JP2015222393A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送不良防止制御の実行時に、現像剤が回収室に収容されずに外に溢れるのを防ぐことのできる現像装置の提供。
【解決手段】搬送不良防止制御（Ｓ７）前に現像剤溢れ防止制御（Ｓ６）を実行する。現像剤溢れ防止制御では、非画像形成時に回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて大きくするように、現像スクリュー及び撹拌スクリューと現像スリーブを制御する。これによると、現像スクリュー及び撹拌スクリューによって供給室と回収室とを循環搬送される相対的な現像剤量は変わらないが、現像スリーブによって供給室から回収室へと搬送される現像剤量は減る。そのため、回収室内の現像剤が減って回収室に現像剤を収容できるだけの空間を予め確保することができる。それ故に、その後に搬送不良防止制御として、回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて小さくする制御を行っても、現像剤が回収室に収容されずに外に溢れることがない。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式を採用する画像形成装置に用いられる現像装置に関する。

電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらのうちの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置では、感光ドラムなどの像担持体上に形成された静電潜像に現像剤を付着させて可視像化（現像）する。このような現像に使用される現像装置では、従来から、非磁性粒子のトナーと磁性粒子のキャリアからなる二成分現像剤（以下、現像剤と称する）を用いるものが知られている。

このような現像装置では、現像スリーブの表面に現像剤を担持し、現像スリーブが回転することで現像剤が搬送される。現像剤は、現像スリーブに近接して配置された現像剤規制部材としての規制ブレードにより現像剤の量（層厚）が規制されて、感光ドラムと対向する現像領域に搬送される。そして、感光ドラム上に形成された静電潜像を現像剤中のトナーにより現像する。

ここで、現像装置として、現像スリーブに現像剤を供給する供給室（第一室）と、現像スリーブから現像剤を回収する回収室（第二室）とを有する、所謂機能分離型の構成が知られている。また、使用によりキャリアが劣化して帯電性能が低下するため、新しい現像剤を補給すると共に、余分な現像剤を排出口から排出する、所謂キャリアリフレッシュ構成も知られている。このようなキャリアリフレッシュ構成を有する機能分離型の現像装置として、以下のような制御を行う構成が知られている。

例えば、規制ブレードの上流で発生するトナー層を除去すべく、供給室及び回収室で現像剤を循環搬送する搬送スクリューの回転速度Ｖｓｃと、現像スリーブの回転速度Ｖｓｌとの比率を小さくする構成が提案されている（特許文献１）。すなわち、連続して画像形成が行われると、規制ブレードの上流にトナーが堆積されてトナー層が形成される。トナー層は、現像スリーブと規制ブレードとの間の隙間（ギャップ）を狭くすることから、現像スリーブへの現像剤の供給を阻害する搬送不良の原因となる。そこで、特許文献１では、連続して画像形成が行われた場合に、該画像形成を一時中断して、上述の制御（現像剤搬送不良防止制御）を行うことにより、トナー層を除去するようにしている。

特開２０１１−５３４５１号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の制御（モード）では、現像装置の構成によっては、不動層の発生の抑制には不十分な場合があった。また、上述の特許文献１に記載の制御（モード）を実行した場合に、現像スリーブによって搬送された現像剤が外に溢れる恐れがあった。すなわち、機能分離型の現像装置の場合、現像剤は搬送スクリューによって供給室及び回収室を循環搬送されるだけでなく、現像スリーブによっても供給室から回収室へと搬送される。そのため、回収室に現像剤を収容できる空間がないと、現像スリーブによって搬送された現像剤は回収室に回収されることなく外に溢れてしまう。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、回収室に現像スリーブによって搬送される現像剤を収容できる空間を必要とするモードを実行する場合に、現像剤が回収室に収容されずに外に溢れるのを防ぐことのできる現像装置の提供を目的とする。もしくは、不動層が発生することを効果的に抑制できる現像装置の提供を目的とする。

本発明に係る現像装置は、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の周面に対向して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一室と、前記現像剤担持体の周面に対向して設けられ、前記第一室に連通して現像剤の循環経路を形成し前記第一室との間で現像剤を受け渡すと共に、前記現像剤担持体に担持された現像剤を回収する第二室と、前記循環経路の現像剤を循環搬送する搬送手段と、前記搬送手段の回転速度をＶｓｃ、前記現像剤担持体の回転速度をＶｓｌとした場合に、非画像形成時に回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて大きくし、その後に前記回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて小さくするように、前記搬送手段及び前記現像剤担持体の回転速度を制御するモードを実行する制御手段と、を備える。

また、別の発明の現像装置は、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の周面に対向して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一室と、前記現像剤担持体の周面に対向して設けられ、前記第一室に連通して現像剤の循環経路を形成し前記第一室との間で現像剤を受け渡すと共に、前記現像剤担持体に担持された現像剤を回収する第二室と、前記循環経路の現像剤を循環搬送する搬送手段と、前記現像剤担持体に対向配置され、前記現像剤担持体に担持させる現像剤を規制する規制部材と、前記搬送手段により前記第一室の循環経路を搬送される現像剤を、前記規制部材の前記現像剤担持体の回転方向上流側でバックアップして、前記規制部材との間で現像剤を一時的に収容するバッファ部を形成するバックアップ部材と、前記搬送手段の回転速度をＶｓｃ、前記現像剤担持体の回転速度をＶｓｌとした場合に、非画像形成時に、回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて小さくすることで、前記バッファ部の体積の少なくとも５０％に相当する現像剤量を前記現像剤担持体によって前記第二室に搬送させるように、前記搬送手段及び前記現像剤担持体の回転速度、及び回転時間を制御するモードを実行する制御手段と、を備える

本発明によれば、回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて小さくする制御を行う前に、回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて大きくする制御を行うことで、回収室に現像剤を確保できる空間を予め確保することができる。この結果、回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて小さくする制御の実行時に、現像剤が回収室に収容されずに外に溢れるのを防止することができる。

また、別の発明によれば、規制部材との間で現像剤を一時的に収容するバッファ部を形成するバックアップ部材を有する現像装置に関し、不動層が発生することを効果的に抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る現像装置を適用した画像形成装置の構成を示す概略構成図である。 軸垂直断面で見た現像装置の構成を示す断面図である。 軸線方向を含む垂直断面で見た現像装置の構成を示す断面図である。 第１の実施形態の画像形成ジョブのフローチャートである。 第１の実施形態の画像形成ジョブの各制御を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態の現像剤溢れ防止制御を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第３の実施形態の画像形成ジョブのフローチャートである。 第３の実施形態の画像形成ジョブの各制御を示すタイミングチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る現像装置の構成を示す断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、図１乃至図５を参照して本発明の第１の実施形態を詳細に説明する。本実施形態に係る現像装置は以下に述べる画像形成装置に適用されるが、これに限られるものではなく、他の画像形成装置にも適用できる。すなわち、画像形成装置であれば、タンデム型／１ドラム型、中間転写型／直接転写型の区別無く実施できる。なお、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］
まず、本実施形態に係る現像装置を適用した画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る現像装置を適用した画像形成装置の構成を示す概略構成図である。図１に示す画像形成装置１は、中間転写ベルト１２１に沿って画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫ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。

画像形成部ＵＹでは、感光ドラム１０１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１２１に転写される。画像形成部ＵＭでは、感光ドラム１０１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１２１に転写される。画像形成部ＵＣ、ＵＫでは、それぞれ感光ドラム１０１Ｃ、１０１Ｋ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１２１に転写される。中間転写ベルト１２１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（用紙、ＯＨＰシートなどのシート材など）へ一括二次転写される。

画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫは、現像装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ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、画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫの区別を表す符号末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略した符号を構成部材に付して、画像形成部Ｕの構成及び動作を総括的に説明する。

画像形成部Ｕは、像担持体としての感光ドラム１０１を囲んで、一次帯電器１０２、露光装置１０３、現像装置１０４、転写帯電器１０５、ドラムクリーニング装置１０９を配置している。感光ドラム１０１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。

一次帯電器１０２は、例えばコロナ放電に伴う荷電粒子を照射して感光ドラム１０１を一様な負極性の暗部電位に帯電させる。露光装置１０３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１０１の表面に画像の静電像を書き込む。現像装置１０４は、トナーを感光ドラム１０１に供給して、静電像をトナー像に現像する。

転写帯電器１０５は、中間転写ベルト１２１挟んで感光ドラム１０１に対向配置され、感光ドラム１０１と中間転写ベルト１２１との間にトナー像の一次転写部Ｔ１を形成する。一次転写部Ｔ１では、転写帯電器１０５に転写バイアスが印加されることで、トナー像が感光ドラム１０１から中間転写ベルト１２１へ一次転写される。ドラムクリーニング装置１０９は、感光ドラム１０１にクリーニングブレードを摺擦して、一次転写後に感光ドラム１０１上に僅かに残る転写残トナーを回収する。

中間転写ベルト１２１は、駆動ローラ１２２、テンションローラ１２３及び二次転写内ローラ１２４等のローラに掛け渡して支持され、駆動ローラ１２２に駆動されて図中矢印Ｒ２方向に回転する。二次転写部Ｔ２は、二次転写内ローラ１２４に張架された中間転写ベルト１２１に二次転写外ローラ１２５を当接して形成される記録材Ｐへのトナー像転写ニップ部である。二次転写部Ｔ２では、二次転写外ローラ１２５に二次転写バイアスが印加されることで、トナー像が中間転写ベルト１２１から二次転写部Ｔ２に搬送される記録材Ｐへ二次転写される。二次転写後に中間転写ベルト１２１に付着したままの転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１１４が中間転写ベルト１２１を摺擦することにより回収される。

二次転写部Ｔ２によって四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置１３０へ搬送される。定着装置１３０は、定着ローラ１３１、１３２が当接して定着ニップＴ３を形成し、定着ニップＴ３で記録材Ｐを搬送しつつ当該記録材Ｐにトナー像を定着する。定着装置１３０では、内部からランプヒータ等（不図示）で加熱される定着ローラ１３１に、付勢機構（不図示）によって定着ローラ１３２を圧接させて定着ニップＴ３を形成している。記録材Ｐが定着ニップＴ３で挟持搬送されることにより加熱／加圧されて、トナー像が記録材Ｐに定着される。定着装置１３０によりトナー像の定着された記録材Ｐは、機体外へ排出される。

なお、ここでは、各色の感光ドラム１０１から中間転写ベルト１２１に各色のトナー像を一次転写した後に、記録材Ｐに各色の複合トナー像を一括して二次転写する構成の画像形成装置１を説明したが、これに限らない。例えば、転写材搬送ベルトに担持され搬送される記録材Ｐに感光ドラム１０１から直接転写する直接転写方式の画像形成装置であってもよい。また、感光ドラム１０１はドラム状の感光体に限らず、ベルト状の感光体であってもよい。さらには、帯電方式、転写方式、クリーニング方式、定着方式に関しても、上記した方式に限られるものでない。

＜二成分現像剤＞
図１に示す現像装置１０４において、現像剤は負帯電特性のトナー（非磁性）と正帯電特性のキャリアを含む二成分現像剤が用いられる。トナーは、スチレン系樹脂やポリエステル樹脂等の結着樹脂、カーボンブラックや染料、顔料等の着色剤、さらには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。トナーの体積平均粒径は、粒径が小さすぎるとキャリアと摩擦し難くなるため帯電量を制御しづらくなり、大きすぎると精細なトナー像を形成できなくなることから、４μｍ〜１０μｍが好ましい。一例として、負帯電特性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径が７．０μｍのトナーを用いる。

一方、キャリアは、例えば表面酸化あるいは未酸化の鉄、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る。キャリアの体積平均粒径は、粒径が小さすぎると現像時にキャリアが感光ドラム１０１に付着する問題が、大きすぎると現像時にキャリアがトナー像を乱す問題が生じ得る。一例として、体積平均粒径が４０μｍのフェライトキャリアを用いる。なお、トナーとキャリアの当初の重量比が１：９の二成分現像剤を用いる。

［現像装置］
次に、現像装置１０４の構成について、図２及び図３を用いて説明する。図２に示す現像装置１０４は、後述する供給室４０１と回収室４０３とを上下に配置した縦撹拌型の現像装置である。該現像装置１０４は、ハウジングを形成する現像容器２と、現像剤担持体としての現像スリーブ６と、規制部材としての規制ブレード５とを有している。現像スリーブ６は、感光ドラム１０１に対向した位置に設けられた現像容器２の開口部２ａから一部露出して、また回転可能に現像容器２に配設されている。現像スリーブ６は、規制ブレード５によって層厚を規制された現像剤Ｄを担持したまま図中矢印Ｒ３方向に回転して、対向する感光ドラム１０１に現像剤を搬送する。搬送された現像剤Ｄは、感光ドラム１０１を摺擦する。これにより、感光ドラム１０１に形成された静電像にトナーが供給され、静電像がトナー像に現像される。現像スリーブ６の直径は例えば２０ｍｍであり、感光ドラム１０１の直径は例えば８０ｍｍである。

ここで、現像スリーブ６の表面形状の違いによる現像剤Ｄの搬送性について説明する。現像スリーブ６の表面が例えば鏡面のような平滑形状である場合、現像剤Ｄと現像スリーブ６の表面との間に生ずる摩擦力は極端に小さい。そのため、表面が平滑な現像スリーブ６の場合には、現像スリーブ６が回転しても現像剤Ｄは殆ど搬送されない。

他方、現像スリーブ６の表面に凹凸形状がある場合、表面が平滑形状である場合に比べると、現像剤Ｄと現像スリーブ６の表面との間に生ずる摩擦力は大きくなる。そのため、表面に凹凸形状がある現像スリーブ６の場合、現像スリーブ６の回転に追従して現像剤Ｄは搬送されやすくなる。これに鑑み、現像スリーブ６の表面には、例えば表面粗さ１５μ程度の凹凸が形成されている。現像スリーブ６の表面に凹凸を形成するには、ブラスト処理を行う。ブラスト処理は、所定の粒度分布を有する砥粉やガラスビーズ等の粒子を高圧で吹き付けることにより、凹凸をつける加工処理である。現像剤Ｄはブラスト加工された凹凸ある領域で搬送されることに鑑みれば、凹凸ある領域は感光ドラム１０１において画像形成可能な最大領域よりもやや広い範囲に形成される。

＜マグネットローラ＞
現像スリーブ６はアルミニウムやステンレスなどのような非磁性材料で円筒状に形成され、その内部には磁界発生手段としてのマグネットローラ６ｍが固定配置されている。マグネットローラ６ｍは、現像極Ｓ１と、現像剤Ｄを担持して搬送するための磁極Ｓ２、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３とを有する。図２に示すように、ここでは現像領域Ａで感光ドラム１０１に対向させて現像極Ｓ１が配置され、規制ブレード５に対向させて磁極Ｓ２が配置されている。また、磁極Ｓ１，Ｓ２の間に磁極Ｎ１が配置され、磁極Ｓ２の現像スリーブ回転方向上流側に磁極Ｎ２が配置され、磁極Ｓ１の現像スリーブ回転方向下流側に磁極Ｎ３が配置されている。これら各磁極の磁力によって、現像スリーブ６の表面には現像剤Ｄの磁気穂（又は磁気ブラシ）が形成される。ただし、同極である磁極Ｎ２と磁極Ｎ３とが隣り合う位置に配置されているので、これらの極間では反発磁界が形成される。この反発磁界によって現像スリーブ６の表面から現像剤Ｄが離間され、離間された現像剤Ｄは回収室４０３に回収されるようになっている。

＜規制ブレード＞
上述したように、現像スリーブ６の表面には現像剤Ｄの磁気穂が形成される。この磁気穂は、規制ブレード５により層厚が規制されて現像領域Ａへと送られる。規制ブレード５はアルミニウムなどの非磁性材料で構成された板状部材であって、感光ドラム１０１よりも現像スリーブ６の回転方向上流側に、現像スリーブ６の長手方向に沿って配設されている。また、規制ブレード５は、先端が現像スリーブ６の回転中心を向くように現像スリーブ６に対し対向配置されている。この規制ブレード５の先端と現像スリーブ６の表面との間隙（ギャップ）を調整することによって、現像スリーブ６の表面に形成された磁気穂の穂切り量が規制され、現像領域Ａへ搬送される現像剤量が調整される。

なお、規制ブレード５と現像スリーブ６との間隙が狭すぎると、異物やトナーの凝集塊が詰まりやすくなるので好ましくない。また、現像スリーブ６によって搬送される現像剤Ｄの量が多くなり過ぎると、感光ドラム１０１と現像スリーブ６との最近接位置（詳しくは現像領域Ａ）の近傍で現像剤Ｄが詰まったり、あるいは感光ドラム１０１にキャリアが付着したりする等の問題が生じ得る。他方、現像スリーブ６によって搬送される現像剤Ｄの量が少なすぎると、所望のトナー量だけトナー像が現像されない等の問題が生じ得る。これらの問題が生じないように、規制ブレード５と現像スリーブ６の最近接位置の間隔を例えば４００μｍに設定して、現像スリーブ６によって搬送される現像剤Ｄの量を例えば３０ｍｇ／ｃｍ^２程度に調整した。

現像スリーブ６は、規制ブレード５による磁気穂の穂切りによって層厚を規制された現像剤を担持したまま、対向する感光ドラム１０１と同一方向（矢印Ｒ３方向）に回転し、担持した現像剤を現像領域Ａに搬送する。例えば、感光ドラム１０１の周速は３００ｍｍ／ｓであり、現像スリーブ６の周速は４５０ｍｍ／ｓである。感光ドラム１０１に対する現像スリーブ６の周速比は、通常１．０〜２．０倍の間に設定される。周速比が大きいほど現像効率は高まるが、大きすぎるとトナー飛散や現像剤劣化等の問題が生じやすいので、周速比は上記１．０〜２．０倍の範囲内に設定するのが好ましい。

現像領域Ａでは現像極Ｓ１によって形成された磁気穂の先端が感光ドラム１０１を摺擦し、感光ドラム１０１に形成された静電潜像にトナーを供給して静電潜像をトナー像に現像する。このとき、現像効率つまり静電潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ６には図示しない電源から直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。例えば、−５００Ｖの直流電圧に、ピーク・ツウ・ピーク電圧が１８００Ｖ、周波数が１２ｋＨｚ、波形が矩形波の交流電圧を重畳してなる振動電圧を印加する。勿論、直流電圧値、交流電圧値及び波形はこれに限られない。

＜現像容器＞
現像容器２には、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤Ｄが例えば３００ｇ収容されている。現像剤Ｄを収容する現像容器２内は、略中央部において図２の図面垂直方向に延在する隔壁３００によって上段の供給室４０１と下段の回収室４０３とに区画されている。供給室４０１と回収室４０３とは、図３に示すように、両端部に設けた開口部４０４を通じて上下に連通しており、現像剤の循環経路を形成している。本実施形態の現像装置１０４は、現像スリーブ６に現像剤を供給する供給室４０１と、現像スリーブ６から現像剤を回収する回収室４０３とを有する、所謂機能分離型の構成である。

第一室としての供給室４０１及び第二室としての回収室４０３には、第一搬送手段としての現像スクリュー３１と、第二搬送手段としての撹拌スクリュー３２が回転自在に配設されている。図３に示すように、現像スクリュー３１、撹拌スクリュー３２、及び現像スリーブ６の一端（図３では左端）には、現像スクリューギア５０３、撹拌スクリューギア５０４、及び不図示の現像スリーブギアが設けられている。現像スリーブギアは、現像スリーブ駆動部５０１（図２参照）からの駆動力を受けて現像スリーブ６を回転させる。現像スクリューギア５０３は、現像スクリュー駆動部５０２（図２参照）からの駆動力を受けて現像スクリュー３１を回転させる。それと同時に、撹拌スクリューギア５０４にも現像スクリュー駆動部５０２からの駆動力を伝達して、現像スクリュー３１と同時に撹拌スクリュー３２を回転させる。

現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２は、回転軸の周りに非磁性材料で構成された撹拌翼がスパイラル状に設けられたスクリュー構造である。それ故、現像スクリュー３１と撹拌スクリュー３２とが回転することによって、現像剤は撹拌されながら現像容器２内を循環搬送される。現像剤が撹拌されることに伴い、トナーが負極性に、キャリアが正極性に帯電する。現像スクリュー３１は供給室４０１内において現像スリーブ６の回転軸に沿って略平行に配置され、撹拌スクリュー３２は回収室４０３内において現像スクリュー３１と略平行に配置される。現像スクリュー３１が回転すると、供給室４０１内の現像剤は現像スクリュー３１の回転軸に沿って図３の左方から右方へと一方向に搬送される。供給室４０１の現像剤搬送方向下流側に搬送された現像剤は、開口部４０４から回収室４０３へと重力に従って落下する。他方、撹拌スクリュー３２が回転すると、回収室４０３内の現像剤は撹拌スクリュー２４の回転軸に沿って図３の右方から左方へと一方向につまり供給室４０１内の現像剤とは反対向きに搬送される。回収室４０３の現像剤搬送方向下流側に搬送された現像剤は、撹拌スクリュー３２によって開口部４０４から供給室４０１へと重力に逆らって掻き上げられる。このようにして現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２の回転によって搬送される現像剤は、隔壁３００の両端部に設けられた開口部４０４を通じて、矢印Ｒ４で示した向きに供給室４０１と回収室４０３との間を循環搬送される。

上述したように、現像装置１０４では、現像剤が開口部４０４を介して供給室４０１及び回収室４０３を循環する第一の搬送経路（循環経路）に沿って搬送されている。また、現像装置１０４では、現像剤が第二の搬送経路でも搬送されている。すなわち、現像装置１０４では、供給室４０１から現像スリーブ６に現像剤が供給され、現像スリーブ６に供給された現像剤は現像に携わる。言い換えるならば、第一の搬送経路は現像に寄与しない循環経路であり、第二の搬送経路は現像に寄与する経路である。現像スリーブ６上で現像に携わってトナー濃度の低下した現像剤は、専ら回収室４０３に回収される。回収された現像剤は回収室４０３で補給用現像剤と十分に混合されてトナー濃度を回復してから供給室４０１に戻され、現像スリーブ６に再び担持され現像に用いられる。これにより、現像スリーブ６に担持される現像剤のトナー濃度は一定に確保される。現像剤のトナー濃度は、供給室４０１と回収室４０３とを連通する開口部４０４に設けられた不図示のトナー濃度センサによって検知される。トナー濃度センサは、現像剤の透磁率を検出するセンサである。また、回収室４０３内には、現像剤の温度を検知するために現像剤温度検知手段としての現像剤温度検知センサ６０１が設けられている。

＜トナー変化に対する対策＞
ところで、画像形成に伴い現像容器２内のトナーは負荷を受け、形状や表面性が変化してトナー特性が変化する。このトナー特性の変化は、現像容器２内でトナーが負荷を受ける時間に左右されるが、特にトナー消費の少ない画像形成が続けられた場合などに、トナー特性の変化は顕著である。図１に示した複数の現像装置１０４を備えた画像形成装置１の場合、画像形成時にトナーを消費しない現像装置１０４が存在し得る。そうした現像装置１０４では、通常、トナー特性を維持するための処理が行われる。具体的には、画像形成した記録材の枚数や現像スリーブ６の回転数毎にトナーの最低消費量を決めておき、それを下回る場合に、画像形成領域外や画像形成間に現像を行ってトナーを消費させてから、新しいトナーを補給してトナーを入れ替える制御を行う。

例えば、トナー最低消費量は、Ａ４サイズ基準で全面最大濃度画像を出力した場合に消費されるトナー最大消費量の１％に設定される。具体的には、最大濃度でのトナー消費量が０．５ｍｇ／ｃｍ^２であれば、Ａ４サイズの記録材への画像形成時に消費されるトナー最大消費量は０．３１ｇとなる。その場合、画像形成した記録材の枚数（所定枚数）毎の平均トナー消費量がトナー最大消費量の１％を下回ると、平均トナー消費量が１％となるようにトナーを消費する制御が行われる。そうであるから、トナー特性の変化はトナー消費が１％である連続画像形成時に最大の変化がみられる。ただし、現像容器２内のトナーが負荷を受ける平均時間が所定値になるまでには、約１万枚通紙する必要がある。これは、トナー消費量と現像剤内のトナー量から計算できる。

＜現像剤の補給＞
現像装置１０４では、補給部としての現像剤補給装置１２から補給用現像剤（以下、補給剤と記す）が補給される。回収室４０３の現像剤搬送方向上流側の上部には補給口１１が設けられ、この補給口１１に不図示の補給経路を介して現像剤補給装置１２が接続されている。補給剤は、現像剤補給装置１２から補給口１１を通って回収室４０３に供給され、回収室４０３に供給された補給剤は、撹拌スクリュー３２によって搬送方向下流側へ搬送される。現像剤補給装置１２は、不図示のトナー濃度センサの検出値に従って算出されるトナーとキャリアの比率に基づき、トナー濃度が重量比で１０％程度となるように補給剤の補給量を調整する。これにより、画像形成時に消費されたのとほぼ同量のトナーが補給される。

＜補給剤＞
補給剤は、トナーとキャリアの両方を含む。例えば、補給剤はトナーとキャリアを重量比で９：１に混合したものを用いる。トナーだけでなくキャリアを含む補給剤を用いるのは、画像形成に伴いキャリアの帯電性能が低下するのを防ぐためである。すなわち、新しいキャリアを補給することによりキャリアの帯電性能を維持し、もってトナーの帯電量を適切な範囲に保つようにしている。なお、トナーのみの補給剤とキャリアのみの補給剤とを、現像剤補給装置１２が別々に補給できる構成であってもよい。

＜排出口＞
供給室４０１の現像剤搬送経路下流側の側壁の所定の高さ位置には、トリクル方式による現像剤交換を行うために、排出部としての排出口１３が設けられている。トリクル方式では、補給剤の補給に伴い余剰となった現像剤が排出口１３から溢れ出して（オーバーフローして）排出される。すなわち、現像剤の剤面が排出口１３よりも高くなると、高くなった分の現像剤が排出口１３から溢れ出して現像容器２の外へと排出される。すなわち、本実施形態でも、使用によりキャリアが劣化して帯電性能が低下するため、新しい現像剤を補給すると共に、余分な現像剤を排出口から排出する、所謂キャリアリフレッシュ構成を採用している。排出口１３は、通常、画像形成時の現像剤の剤面が安定した状態（定常状態）に至ったときの剤面高さにあわせて、その高さ位置が決められている。図３の図中点線で示すように、定常状態では、供給室４０１において現像剤搬送方向の上流から下流に向かって剤面高さが漸次に低くなっており、回収室４０３において現像剤搬送方向の上流よりも下流の剤面高さが高くなっている。

＜制御部＞
さらに、現像装置１０４は、図２に示すように、制御手段としての制御部５００と、現像スリーブ駆動部５０１と、現像スクリュー駆動部５０２とを備える。制御部５００は、現像スリーブ駆動部５０１による現像スリーブ６の駆動や、現像スクリュー駆動部５０２による現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２の駆動を制御する。現像スリーブ駆動部５０１、現像スクリュー駆動部５０２は例えばモータ等の駆動源である。現像スリーブ駆動部５０１の駆動力が現像スリーブギア（不図示）に伝達されることにより、現像スリーブ６は回転する。現像スクリュー駆動部５０２の駆動力が現像スクリューギア５０３及び撹拌スクリューギア５０４に伝達されることにより（図３参照）、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２は回転する。制御部５００は現像スリーブ駆動部５０１や現像スクリュー駆動部５０２を制御して、現像スリーブ６と、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２の駆動速度（一例として回転速度）を変更することができる。

制御部５００は、画像形成ジョブ（プリントジョブ）を実行する。この画像形成ジョブについて、図４及び図５を用いて説明する。図４は、本実施形態の画像形成ジョブのフローチャートである。図５は、本実施形態の画像形成ジョブの各制御を示すタイミングチャートである。

制御部５００は、予め決められたプリント枚数の記録材に画像を形成しプリント出力する画像形成制御を開始する（Ｓ１）。制御部５００は画像形成制御の開始にあわせて、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２のスクリュー回転速度Ｖｓｃを８００ｒｐｍで、現像スリーブ６のスリーブ回転速度Ｖｓｌを６００ｒｐｍで、それらを駆動する制御を行う。

制御部５００は、画像形成制御の開始から現時点までの間に既にプリント出力された記録材の合計枚数をカウントすると共に、現像剤溢れ防止制御を前回実行してからプリント出力した記録材の枚数（以下、積算枚数と呼ぶ）をカウントする（Ｓ２）。図５に示すように、連続プリント出力中（画像形成時）は、スクリュー回転速度Ｖｓｃが８００ｒｐｍに、スリーブ回転速度Ｖｓｌが６００ｒｐｍに維持されている。

制御部５００は、既にプリント出力された記録材の合計枚数が予め決められたプリント枚数に達したか否かを判定する（Ｓ３）。既にプリント出力された記録材の合計枚数が予め決められたプリント枚数に達したと判定した場合には（Ｓ３のＹＥＳ）、画像形成制御を終了する（Ｓ４）。すなわち、スクリュー回転速度及びスリーブ回転速度を０ｒｐｍにして、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２、現像スリーブ６を停止させる制御を行う。

既にプリント出力された記録材の合計枚数が予め決められたプリント枚数に達していないと判定した場合（Ｓ３のＮＯ）、画像形成を行い、合計枚数と積算枚数を更新する。制御部５００は、「現像剤溢れ防止制御」を実行するか否かを判定する（Ｓ５）。現像剤溢れ防止制御を実行するか否かは、例えば積算枚数（図中ではＮと記した）が所定枚数（例えば５０００枚）に達したか否か、言い換えれば積算枚数が閾値以上であるか否かによって判定するとよい。あるいは、画像形成時間が所定時間に達したか否か（閾値以上であるか否か）によって判定するようにしてもよい。更には、現像スリーブ６の回転数が所定数に達したか否かによって判定するようにしてもよい。積算枚数が所定枚数に達した場合（あるいは画像形成時間が所定時間に達した場合、又は現像スリーブ６の回転数が所定数に達した場合）、制御部５００は現像剤溢れ防止制御を実行すると判定する。

現像剤溢れ防止制御を実行しないと判定した場合（Ｓ５のＮＯ）、制御部５００はＳ２の処理に戻って処理を続ける。この場合、スクリュー回転速度が８００ｒｐｍ、スリーブ回転速度が６００ｒｐｍに維持され、画像形成制御が引き続き行われる。

他方、現像剤溢れ防止制御を実行すると判定した場合（Ｓ５のＹＥＳ）、制御部５００は画像形成制御を一時停止して現像剤溢れ防止制御を実行する（Ｓ６）。すなわち、図５に示すように、現像剤溢れ防止制御では、一旦、スクリュー回転速度（Ｖｓｃ）及びスリーブ回転速度（Ｖｓｌ）を０ｒｐｍ、つまりは現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２と現像スリーブ６の駆動を停止する。そして、現像スリーブ６を停止したまま、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２を画像形成時と同じスクリュー回転速度８００ｒｐｍで２秒間駆動する。つまり、現像剤溢れ防止制御では、非画像形成時に回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて大きくするように、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２と現像スリーブ６を制御する。なお、現像剤溢れ防止制御を実行した場合には、積算枚数をクリアする。

現像剤溢れ防止制御後、制御部５００は現像剤搬送不良防止制御を実行する（Ｓ７）。図５に示すように、現像剤搬送不良防止制御（以下、単に搬送不良防止制御と記す）では、スクリュー回転速度を０ｒｐｍにして現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２の駆動を停止する。そして、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２を停止したまま、現像スリーブ６のみを画像形成時と同じスリーブ回転速度６００ｒｐｍで１秒間駆動する。つまり、搬送不良防止制御では、非画像形成時に回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて小さくするように、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２と現像スリーブ６を制御する。

既に述べたように、現像装置１０４では連続して画像形成が行われると、規制ブレード５裏（現像スリーブ６の回転方向上流側、図２参照）に現像剤から遊離されたトナーが堆積されてトナー層が形成される。トナー層は、現像スリーブと規制ブレードとの間の隙間（ギャップ）を狭くすることから、現像スリーブ６への現像剤の供給を阻害して搬送不良を起こす原因となる。そこで、制御部５００は、上述の「搬送不良防止制御」を実行してトナー層を除去することによって、トナー層起因の現像剤搬送不良を防止するようにしている。しかしながら、機能分離型の現像装置では、搬送不良防止制御を実行すると現像スリーブ６によって供給室４０１から回収室４０３へと搬送される現像剤が回収室４０３内に回収できずに外に溢れてしまうことがあった。これは、搬送不良防止制御では、回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて小さくする故に、現像スリーブ６から回収した現像剤が回収室４０３に溜まり、回収室４０３に現像剤を収容できる空間が足りなくなるからである。

そこで、上述した搬送不良防止制御前に現像剤溢れ防止制御を行うモードの実行により、回収室４０３に現像剤を収容できるだけの空間を予め確保するようにしている。現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２を駆動すると、現像剤は供給室４０１と回収室４０３内を循環搬送される。これにあわせ、回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて大きくするように現像スリーブ６を駆動すれば、特には現像スリーブ６を停止すれば、供給室４０１内の現像剤は増える一方で回収室４０３内の現像剤は減少する。つまり、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２によって供給室４０１と回収室４０３とを循環搬送される相対的な現像剤量は変わらない一方で、現像スリーブ６によって供給室４０１から回収室４０３へと搬送される現像剤量は減る。そのため、供給室４０１内の現像剤が増えて回収室４０３内の現像剤は減る。回収室４０３内の現像剤が減れば、それだけ現像剤を収容できる空間は拡がる。

図４に戻って、搬送不良防止制御後（Ｓ７）、制御部５００はＳ２の処理に戻って処理を続ける。図５に示すように、制御部５００は現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２と現像スリーブ６の駆動を一旦停止する。そして、一時停止した画像形成制御を再開する際に、スクリュー回転速度を８００ｒｐｍ、スリーブ回転速度を６００ｒｐｍにするように、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２と現像スリーブ６を駆動する。

＜比較例１＞
搬送不良防止制御前に現像剤溢れ防止制御を実行した場合（あり）と、搬送不良防止制御前に現像剤溢れ防止制御を実行しない場合（なし）とにおける、画像形成開始時に回収室４０３に収容されずに溢れた現像剤量を測った実験結果を、表１に示す。表１から理解できるように、搬送不良防止制御前に現像剤溢れ防止制御を実行した場合、現像剤の溢れは発生しなかった。

以上のように、搬送不良防止制御前に現像剤溢れ防止制御を実行する。具体的には、非画像形成時に、回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて大きくする制御を行ってから（現像剤溢れ防止制御）、回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて小さくする制御を行う（搬送不良防止制御）。現像剤溢れ防止制御の実行によって、供給室４０１内の現像剤は増える一方で回収室４０３内の現像剤は減少する。すなわち、回収室４０３に現像スリーブ６によって搬送される現像剤を回収する領域を予め確保することができる。こうすれば、搬送不良防止制御によってトナー層の除去を行う際に、現像剤が回収室４０３に収容されずに外に溢れることがなくなる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図２及び図３を参照しつつ図６を用いて説明する。上述の第１の実施形態では、搬送不良防止制御前に現像剤溢れ防止制御を実行する場合に排出口１３からの現像剤の排出を特に考慮していない。これに対して、本実施形態では、現像剤溢れ防止制御を行う場合に、現像剤が排出口１３から過剰に排出されないように考慮された制御を行うようにしている。

既に述べたように、現像装置１０４は、キャリアリフレッシュ構成を有する機能分離型の現像装置であり、排出口１３から帯電性能の低下した古いキャリアを現像剤ごと排出することのできるようにしている。そして、現像剤補給装置１２からの補給剤の補給に伴って新しいキャリアを充填することで、現像容器２内のキャリアの帯電性能ひいてはトナー帯電量を維持することのできるようにしている。この構成では、充填されるキャリアに対して排出されるキャリアの量が多いと徐々に現像容器２内の現像剤が減少するので、それが続くと結果的に現像機能を果たせなくなる恐れがある。つまり、現像剤が過剰に排出されて現像容器２内の現像剤が不足すると、現像スリーブ６の一部に現像剤が適切に供給できなくなり、トナー像の一部が欠けるなどの画像不良が生じ得る。この問題は、現像剤を供給室４０１に強制的に搬送する現像剤溢れ防止制御を行う場合にも生じ得る。そのため、現像剤溢れ防止制御を行う場合に、現像剤が排出口１３から過剰に排出されないように考慮する必要がある。

図６に示すように、本実施形態では、現像剤溢れ防止制御以外の各制御については第１の実施形態と同様であることから、ここでの説明を省略する。本実施形態では、回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて大きくする現像剤溢れ防止制御を実行する場合に、現像スリーブ６を停止したまま、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２をスクリュー回転速度４００ｒｐｍで４秒間駆動する。つまり、現像剤の過剰排出を考慮しない場合と比べると、スクリュー回転速度が８００から４００ｒｐｍに、駆動時間が２秒から４秒に変更されている。

＜比較例２＞
ここで、スクリュー回転速度及び駆動時間を変えて現像剤溢れ防止制御を実行した場合に排出される現像剤量を測った実験結果と溢れの発生有無とを、表２に示す。表２から理解できるように、現像剤の溢れのみを考慮してスクリュー回転速度を８００ｒｐｍで２秒間駆動した場合、溢れは生じない。しかし、排出される現像剤量（排出量）は６ｇとなっている。これに対し、現像剤溢れのみならず現像剤の過剰排出を考慮してスクリュー回転速度を４００ｒｐｍで４秒間駆動した場合には、溢れが生じないだけでなく、排出される現像剤量（排出量）は２ｇと少なくなっている。すなわち、スクリュー回転速度をより低速にすることで、現像剤溢れ防止制御の実行時に排出される現像剤を減らすことができる。ただし、スクリュー回転速度をより低速にする場合には駆動時間も変えないと、表２に示すように、排出量は減るが、溢れが発生する（４００ｒｐｍで２秒間）。これは、スクリュー回転速度を低速にすると、供給室４０１から回収室４０３へと搬送される現像剤量が少なくなり、回収室４０３内の現像剤が減らずに現像剤を収容できる程の十分な空間を確保できないためである。

以上のように、スクリュー回転速度を画像形成時に比べて低速に、またそれにあわせて駆動時間を長くして現像剤溢れ防止制御を実行する。これにより、現像剤溢れを防止できることに加えて、現像剤の過剰排出を抑制することができる。

＜第３の実施形態＞
ところで、搬送不良防止制御では、現像スリーブ６のみが駆動されるので、供給室４０１から回収室４０３へと現像剤が搬送されるだけである。その結果、現像剤分布が画像形成時と異なり、供給室４０１よりも回収室４０３に多く収容された状態となる。また、供給室４０１や回収室４０３では、現像剤量が偏って剤面が盛り上がった箇所が一部に生じている。すなわち、供給室４０１では現像スリーブ６に対向する箇所の現像剤が少ない状態となっており、反対に回収室４０３では現像スリーブ６に対向する箇所の現像剤が多い状態となっている。これは、現像スリーブ６のみによって現像剤が搬送され、現像スリーブ６に対向する箇所の現像剤量のみが変動するからである。

上述のように搬送不良防止制御後に画像形成を行う場合（図４のＳ６及びＳ７参照）、現像剤が過剰に排出されて現像容器２内の現像剤が不足する問題が生じ得る。これは、画像形成のために現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２のスクリュー回転速度を８００ｒｐｍで、現像スリーブ６のスリーブ回転速度を６００ｒｐｍで、それらを駆動する際、通常の現像剤分布と異なるからである。この場合、搬送不良防止制御の実行に伴い回収室４０３内に形成された現像剤量の多い箇所の現像剤が、画像形成制御に伴い排出口１３まで搬送されて、排出口１３から排出されてしまうからである。これを防止するには、少なくとも現像剤が現像容器２内を約半周する時間だけ、画像形成時よりも低速で、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２と現像スリーブ６とを駆動する制御を行えばよい。以下、本発明の第３の実施形態について、図７及び図８を用いて説明する。

図７は、本実施形態の画像形成ジョブのフローチャートである。ただし、Ｓ１〜Ｓ７の処理については、上述の図４に示した処理と同様であることから、ここでの説明を省略する。図７に示すように、制御部５００は、搬送不良防止制御の実行後に現像剤面慣らし制御を実行する（Ｓ８）。現像剤面慣らし制御では、図８に示すように、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２をスクリュー回転速度４００ｒｐｍで、また現像スリーブ６をスリーブ回転速度２００ｒｐｍで、同時に１０秒間駆動する。このときのスクリュー回転速度４００ｒｐｍ、スリーブ回転速度２００ｒｐｍは、画像形成時のスクリュー回転速度８００ｒｐｍ、スリーブ回転速度６００ｒｐｍに比べて低速とする。なお、ここでの１０秒の駆動時間は、現像剤が現像容器２内の循環経路を約１周するように循環搬送されるだけの時間に相当する。ただし、この駆動時間は少なくとも現像剤が現像容器２内の循環経路を約半周する時間だけであってよいことから、１０秒でなくともよく５秒以上であればよい。

スクリュー回転速度を低速にすれば、現像容器２内の循環経路での単位時間当たりの現像剤の移動量（言い換えれば移動速度）は画像形成時に比べて小さくなる。現像剤の移動量が小さければ、図３に示したような定常状態と比べると現像剤量の多い箇所の現像剤が排出口１３に搬送されるまでに時間がかかることになる。また、現像剤はゆっくりとした移動速度で搬送されると崩れるので、定常状態と比べ現像剤量の多い箇所が解消される。なお、現像剤が現像容器２内の循環経路を約半周する駆動時間は、現像容器２（より詳しくは供給室４０１）の長手方向の長さを前記現像容器２内での単位時間当たりの現像剤の移動速度で除算することにより求まる。つまり、駆動時間はスクリュー回転速度や現像容器２の長手方向の長さによって変わる。例えば、循環経路１周あるいは半周分の距離を、そのスクリュー回転速度により搬送される現像剤の平均速度で割ることで、駆動時間を算出するようにしてもよい。また、循環経路１周の距離は、例えば、両端の開口部４０４の中央部同士の間の現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２の回転軸方向の長さに、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２の回転軸同士の間隔を足した距離の２倍としてもよい。

そして、現像スリーブ６を同時に駆動することで、画像形成時の定常状態と同じように剤面高さが漸次に低くなる状態を作り出すようにし、排出口１３からの過剰排出を防止している。また、その際にはスリーブ回転速度を画像形成時よりも低速にして現像スリーブ６を駆動することにより、供給室４０１又は回収室４０３のいずれかに現像剤が多く収容されることのないように、現像剤量の移動量を調整している。例えば、スリーブ回転速度が画像形成時と同じ６００ｒｐｍであると回収室４０３に多くの現像剤が収容され、スリーブ回転速度が極端に遅いと（例えば５０ｒｐｍ）供給室４０１に多くの現像剤が収容されて、これらは画像形成時と異なる現像剤分布となる。つまり、スリーブ回転速度はスクリュー回転速度によって決まる。現像剤面慣らし制御では、スクリュー回転速度としては５００〜３００ｒｐｍが好ましく、スリーブ回転速度としては３００〜１００ｒｐｍが好ましい。なお、スクリュー回転速度は、少なくとも重力に逆らって回収室４０３から供給室４０１へと現像剤を掻き上げるだけの力を発生可能な速度とし、またスクリュー回転速度によって駆動時間が変わるのは勿論である。

図７に戻って、現像剤面慣らし制御後（Ｓ８）、制御部５００はＳ２の処理に戻って処理を続ける。図８に示すように、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２と現像スリーブ６の駆動を一旦停止する。そして、一時停止した画像形成制御を再開する際に、スクリュー回転速度を８００ｒｐｍ、スリーブ回転速度を６００ｒｐｍにして、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２と現像スリーブ６を駆動する。一時停止した画像形成制御を再開する。なお、現像剤面慣らし制御後（Ｓ８）に画像形成を行う場合、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２と現像スリーブ６の駆動を一旦停止させることなく、それらの回転速度を４００から８００ｒｐｍ、２００から６００ｒｐｍに変更するようにしてもよい。

＜比較例３＞
ここで、現像剤面慣らし制御を実行した場合と、現像剤面慣らし制御を実行しない場合とにおいて、画像形成開始時に排出される現像剤量を測った実験結果を、表３に示す。現像容器２内に現像剤を３００ｇ収容させた場合、現像剤面慣らし制御を実行してから画像形成を行った場合、現像容器２の外に排出された現像剤量（排出量）は「１．２ｇ」であった。一方、現像剤面慣らし制御を実行せずに画像形成を行った場合、現像容器２の外に排出された現像剤量（排出量）は「２．０ｇ」であった。このように、搬送不良防止制御後に現像剤面慣らし制御を実行すれば、現像剤面慣らし制御を実行しない場合に比べて、画像形成開始時に排出される現像剤を減らすことができる。

以上のように、搬送不良防止制御後に現像剤面慣らし制御を実行する。現像剤面慣らし制御では、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２を画像形成時に比べて低速で駆動するようにした。これにより、現像剤は現像容器２内を画像形成時に比べて遅い移動速度で移動する。また、現像スリーブ６を画像形成時に比べて低速で駆動するようにした。これにより、現像剤の分布が調整されて、供給室４０１又は回収室４０３のいずれかに現像剤が偏って収容されることがない。こうした現像剤面慣らし制御の実行に伴い、搬送不良防止制御が実行されても、現像剤は画像形成に適切な状態に調節されて現像容器２内に分布することになる。それ故に、画像形成を開始した際に現像剤が過剰に排出されることがない。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について、図９を用いて説明する。上述の第１の実施形態では、現像装置１０４はバックアップ部材を備えていない。これに対し、本実施形態では、現像装置１０４はバックアップ部材を備えた構成であり、また搬送不良防止制御の際に後述するバッファ部に占める現像剤の割合を５０％以下にする制御を行うようにしている。その他の構成及び作用は、第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態と重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、第１の実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。図９は、バックアップ部材を備えた現像装置の構成を示す断面図である。

図９に示すように、バックアップ部材６００は規制ブレード５の現像スリーブ６の回転方向上流側に設けられるようにして、供給室４０１と回収室４０３を区画する隔壁３００と一体的に構成されている。バックアップ部材６００を設けることで、現像スクリュー３１からの現像剤は、規制ブレード５の現像スリーブ６の回転方向上流側で規制ブレード５とバックアップ部材６００とにより囲まれたバッファ部６０２に一時的に収容される。現像剤をバッファ部６０２に一時的に収容してから現像スリーブ６に供給することにより、現像剤が現像スクリュー３１から現像スリーブ６に直接供給されることで生じる周期的な現像剤の供給ムラを防止することができる。

バックアップ部材６００を備えた現像装置１０４においても、画像形成に伴い規制ブレード５の上流にトナー層が形成される。このトナー層は、既に述べたように現像剤の供給を阻害する恐れがある。また、トナー層が崩れ、現像スリーブ６によって搬送され感光ドラム１０１に付着し、トナー汚れなどと呼ばれる画像不良を生じさせる恐れがある。そのため、トナー層を除去する必要がある。

バッファ部６０２に収容されている現像剤は、現像スリーブ６のみを回転させることで減らすことができる。そこで、搬送不良防止制御時に（図４及び図７のＳ７参照）、制御部５００は、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２を停止し、現像スリーブ６をスリーブ回転速度６００ｒｐｍで２秒間駆動する制御を行う。ここでの２秒間の駆動時間は、現像スリーブ６が停止状態から２０周回転するのに十分な時間であり、現像スリーブ６を２０周回転させればトナー層を除去することができる。後述のように、バッファ部６０２に占める現像剤の割合を例えば５０％以下にすれば（図９に点線で示した）、トナー層を除去できる。例えば、バッファ部６０２の体積の少なくとも５０％に相当する現像剤量を、現像スリーブ６によって供給室４０１から回収室４０３へと搬送させる。この場合、現像スリーブ６によって供給室４０１から回収室４０３へと搬送される現像剤の量が制限されるので、現像剤溢れを防止できる。なお、この場合、現像スクリュー３１及び撹拌スクリュー３２については必ずしも停止させる必要はなく、現像スクリュー３１からバッファ部６０２に現像剤が供給されない程度の回転速度であるならば回転させてよい。バッファ部６０２に占める現像剤の割合とは、バックアップ部材６００の頂点を通る水平面とバックアップ部材６００、現像スリーブ６、及び規制ブレード５で囲まれる空間を１００％としている。本実施形態の搬送不良防止制御時では、現像スリーブ６の回転時間を、バッファ部６０２内（上記１００％相当領域）の現像剤量が全て搬送される時間に相当する時間に設定している。なお、バックアップ部材６００の頂点を通る水平面より上方に現像剤量が溜まる場合も考慮して、現像スリーブ６の回転時間をバッファ部に占める１００％分のトナー量よりも多いトナー量を搬送できる時間に設定してもよい。つまり、バッファ部６０２の体積分以上に相当する現像剤量を、現像スリーブ６によって搬送させてもよい。

＜比較例４＞
ここで、搬送不良防止制御によりバッファ部６０２に占める現像剤の割合を５０％以下にした場合と５０％以下にしなかった場合とにおける、画像形成時のトナー汚れの発生有無を表４に示す。表４から理解できるように、５０％以下にした場合には、トナー汚れが発生しなかった。他方、５０％以下にしなかった場合には、トナー汚れが発生した。

以上のように、バックアップ部材６００を備えた現像装置１０４では、バッファ部６０２に収容されている現像剤を、供給室４０１から回収室４０３へと搬送することで、トナー層を崩して搬送し、トナー汚れの発生を防ぐことができる。具体的には、バッファ部６０２に占める現像剤の割合が少なくとも５０％以下になるまで、現像スリーブ６によって供給室４０１から回収室４０３へと現像剤を搬送させればよい。また、供給室４０１から回収室４０３へと搬送される現像剤量が制限されているので、制限しない場合に比べて回収室４０３の空間に常に余裕があることになる。したがって、搬送不良防止制御の実行時に、現像スリーブ６に搬送された現像剤が回収室に回収されることなく外に溢れてしまうことがない。このように、バッファ部６０２に占める現像剤の割合が少なくとも５０％以下になればトナー層が解消されるので、トナー層を原因とするトナー汚れも生じ難い。

＜他の実施形態＞
現像剤溢れ防止制御は搬送不良防止制御前に実行されるが、その実行タイミングが積算枚数に基づいて判定されるのは上述した通りである（図４及び図７のＳ５参照）。これは、トナー層が現像スリーブ６と規制ブレード５との間の隙間（ギャップ）を狭くして現像剤の供給を阻害する前に、搬送不良防止制御を実行する必要があるからである。ところで、トナーが規制ブレード５近傍を阻害する程度にまで蓄積されるのにかかる時間つまりは現像剤の供給を阻害するトナー層が形成されるのにかかる時間は、現像容器２内の温度やトナー消費量によって異なる。実際に計測したところ、トナーが現像剤の供給を阻害するまでトナー層が蓄積されたのは、トナー消費率１％で且つ現像容器２内が４５℃まで昇温した時点であった。これは、Ａ４サイズで５０００〜５５００枚相当の記録材が連続してプリント出力されるのにかかる時間に相当する。そこで、上述の各実施例では、現像剤溢れ防止制御の実行タイミングの閾値を５０００枚とし、積算枚数が５０００枚に達した場合に、現像剤溢れ防止制御を実行し、引き続き搬送不良防止制御を実行するようにしている。

しかし、現像剤の供給を阻害するトナー層が形成されるのにかかる時間は、現像容器２内の現像剤の状態によって変わる。例えば、現像容器２内の現像剤の温度が高い場合は、低い場合に比べてより短い時間で、現像剤の供給を阻害するまでにトナー層が形成される。また、トナー平均滞在時間が長い場合、つまり現像容器２内の現像剤が多く負荷を受けてトナー特性が変化し且つ平均印字率の低い画像形成が長時間続いた場合には、トナー平均滞在時間が短い場合に比べて少ない時間でトナー層が形成される。そのため、上述した５０００枚の積算枚数による実行タイミングでは、実際に現像剤の供給が阻害されるよりも必要以上に早いタイミングで搬送不良防止制御が実行される可能性がある。そうすると、画像形成ジョブの際に搬送不良防止制御が多数回実行されることになり、ダウンタイムが大きくなる。そこで、現像剤の状態に応じて現像剤溢れ防止制御ひいては搬送不良防止制御の実行タイミングを適正化する必要がある。

実行タイミングを適正化する１つの方法を以下に示す。その方法は、積算枚数の更新時に、画像形成毎の出力枚数として、画像形成時の温度、平均印字率（平均画像比率）、記録材のサイズ等によって決まる指数を累積し、これを閾値と比較する。表５に累積する指数を示す。現像剤の供給を阻害するトナー層が形成されるのにかかる時間はトナー特性と現像剤の温度により変わることに鑑み、表５に示す指数は現像剤の温度と平均印字率に応じた重みづけ指数である。これは、トナー特性の変化を過去にプリント出力した複数枚（例えば１０００枚）の記録材の平均印字率で見積もったものである。表５に示すように、例えば現像剤の温度が４８℃で平均印字率が１％の場合には、積算枚数として「１．０」枚を加算する。現像剤の温度が４２℃で平均印字率が３％の場合には、積算枚数として「０．８」枚を加算する。現像剤の温度が３８℃で平均印字率が１０％の場合には、積算枚数として「０．５」枚を加算する。

具体的な現像剤溢れ防止制御の実行タイミングに関する制御について述べると、制御部５００は、トナー特性の変化として平均印字率を算出する。例えば、感光ドラム１０１上に作像された静電画像のドット数を画像ドット計数手段（不図示）により検知させ、この検知結果に基づいて平均印字率を算出する。勿論、これに限られない。制御部５００は、現像容器２（より詳しくは回収室４０３）内に設けられた現像剤温度検知センサ６０１（図２参照）から現像剤の温度を取得する。制御部５００は、算出した平均印字率及び取得した現像剤の温度に従って、不図示のメモリ等に記憶された表５に相当する指数テーブル（データ）を参照し、該当する重みづけ指数を加算して積算枚数を求める。制御部５００は、求めた積算枚数に基づいて「現像剤溢れ防止制御」を実行するか否かを判定する（図４及び図７のＳ５参照）。

上述したように、制御部５００は、現像剤溢れ防止制御を実行するか否かを、例えば積算枚数が所定枚数（例えば５０００枚）に達したか否かによって判定する。重みづけ指数を加算して積算枚数を求めた場合、求めた積算枚数に基づき判定する。すなわち、例えば現像剤の温度が４８℃で平均印字率が１％の場合に、画像形成ジョブを５０００回繰り返すと、重みづけ指数を加算して求めた積算枚数は５０００枚（１×５０００）となる。したがって、この場合、制御部５００は、画像形成ジョブを５０００回繰り返す度に現像剤溢れ防止制御を実行する。

他方、現像剤の温度が４２℃で平均印字率が３％の場合に、画像形成ジョブを５０００回繰り返すと、重みづけ指数を加算して求めた積算枚数は４０００枚（０．８×５０００）となる。つまり、この場合には、画像形成ジョブを５０００回繰り返しても、積算枚数は閾値に達しない。この場合、画像形成ジョブを６２５０回繰り返すと、積算枚数が閾値の５０００枚（０．８×６２５０）に達する。したがって、この場合、制御部５００は、画像形成ジョブを６２５０回繰り返す度に現像剤溢れ防止制御を実行する。表６に、表５に対応する各条件（現像剤の温度及び平均印字率の組み合わせ）に応じた現像剤溢れ防止制御の実行タイミングを示した。このようにして、現像剤の状態に応じて現像剤溢れ防止制御ひいては搬送不良防止制御の実行タイミングを適正化している。

なお、上述した各実施形態では、現像スクリュー３１を駆動すると撹拌スクリュー３２も駆動される例を示したがこれに限らず、現像スクリュー３１と撹拌スクリュー３２とを別々に駆動できるようにしてあってもよい。この場合も、現像スクリュー３１と撹拌スクリュー３２とを同じ速度で駆動する。

なお、上述した各実施形態では、現像容器２が供給室４０１と回収室４０３とに上下に区画されている縦撹拌型現像装置を例に説明したが、この構成に限定されない。すなわち、供給室４０１と回収室４０３が水平方向に区画され、現像スリーブ６に現像剤を供給する室と、現像スリーブ６から現像剤を回収する室と、に各々機能分離した構成についても本発明を適用することは可能である。

なお、上述した各実施形態では、搬送不良防止制御を所定枚数毎に行う場合を例に説明したが、例えば、所定枚数に近い場合は、後回転時に行うようにしてもよい。これによって、ダウンタイムを抑制できる。

また、各色の現像装置のうちいずれか１色の現像装置において、搬送不良防止制御を行うタイミングとなった場合、他色の現像装置の搬送不良防止制御を実行するタイミングではなくとも、実行タイミングに近い場合は、同時に行う構成としてもよい。

１…画像形成装置、２…現像容器、６…現像スリーブ、１２…現像剤補給装置、
１３…排出口、３１…現像スクリュー、３２…撹拌スクリュー、
１０１…感光ドラム、１０４…現像装置、４０１…供給室、４０３…回収室、
５００…制御部、５０１…現像スリーブ駆動部、５０２…現像スクリュー駆動部、
６００…バックアップ部材、６０１…現像剤温度検知センサ、６０２…バッファ部、
Ｄ…現像剤、Ｐ…記録材

Claims (16)

1. 現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の周面に対向して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一室と、
   前記現像剤担持体の周面に対向して設けられ、前記第一室に連通して現像剤の循環経路を形成し前記第一室との間で現像剤を受け渡すと共に、前記現像剤担持体に担持された現像剤を回収する第二室と、
   前記循環経路の現像剤を循環搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段の回転速度をＶｓｃ、前記現像剤担持体の回転速度をＶｓｌとした場合に、非画像形成時に回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて大きくし、その後に前記回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて小さくするように、前記搬送手段及び前記現像剤担持体の回転速度を制御するモードを実行する制御手段と、
   を備える現像装置。
2. 前記制御手段は、前記回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて大きくする際に、前記現像剤担持体を停止することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記制御手段は、前記回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて大きくする際に、前記搬送手段の回転速度を画像形成時よりも遅くすることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記制御手段は、前記回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて小さくする際に、前記搬送手段を停止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 前記制御手段は、前記モードの実行後に、前記搬送手段及び前記現像剤担持体を所定時間、画像形成時よりも低い回転速度で駆動する制御をさらに行う、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記モードは、前記モードを前回実行してから画像形成した記録材の枚数が閾値以上である場合、又は画像形成した時間が閾値以上である場合、又は前記現像剤担持体の回転数が閾値以上である場合に実行されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 前記循環経路の現像剤の温度を検知する現像剤温度検知手段を備え、
   前記制御手段は、画像形成時に画像形成された複数枚の記録材の平均画像比率を求め、該平均画像比率と前記現像剤温度検知手段により検知した現像剤の温度とに基づき、前記モードを前回実行してからの記録材の枚数、画像形成した時間、前記現像剤担持体の回転数を変更することを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
8. 現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の周面に対向して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一室と、
   前記現像剤担持体の周面に対向して設けられ、前記第一室に連通して現像剤の循環経路を形成し前記第一室との間で現像剤を受け渡すと共に、前記現像剤担持体に担持された現像剤を回収する第二室と、
   前記循環経路の現像剤を循環搬送する搬送手段と、
   前記現像剤担持体に対向配置され、前記現像剤担持体に担持させる現像剤を規制する規制部材と、
   前記搬送手段により前記第一室の循環経路を搬送される現像剤を、前記規制部材の前記現像剤担持体の回転方向上流側でバックアップして、前記規制部材との間で現像剤を一時的に収容するバッファ部を形成するバックアップ部材と、
   前記搬送手段の回転速度をＶｓｃ、前記現像剤担持体の回転速度をＶｓｌとした場合に、非画像形成時に、回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて小さくすることで、前記バッファ部の体積の少なくとも５０％に相当する現像剤量を前記現像剤担持体によって前記第二室に搬送させるように、前記搬送手段及び前記現像剤担持体の回転速度、及び回転時間を制御するモードを実行する制御手段と、
   を備える現像装置。
9. 前記制御手段は、前記モードを実行する前に、回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて大きくするように、前記搬送手段及び前記現像剤担持体の回転速度を制御することを特徴とする請求項８に記載の現像装置。
10. 前記制御手段は、前記回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて大きくする際に、前記現像剤担持体を停止することを特徴とする請求項９に記載の現像装置。
11. 前記制御手段は、前記回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて大きくする際に、前記搬送手段の回転速度を画像形成時よりも遅くすることを特徴とする請求項９又は１０に記載の現像装置。
12. 前記制御手段は、前記回転速度比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を画像形成時に比べて小さくする際に、前記搬送手段を停止することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の現像装置。
13. 前記制御手段は、前記モードの実行後に、前記搬送手段及び前記現像剤担持体を所定時間、画像形成時よりも低い回転速度で駆動する制御をさらに行う、ことを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の現像装置。
14. 前記モードは、前記モードを前回実行してから画像形成した記録材の枚数が閾値以上である場合、又は画像形成した時間が閾値以上である場合、又は前記現像剤担持体の回転数が閾値以上である場合に実行されることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の現像装置。
15. 前記循環経路の現像剤の温度を検知する現像剤温度検知手段を備え、
    前記制御手段は、画像形成時に画像形成された複数枚の記録材の平均画像比率を求め、該平均画像比率と前記現像剤温度検知手段により検知した現像剤の温度とに基づき、前記モードを前回実行してからの記録材の枚数、画像形成した時間、前記現像剤担持体の回転数を変更することを特徴とする請求項１４に記載の現像装置。
16. 前記制御手段は、前記モードにおいて、前記バッファ部の体積分以上に相当する現像剤量を前記現像剤担持体によって前記第二室へ搬送させるように、前記搬送手段及び前記現像剤担持体の回転速度、及び回転時間を制御する、ことを特徴とする請求項８乃至１５のいずれか１項に記載の現像装置。

Images