
３０１ ビデオカウンタ、４００ 制御部

Claims (8)

1. トナー像を担持して回転する像担持体と、
   トナーとキャリアを有する現像剤が循環する現像容器と、
   前記現像容器から供給された現像剤を担持して回転して前記像担持体にトナー像を現像する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、
   前記層厚規制部材に隣接した上流側で前記現像剤担持体の周面に対向する対向部と、
   前記対向部に配置されて、前記対向部と前記現像剤担持体と前記層厚規制部材とに囲まれた現像剤規制領域における現像剤の滞留状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段の出力に基づいて、連続画像形成中に前記現像剤規制領域の現像剤が所定の滞留状態に達すると、少なくとも前記現像剤規制領域の現像剤の流動性を回復させる回復モードを実行させる制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記対向部に透明窓が配置され、
   前記検出手段は、前記透明窓を通じて光学的に現像剤の流動状態を検出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. 前記検出手段は、前記透明窓を通じて外側から現像剤に照明光を照明し、照明された現像剤を、前記透明窓を通じて撮像して粒子の移動を検出する撮像型センサであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記透明窓の現像剤に接する面にフッ素を含む透明樹脂層が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記層厚規制部材を加振するバイブレータを備え、
   前記回復モードでは、連続画像形成を中断して、前記バイブレータを作動させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記回復モードでは、連続画像形成を中断して、前記現像剤担持体によって前記像担持体の回転軸線方向に沿った帯状のトナー像を前記像担持体に現像させるとともに、前記帯状のトナー像に対応する量のトナーを前記現像容器に補給す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. 前記現像容器にトナーを補給する現像剤補給装置を備え、
   前記回復モードでは、前記現像剤補給装置を制御して前記現像容器内の現像剤に占めるトナーの重量比率を低下させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 現像剤に占めるキャリアの空間密度に応じた情報を出力するトナー濃度センサが前記対向部に配置され、
   前記制御手段は、前記トナー濃度センサの出力に基づいて前記現像剤補給装置を制御して、前記トナーの重量比率を制御することを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。

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