JP2024018014A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダウンタイムを抑制しつつ、局所的な濃度ムラを抑制する。【解決手段】 制御部は、非画像形成期間における現像剤担持体の回転速度（Ｖｓｌ）に対する第一搬送スクリュー及び第二搬送スクリューの回転速度（Ｖｓｃ）の比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）が、画像形成期間におけるＶｓｃ／Ｖｓｌよりも小さくなるように、第一搬送スクリュー及び第二搬送スクリューを回転駆動させる第一駆動部を制御し、且つ、現像剤担持体及び第三搬送スクリューを回転駆動させる第二駆動部を制御するモードを実行可能であり、当該モードにおいて、非画像形成期間におけるＶｓｌに対する第三搬送スクリューの回転速度（Ｖｓｃ３）の比（Ｖｓｃ３／Ｖｓｌ）は、画像形成期間におけるＶｓｃ３／Ｖｓｌと等しい。【選択図】 図６

Description

本発明は、像担持体に形成された静電像をトナーとキャリアを含む現像剤により現像する現像装置を備えた画像形成装置に関する。

現像装置は、像担持体に形成された静電像を現像する現像領域にトナーとキャリアを含む二成分現像剤（以降、単に現像剤と呼ぶ）を担持搬送する回転可能な現像剤担持体としての現像スリーブを備える。現像スリーブの内部には、複数の磁極を有し且つ現像スリーブの表面上に現像剤を担持させるための磁界を発生するマグネットが、非回転に固定して配置されている。

また、現像スリーブに担持される現像剤の量を規制する現像剤規制部材としての規制ブレードが、現像スリーブに対向して配置されている。規制ブレードは、マグネットが有する複数の磁極のうちの一つの磁極に対向して配置されている。これにより、規制ブレードよりも現像スリーブの表面移動方向の上流側に現像剤溜まりが形成されて、規制ブレード直上流部に現像剤を一定量確保することができるので、現像スリーブに現像剤が安定して供給することが可能となる。

しかしながら、規制ブレードよりも現像スリーブの表面移動方向の上流側に現像剤の不動層が形成されることがある。不動層の現像剤は入れ替わることがないので、不動層の現像剤は、同じトナー濃度のままであり、それ以上摩擦帯電することはない。不動層の現像剤は、更に長期間にかけてトナー帯電量が低下していくことになる。その結果、規制ブレードよりも現像スリーブの表面移動方向の上流側において、動層の現像剤のトナー帯電量と不動層の現像剤のトナー帯電量との間に差が生じる。

一方、動層の現像剤の流動性の変化や画像形成装置の稼働による不規則な振動などの影響により、動層との境界にある不動層の現像剤の一部が崩れて、動層に取り込まれる場合がある。この場合、動層の現像剤のトナー帯電量と不動層の現像剤のトナー帯電量との差が大きいほど、動層に取り込まれた不動層の現像剤が現像領域に運ばれたときに、局所的な濃度ムラが生じる虞がある。

そこで、搬送スクリューを駆動する駆動源と現像スリーブを駆動する駆動源とを独立駆動にする。そして、現像スリーブの回転速度Ｖｓｌに対する搬送スクリューの回転速度Ｖｓｃの比をＶｓｃ／Ｖｓｌとした場合に、非画像形成時のＶｓｃ／Ｖｓｌを、画像形成動作時のＶｓｃ／Ｖｓｌよりも小さくするモード（以降、トナー層移動制御と呼ぶ）を実行する。これにより、規制ブレードよりも現像スリーブの表面移動方向の上流側に形成された不動層を崩す技術が知られている（特許文献１参照）。

一方、特許文献１に記載の現像装置は、トナーとキャリアを含む現像剤を現像スリーブに供給する機能と、現像スリーブから現像剤を回収する機能が分離している、所謂、機能分離型の現像装置である。機能分離型の現像装置は、現像スリーブに現像剤を供給する供給室と、像担持体と対向する現像領域を通過した現像剤を現像スリーブから回収する回収室（攪拌室とも呼ぶ）を有する。また、機能分離型の現像装置では、現像領域を通過した現像剤を、現像スリーブから、供給室を経由することなく回収室に回収することが可能である。

機能分離型の現像装置では、供給室内の現像剤搬送方向の上流側から下流側にかけて現像剤が搬送され、供給室内の現像剤が現像スリーブに供給されていく為、供給室内の現像剤量は、現像剤搬送方向の下流側の方が上流側と比べて少なくなる傾向にある。また、機能分離型の現像装置では、回収室内の現像剤の搬送方向の上流側から下流側にかけて現像剤が搬送され、現像スリーブから現像剤が回収されていく為、回収室内の現像剤量は、現像剤搬送方向の下流側の方が上流側と比べて多くなる傾向にある。故に、機能分離型の現像装置では、回収室内の現像剤搬送方向の下流側における現像剤面の高さが、回収室内の現像剤搬送方向の上流側における現像剤面の高さよりも高くなる傾向にある。

このような機能分離型の現像装置において、トナー層移動制御を実行した場合、回収室における現像剤の分布が偏る傾向がある。このため、現像容器内の現像剤分布に依っては、トナー層移動制御を実行すると、現像スリーブ上の現像剤を回収室内に回収できずに溢れてしまう虞がある。これは、トナー層移動制御において搬送スクリューの回転速度を遅くした場合に、回収室に現像剤が滞り、回収室に現像剤を回収する空間が足りなくなることが原因である。

そこで、機能分離型の現像装置において、非画像形成時において、トナー層移動制御に先立って、現像スリーブの駆動を停止した状態で、搬送スクリューだけを駆動する期間を設ける。このように、現像スリーブの駆動を停止した状態で、搬送スクリューだけを駆動する制御を実行することにより、現像スリーブ上の現像剤を回収できる空間を予め確保して現像剤溢れを抑制する技術が知られている（特許文献２参照）。

特開２０１１－５３４５１号公報 特開２０１５－２２２３９６号公報

しかしながら、特許文献２の構成では、非画像形成時において、トナー層移動制御に先立って、現像スリーブの駆動を停止した状態で、搬送スクリューだけを駆動する期間を設ける必要があるので、ダウンタイムが発生してしまう。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、ダウンタイムを抑制しつつ、局所的な濃度ムラを抑制することが可能な画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の一様態に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、記録材に画像を形成する画像形成動作を実行可能な画像形成装置であって、像担持体と、前記像担持体に形成された静電像を現像する現像領域にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向して配置され且つ前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第一室と、前記現像剤担持体に対向して配置され且つ前記現像領域を通過した前記現像剤を前記現像剤担持体から回収する第二室と、前記第一室と前記第二室とを区画する隔壁と、前記第一室に配置され且つ前記現像剤を第一方向に搬送する第一搬送スクリューと、前記第二室の第一領域に配置され且つ前記現像剤を前記第一方向とは逆方向の第二方向に搬送する第二搬送スクリューと、前記第二室の前記第一領域に対して水平方向に隣り合う前記第二室の第二領域に配置され且つ前記現像剤を前記第二方向とは逆方向の第三方向に搬送する第三搬送スクリューと、を有する現像装置と、前記第一搬送スクリュー及び前記第二搬送スクリューを回転駆動させる第一駆動部と、前記現像剤担持体及び前記第三搬送スクリューを回転駆動させる第二駆動部と、前記第一搬送スクリュー及び前記第二搬送スクリューを回転駆動させるよう前記第一駆動部を制御し、且つ、前記現像剤担持体及び前記第三搬送スクリューを回転駆動させるよう前記第二駆動部を制御する制御部と、を備え、前記第二駆動部によって前記現像剤担持体を回転駆動させる際の前記現像剤担持体の回転速度（Ｖｓｌ）に対する、前記第一駆動部によって前記第一搬送スクリュー及び前記第二搬送スクリューを回転駆動させる際の前記第一搬送スクリュー及び前記第二搬送スクリューの回転速度（Ｖｓｃ）の比をＶｓｃ／Ｖｓｌとし、且つ、前記第二駆動部によって前記現像剤担持体を回転駆動させる際の前記現像剤担持体の回転速度（Ｖｓｌ）に対する、前記第二駆動部によって前記第三搬送スクリューを回転駆動させる際の前記第三搬送スクリューの回転速度（Ｖｓｃ３）をＶｓｃ３／Ｖｓｌとした場合、前記制御部は、前記画像形成動作が実行されていない非画像形成期間におけるＶｓｃ／Ｖｓｌが、前記画像形成動作が実行されている画像形成期間におけるＶｓｃ／Ｖｓｌよりも小さくなるように、前記第一駆動部及び前記第二駆動部を制御するモードを実行可能であり、前記モードにおいて、前記非画像形成期間におけるＶｓｃ３／Ｖｓｌは、前記画像形成期間におけるＶｓｃ３／Ｖｓｌと等しいことを特徴とする。

本発明によれば、ダウンタイムを抑制しつつ、局所的な濃度ムラを抑制することができる。

第１の実施形態における画像形成装置の構成を説明するための図である。 第１の実施形態における現像装置の構成を説明するための図である。 第１の実施形態における現像装置の構成を説明するための図である。 第１の実施形態における回収室の構成を説明するための図である。 第１の実施形態における第１搬送スクリュー及び第２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）及び第３搬送スクリューの回転速度（Ｖｓｃ３）の関係を示すグラフである。 第１の実施形態における制御を説明するためのフローチャートである。 第２の実施形態における第１搬送スクリュー及び第２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）及び第３搬送スクリューの回転速度（Ｖｓｃ３）の関係を示すグラフである。 第２の実施形態における制御（第３の実施形態における制御）を説明するためのフローチャートである。 第３の実施形態における現像装置の構成を説明するための図である。 第３の実施形態における第１搬送スクリュー及び第２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）及び第３搬送スクリューの回転速度（Ｖｓｃ３）を示すグラフである。 第４の実施形態における制御を説明するためのフローチャートである。 他の実施形態における現像装置の構成を説明するための図である。 比較例における現像装置の構成を説明するための図である。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１ないし図６を用いて説明する。まず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。

［画像形成装置の構成］
複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機などの電子写真方式の画像形成装置は、像担持体に形成された静電像（静電潜像）に対して現像装置から帯電したトナーを供給し、トナー像として可視像化する。その後、可視像化したトナー像を記録材（転写材）に転写し、熱と圧を加えて記録材にトナー像を定着させ、画像として出力する。

図１に示すように、第１の実施形態の画像形成装置１００は、記録材に画像を形成する画像形成動作を実行可能である。画像形成装置１００は、画像形成装置本体１０１内において、それぞれ像担持体としての感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを各々が備えている４つの画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、を有している。感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、それぞれ円筒状の感光体である。各画像形成ステーションの下方には、中間転写装置が配置されている。中間転写装置は、中間転写体としての中間転写ベルト５１が、ローラ５３、５５、５６に張設されて、矢印方向に走行するように構成されている。

第１の実施形態では、非接触式帯電であるコロナ帯電方式の一次帯電装置２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋによって、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面を帯電する。帯電された感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面は、レーザドライバによって各々駆動する露光装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋによってレーザにより露光されることで、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上にそれぞれの色に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像を現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋによって現像剤により現像することで、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。

各画像形成ステーションで形成されたトナー像は、一次転写手段としての転写ローラ５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｋによる転写バイアスによって、中間転写ベルト５１上に転写され重ね合わせられる。中間転写ベルト５１上に形成された４色のトナー像は、ローラ５３と対向して配置された二次転写手段としての二次転写ローラ５４によって記録材に転写される。記録材に転写されずに中間転写ベルト５１に残ったトナーは、中間転写ベルトクリーナー８によって除去される。記録材は、例えば、用紙やプラスチックシートなどのシート材である。

トナー像が転写された記録材は、定着ローラを備えた定着装置７によって加圧／加熱される。これにより、トナー像が記録材に定着される。また、一次転写後に感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に残った一次転写残トナーは、クリーナー６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにより除去され、次の画像形成に備える。また、クリーナー６ではＬＥＤが点灯し、画像形成動作時にできた電位ムラを減らすことで、次の画像形成に備える。

なお、第１の実施形態では、像担持体として、ドラム状の感光体（感光ドラム）を使用したが、ベルト状の感光体を用いることも可能である。また、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、上記方式に限られるものではない。前述した各画像形成ステーションは、現像色が異なるだけで基本的に同じ構成を有する。このため、以下では、各ステーションの構成であることを示す添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して説明する。なお、紙種に応じた転写や定着の工程での必要性から複数のプロセス速度を有するため、現像装置の駆動速度は複数ある。

［現像装置の構成］
次に、現像装置４について、図２ないし図４を用いて説明する。現像装置４は、画像形成装置本体１０１内に配置され、像担持体に形成された静電潜像をトナーとキャリアを含む現像剤により現像する。現像装置４は、現像剤を収容する現像容器４０を有する。第１の実施形態の現像剤は、非磁性トナーと磁性を有するキャリアを含む所謂二成分現像剤である。現像容器４０には、現像剤担持体としての現像スリーブ４１が回転可能に支持される。現像スリーブ４１は感光ドラム１の回転軸線方向と平行に配置され、感光ドラム１の表面の静電潜像を現像剤で現像する。

また、現像容器４０には、現像スリーブ４１上に担持された現像剤の層厚を規制する規制ブレード４３（現像剤規制部材）が設けられている。現像スリーブ４１は、後述する現像室４０１から供給される現像剤を表面に担持して搬送する。現像スリーブ４１は、それぞれ円筒状に形成され、内部にマグネットローラ４２が非回転に配置されている。現像スリーブ４１は、図２に示す矢印の方向に回転駆動され、マグネットローラ４２の磁気吸着力により現像剤を担持搬送する。

現像容器４０は、隔壁４８によって、第１室としての上側の現像室（現像剤搬送経路）４０１と、現像室４０１の下方に配置され、第２室としての攪拌室（現像剤搬送経路）４０２とに区画される。現像室４０１は、現像スリーブ４１に現像剤を供給する機能室である。攪拌室４０２は、現像スリーブ４１から回収された回収現像剤と、現像室４０１において現像スリーブ４１に供給されなかった余剰現像剤と、現像装置４の外部から補給された補給現像剤とを受け入れて攪拌する機能室である。

即ち、第１の実施形態の現像装置４は、トナーとキャリアを含む現像剤を現像スリーブ４１に供給する機能と、現像スリーブ４１から現像剤を回収する機能が分離している、所謂、機能分離型の現像装置である。機能分離型の現像装置は、現像スリーブ４１に現像剤を供給する供給室と、感光ドラム１と対向する現像領域Ａを通過した現像剤を現像スリーブ４１から回収する回収室（攪拌室４０２）を有する。また、機能分離型の現像装置では、現像領域Ａを通過した現像剤を、現像スリーブ４１から、供給室（現像室４０１）を経由することなく回収室（攪拌室４０２）に回収することが可能である。

現像室４０１と攪拌室４０２内にはそれぞれ、第１搬送部材としての第１搬送スクリュー４４と、第２搬送部材としての第２搬送スクリュー４５が設けられている。第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５は、何れも現像スリーブ４１の回転軸線方向（長手方向）と略平行に配置される回転軸上に螺旋状の羽根を設けたスクリュー部材である。

第１の実施形態の現像装置４（機能分離型の現像装置）では、図２の断面図に示すように、供給室（現像室４０１）の底部４０１ｂは、回収室（攪拌室４０２）の底部４０２ｂよりも鉛直方向上方に在る。また、第１搬送スクリュー４４の回転中心は、現像スリーブ４１の回転中心よりも鉛直方向上方に在る。また、規制ブレード４３は、現像スリーブ４１の回転中心よりも鉛直方向上方に在る。

また、図３の断面図に示すように、隔壁４８の長手方向の両端部側には、現像室４０１と攪拌室４０２の間で現像剤を相互に搬送する受け渡し部（現像剤搬送経路）である第１連通部４０４と第２連通部４０５が設けられている。第１連通部４０４は、攪拌室４０２から現像室４０１に現像剤が移動することを許容する開口部が形成されている。第２連通部４０５は、現像室４０１から攪拌室４０２に現像剤が移動することを許容する開口部が形成されている。

第１搬送スクリュー４４は、現像スリーブ４１に対向して配置され、第１連通部４０４から第２連通部４０５に向かう第１方向に現像剤を攪拌搬送するように回転動作しながら現像スリーブ４１に現像剤を供給する。第２搬送スクリュー４５は、第２連通部４０５から第１連通部４０４に向かう第２方向に現像剤を攪拌搬送するように回転動作する。第２搬送スクリュー４５は、重力方向に関して第１搬送スクリュー４４の下方に配置されており、第２方向は第１方向と逆方向である。このような第１搬送スクリュー４４および第２搬送スクリュー４５の回転動作によって、現像容器４０内の現像剤を攪拌搬送しながら循環させる。

現像装置４には、第３搬送部材（攪拌部材）としての第３搬送スクリュー４６が設けられる。第３搬送スクリュー４６は、現像スリーブ４１の下方、且つ、第２搬送スクリュー４５に隣接した位置に配置され、現像スリーブ４１から現像剤を回収し、第２搬送スクリュー４５と反対方向に現像剤を攪拌搬送する。第３搬送スクリュー４６は、現像スリーブ４１の回転軸線方向と略平行に配置される回転軸上に螺旋状の羽根を設けたスクリュー部材である。

このような現像装置４は、現像スリーブ４１が現像時に図２の矢印方向（時計方向）に回転し、現像室４０１から現像剤が供給されて、規制ブレード４３による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された２成分現像剤を担持する。そして、これを感光ドラム１と対向した現像領域Ａに搬送し、感光ドラム１上に形成された静電潜像に現像剤を供給して潜像を現像する。その後、現像に寄与した現像剤は、現像スリーブ４１から第３搬送スクリュー４６により回収搬送され、第２搬送スクリュー４５に受け渡される。

ここで、第１の実施形態で用いる現像剤の成分であるトナーとキャリアについて説明する。トナーは、着色剤を有した結着樹脂からなる母体と、母体に添加される添加剤とを有している。トナーの樹脂として、第１の実施形態では負帯電性ポリエステル系樹脂を用いた。体積平均粒径は４μｍ以上、１０μｍ以下が好ましく、第１の実施形態では体積平均粒径が７μｍのトナーを用いた。トナーの粒径は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。

キャリアは、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使用可能であり、第１の実施形態では、平均体積粒径が４０μｍのフェライトキャリアを用いた。キャリアの粒径は小さすぎると現像時にキャリアが潜像担持体に付着する問題が起き、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起こる。

また、第１の実施形態において現像容器４０内には３００ｇの現像剤を収容し、設置時の現像剤はトナーとキャリアの重量比を１：９とし、この時のトナー濃度を重量比で１０％とする。また、２３℃、５０％環境下でのトナー濃度１０％時のトナーの平均帯電量は４０μＣ／ｇとなる。

続いて、現像装置４の断面の構成について説明する。第１の実施形態において、現像容器４０には感光ドラム１に対向した現像領域Ａに相当する位置に開口部があり、この開口部において現像スリーブ４１が感光ドラム１方向に一部露出するように回転自在に配設されている。前述したように、現像スリーブ４１に内包されたマグネットローラ４２は非回転に固定されている。

ここで、断面での現像剤の流れについて説明する。まず、第１搬送スクリュー４４の現像剤搬送に伴って、現像剤が跳ね上がり、現像スリーブ４１に供給される。現像剤は磁性キャリアが混合しているため現像スリーブ４１内のマグネットローラ４２が発生している磁力に拘束され、現像スリーブ４１の回転に伴って、現像スリーブ４１上の現像剤は規制ブレード４３を通過し、所定量に規制される。所定量に規制された現像剤は、感光ドラム１に対向する現像領域Ａへ搬送され、トナーが静電潜像に供給される。現像領域Ａを通過した現像剤は現像容器内の第３搬送スクリュー４６に回収される。回収された現像剤は第３搬送スクリュー４６の搬送方向に搬送され第２搬送スクリュー４５の上流で合流する。

第１の実施形態に係る現像装置４の駆動系は、図２に示すように、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５を駆動する駆動源と、現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６を駆動する駆動源とを独立駆動にしている。即ち、現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６は第１モータＭ１（第１駆動部、第１駆動装置）により回転駆動されている。一方、第１搬送スクリュー２４及び第２搬送スクリュー２５は第２モータＭ２（第２駆動部、第２駆動装置）により回転駆動されている。これら２つのモータ（第１モータＭ１、第２モータＭ２）は共にＤＣモータを用い、画像形成動作時の記録材の搬送速度（即ち、中間転写ベルト５１の周速。プロセス速度）に対応した回転速度で駆動する。

続いて、現像スリーブ４１の詳細について説明する。現像スリーブ４１は、現像容器４０に回転自在に取り付けられ、第１モータＭ１から供給された駆動力により現像スリーブ４１の回転軸を回転させることで、現像剤を感光ドラム１に搬送する。第１の実施形態では、現像スリーブ４１はアルミニウムで形成され、感光ドラム１の対向部での断面において直径が２０ｍｍとした。

現像スリーブ４１の表面性と現像剤の搬送性について説明する。まず、現像スリーブ４１の表面が鏡面のような平滑な場合は、現像剤と現像スリーブ４１の表面との摩擦が極端に少ない為に、現像スリーブ４１が回転しても現像剤は殆ど搬送されない。そこで、現像スリーブ４１の表面に適度な凹凸を設け、現像スリーブ４１の表面と現像剤との間に摩擦力を作ることで、現像剤が現像スリーブ４１の回転に追従するようになる。第１の実施形態では、現像スリーブ４１の表面にブラスト処理を行い表面粗さ１５μ程度の凹凸を設けた。

ブラスト処理とは、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加工法である。以下、ブラスト加工した部分をブラスト領域と呼び、ブラスト加工していない端部を非ブラスト領域と呼ぶ。現像スリーブ４１はブラスト領域で現像剤を搬送するので、ブラスト領域は画像形成可能領域よりもやや広い範囲に設ける必要がある。第１の実施形態においてはブラスト処理をした現像剤搬送能力のある範囲は３３０ｍｍである。なお、現像スリーブ４１の表面に現像剤の搬送性を持たせるための手段として、現像スリーブ４１の表面にブラスト処理を行う例の他に、現像スリーブ４１の表面に溝や掘り込みを形成する処理を行う変形例であってもよい。

マグネットローラ４２について、図２を参照にして説明する。現像スリーブ４１内に内包されたローラ状の磁界発生手段であるマグネットローラ４２は現像容器４０に固定して配置されている。マグネットローラ４２は、現像領域Ａに対向する位置に現像磁極Ｓ１を有している。現像領域Ａで形成するＳ１極の磁界により現像剤が磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシが、現像領域Ａで回転する感光ドラム１に接触しつつ、帯電したトナーを静電気的な力によって静電潜像をトナー像として現像する。

マグネットローラ４２はＳ１極の他にＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２極の合計５極を有している。マグネットローラ４２の各磁極の役割と断面での現像剤の流れを説明する。まず、第１搬送スクリュー４４の現像剤搬送に伴って、現像剤が跳ね上がり、現像スリーブ４１に供給される。現像剤は磁性キャリアが混合しているためＮ２極に拘束される。次に、現像スリーブ４１の回転に伴って、規制ブレード４３に対向するＳ２極を通過し、現像剤が所定量に規制される。

規制された現像剤はＮ１極を通過し、感光ドラム１に対向するＳ１極へ現像剤が供給される。現像領域Ａを通過し、静電潜像に対してトナーを消費した現像剤はＮ３極とＮ２極の極間において、磁極による磁気拘束力から解放され、第３搬送スクリュー４６に回収される。なお、規制ブレード４３に対向するＳ２極と現像極Ｓ１極の間の極（第１の実施形態ではＮ１極）を省略した構成では、現像剤の搬送が不安定になり、濃度ムラが生じる原因になることがある。

続いて、規制ブレード４３の詳細について説明する。規制ブレード４３は、現像スリーブ４１上に担持され静電潜像に供給される現像剤を所定量にするため、現像スリーブ４１の回転方向の現像領域上流において現像スリーブ４１と対向するように配置される。また、規制ブレード４３は、現像スリーブ４１上の現像剤が現像容器４０から感光ドラム１方向へ通過できる間隔を規定する。

第１の実施形態では、現像剤の量を規制する規制部材として、現像スリーブ４１の回転軸線方向に沿って延在した板状の規制ブレード４３を用いた。規制ブレード４３の材質としては、アルミニウムを用いた。また、規制ブレード４３は、感光ドラム１よりも現像スリーブ４１の回転方向上流において規制ブレード４３の先端が現像スリーブ４１の中心を向くように現像容器４０側に配設している。現像スリーブ４１が回転することで、現像スリーブ４１上の現像剤は、規制ブレード４３の先端部と現像スリーブ４１の間を通過して現像領域Ａへと送られる。従って、規制ブレード４３と現像スリーブ４１の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ４１上に担持され現像領域へ搬送される現像剤量が調整できる。

なお、規制ブレード４３と現像スリーブ４１の間隙が狭すぎると現像剤内の異物やトナーの凝集塊が詰まりやすいので好ましくない。また、現像スリーブ４１上を搬送される現像剤の単位面積当たりの質量が多過ぎると、感光ドラム１対向位置の近傍で現像剤が詰まったり、感光ドラム１にキャリアが付着したりする等の問題が生じる。一方、現像スリーブ４１上を搬送される現像剤の単位面積当たりの質量が少な過ぎると所望のトナー像を現像できず、画像濃度が低下する問題が起きる。第１の実施形態では、現像装置４の設置後（現像剤が使用されていない最初の状態）でのトナー濃度１０％の時に現像剤搬送量が３０ｍｇ／ｃｍ^２となるように、規制ブレード４３と現像スリーブ４１の間隔（ＳＢギャップ）を４００μｍに設定した。

第１の実施形態では、現像スリーブ４１の直径は２０ｍｍ、感光ドラム１の直径は８０ｍｍ、又、この現像スリーブ４１と感光ドラム１との最近接領域を４００μｍに設定した。この構成によって、現像領域Ａに搬送した現像剤を感光ドラム１と接触させた状態で、現像が行えるように設定した。なお、現像スリーブ４１は、非磁性のアルミニウムで構成され、その内部には磁界発生手段であるマグネットローラ４２が非回転状態で設置されているため、現像領域において、感光ドラム１の対向位置に在るＳ１極の磁界により現像剤が磁気ブラシを形成する。

以上説明した構成において、現像スリーブ４１は、現像時に図２に示したように矢印方向に回転し、規制ブレード４３によって適量に規制された現像剤を感光ドラム１と対向した現像領域Ａに搬送する。現像領域において現像剤はマグネットローラ４２の磁界によって磁気ブラシを形成し、感光ドラム１上に形成された静電潜像にトナーを供給し、トナー像を得る。この時、現像スリーブ４１には不図示の電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。第１の実施形態では、－５００Ｖの直流電圧と、矩形波でピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１５００Ｖ、周波数ｆが１２ｋＨｚの交流電圧とした。しかし、直流電圧値、交流電圧波形はこれに限られるものではない。また、現像領域において、感光ドラム１上の非画像形成部は－６００Ｖに帯電し、静電潜像形成部は出力画像の濃度に応じて電位が上がるようにレーザによって静電潜像が形成されている。

又、現像領域Ａにおいては、現像スリーブ４１は、感光ドラム１の移動方向と順方向で移動している。現像スリーブ４１と感光ドラム１の周速比に関しては、１．５倍に設定した。周速比は、大きくなればなるほどトナー供給量多くなるが、大きすぎると、トナー飛散等の問題が生じるため、通常１～２倍間で設定される。

第１の実施形態では、紙種によって、複数の速度を有し、速度１では感光ドラム１の周速は３２０ｍｍ／ｓ、現像スリーブ４１の周速は４８０ｍｍ／ｓ、速度２では感光ドラム１の周速は１６０ｍｍ／ｓ、現像スリーブ４１の周速は２４０ｍｍ／ｓで駆動している。また、最大濃度部でのトナー消費量は０．５ｍｇ／ｃｍ^２であり、Ａ４サイズに最大限トナーを消費した場合には０．３１ｇ使用する。

規制ブレード４３で規制され、現像領域を通過した現像剤を取り込み部４７で現像容器４０内に回収するため、取り込み部４７を通過できる現像剤量は、規制ブレード４３で規制される現像剤量よりもかなり大きくなっている。規制ブレード４３の形状、規制ブレード４３と現像スリーブ４１の間隔、マグネットローラ４２の磁力、現像剤特性などが量産によってバラついたり、使用により現像剤が劣化したりして搬送量が増えた場合でも、取り込み部４７で取り込めるようにする為である。第１の実施形態では現像スリーブ４１の現像剤搬送量が３０ｍｇ／ｃｍ^２に対して、６０ｍｇ／ｃｍ^２以上取り込めるように現像スリーブ４１と容器の間隔が設けられている。

ここで、現像装置４の長手方向（現像スリーブ４１の回転軸線方向）の構成について、図３を参照して説明する。現像容器４０の内部は、その略中央部が隔壁４８によって現像室（供給室とも呼ぶ）４０１と攪拌室（回収室とも呼ぶ）４０２に垂直方向の上下に区画されており、現像剤Ｄは現像室４０１及び攪拌室４０２に収容されている。

現像室４０１及び攪拌室４０２には、現像剤攪拌・搬送手段としての搬送部材である第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５がそれぞれ配置されている。第１搬送スクリュー４４は、現像室４０１の底部に現像スリーブ４１の軸方向に沿って配置されている。そして、第２モータＭ２（第２駆動装置）から供給された駆動力により第１搬送スクリュー４４の回転軸が回ることで、現像室４０１内の現像剤を軸線方向に沿って搬送しつつ、現像スリーブ４１に現像剤を供給する。また、第２搬送スクリュー４５は、攪拌室４０２内の底部に現像スリーブ４１の回転軸線方向に沿って配置されている。そして、第２モータＭ２（第２駆動装置）から供給された駆動力により第２搬送スクリュー４５の回転軸が回ることで、攪拌室４０２内の現像剤を第１搬送スクリュー４４とは反対の回転軸線方向に搬送する。

現像室４０１と攪拌室４０２は、第１連通部４０４と第２連通部４０５で連通している。第２連通部４０５は、現像室４０１から現像スリーブ４１に供給されずに現像室４０１を通過した現像剤を攪拌室４０２に汲み落とす連通部（汲み落とし部とも呼ぶ）である。第１連通部４０４は、現像スリーブ４１から回収した現像剤と現像室４０１から汲み落とされた現像剤を第２搬送スクリュー４５により現像室４０１に汲み上げる連通部（汲み上げ部とも呼ぶ）である。第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転による搬送によって、現像剤が隔壁４８の両端部の連通部である第１連通部４０４、第２連通部４０５を通じて現像室４０１と攪拌室４０２との間で循環される。

攪拌室（回収室）４０２は、図４の断面図に示すように、第２搬送スクリュー４５が配置された第１領域４０２ａと第３搬送スクリュー４６が配置された第２領域４０３の二つの部分から構成されている。図２の断面図に示すように、攪拌室（回収室）４０２の第２領域４０３は、攪拌室（回収室）４０２の第１領域４０２ａに対して水平方向に隣り合う領域である。

第２領域４０３では現像剤を第２搬送スクリュー４５とは反対の軸方向に搬送し、第２室の上流に搬送する。なお、第１の実施形態では、攪拌室（回収室）４０２の第１領域４０２ａと第２領域４０３の間に隔壁が設けられていない。このため、第２搬送スクリュー４５に跳ね上げられて、第２搬送スクリュー４５が搬送する現像剤と第３搬送スクリュー４６が搬送する現像剤の一部が混ざることもある。

続いて、現像剤の搬送経路について説明する。現像剤の攪拌・搬送される経路としては、供給室（第１室）４０１→汲み落とし部４０５→回収室（第２室）４０２→汲み上げ部４０４→供給室（第１室）４０１の第１経路（現像に寄与しない経路）がある。また、供給室（第１室）４０１で第１搬送スクリュー４４が搬送→現像スリーブ４１→回収室４０３内で第３搬送スクリュー４６が搬送→回収室４０３内で第２搬送スクリュー４５が搬送→汲み上げ部４０４→供給室（第１室）４０１の第２経路がある。第２経路は、現像に寄与し後に汲み上げ部４０４を経路する経路である。なお、回収室４０２の長手方向では現像スリーブ４１から回収された現像剤が汲み上げ部４０４へ向かうため、回収室４０２の下流に向かうほど現像剤が多くなる傾向にあり、汲み上げ部４０４付近の現像剤量が多くなる。

続いて、トナー濃度制御について説明する。現像装置４の汲み上げ部４０４には、センサ面近傍の一定体積で現像剤の透磁率を検知して、トナーとキャリアの比率（トナー濃度）を算出するトナー濃度センサ（インダクタンスセンサ）が設けられている。そして、トナー濃度センサによって算出されるトナー濃度が目標トナー濃度になるように補給量を調整する。つまり、目標のトナー濃度からの乖離が生じると、トナー補給量を補正して、目標値と一致するように制御する。このトナー濃度センサの検知結果に応じて補給されるトナーをＳｉとする。目標トナー濃度をＴｔ、検知した現状のトナー濃度をＴｓとした場合、Ｔｔ－Ｔｓが負ならＳｉは正、Ｔｔ－Ｔｓが正ならＳｉは負となる。また、トナー濃度には適切な範囲があるため、通常、目標トナー濃度には上下限が設けられる。第１の実施形態においては、６～１２％の範囲で用いられる。

図２で前述したように、現像スリーブ４１に担持される現像剤の量を規制する現像剤規制部材としての規制ブレード４３が、現像スリーブ４１に対向して配置されている。規制ブレード４３は、マグネット４２が有する複数の磁極のうちの一つの磁極（Ｓ２極）に対向して配置されている。これにより、規制ブレード４３よりも現像スリーブ４１の表面移動方向の上流側に現像剤溜まりが形成されて、規制ブレード４３の直上流部に現像剤を一定量確保することができるので、現像スリーブ４１に現像剤が安定して供給することが可能となる。

しかしながら、規制ブレード４３よりも現像スリーブ４１の表面移動方向の上流側に現像剤の不動層が形成されることがある。不動層の現像剤は入れ替わることがないので、不動層の現像剤は、同じトナー濃度のままであり、それ以上摩擦帯電することはない。不動層の現像剤は、更に長期間にかけてトナー帯電量が低下していくことになる。その結果、規制ブレード４３よりも現像スリーブ４１の表面移動方向の上流側において、動層の現像剤のトナー帯電量と不動層の現像剤のトナー帯電量との間に差が生じる。

一方、動層の現像剤の流動性の変化や画像形成装置の稼働による不規則な振動などの影響により、動層との境界にある不動層の現像剤の一部が崩れて、動層に取り込まれる場合がある。この場合、動層の現像剤のトナー帯電量と不動層の現像剤のトナー帯電量との差が大きいほど、動層に取り込まれた不動層の現像剤が現像領域に運ばれたときに、局所的な濃度ムラが生じる虞がある。

そこで、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５を駆動する駆動源と現像スリーブ４１を駆動する駆動源とを独立駆動にする。そして、現像スリーブ４１の回転速度（Ｖｓｌ）に対する第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度（Ｖｓｃ）の比をＶｓｃ／Ｖｓｌとする。この場合に、非画像形成時のＶｓｃ／Ｖｓｌを、画像形成動作時のＶｓｃ／Ｖｓｌよりも小さくするモード（以降、トナー層移動制御と呼ぶ）を実行する。これにより、規制ブレード４３よりも現像スリーブ４１の表面移動方向の上流側に形成された不動層を崩すものである。

しかしながら、機能分離型の現像装置において、トナー層移動制御を実行した場合、回収室（攪拌室４０２）における現像剤の分布が偏る傾向がある。このため、現像容器４０内の現像剤分布に依っては、トナー層移動制御を実行すると、現像スリーブ４１上の現像剤を回収室（攪拌室４０２）内に回収できずに溢れてしまう虞がある。これは、トナー層移動制御において第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度（Ｖｓｃ）を遅くした場合に、回収室（攪拌室４０２）に現像剤が滞り、回収室（攪拌室４０２）に現像剤を回収する空間が足りなくなることが原因である。

このことは、回収室（攪拌室４０２）内に第３搬送スクリュー４６が設けられていない現像装置（図１３に示す比較例における現像装置４０００）において顕著な課題となる。また、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５及び第３搬送スクリュー４６の駆動と現像スリーブ４１の駆動とが分かれている現像装置において顕著な課題となる。これは、回収室（攪拌室４０２）の長手方向では現像スリーブから回収された現像剤が汲み上げ部４０４へ向かうため、回収室（攪拌室４０２）の下流に向かうほど現像剤が多くなる傾向にある。その結果、汲み上げ部４０４付近の現像剤量が多くなるため、回収室（攪拌室４０２）の下流側で現像剤が溢れる虞があるからである。

これに対して、第１の実施形態の現像装置４では、回収室（攪拌室４０２）内に第２搬送スクリュー４５に加えて第３搬送スクリュー４６が設けられている。尚且つ、第１の実施形態の現像装置４では、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の駆動と、第３搬送スクリュー４６及び現像スリーブ４１の駆動とが分かれているものである。以下にその詳細を説明する。

［第１の実施形態に係る発明の特徴的な構成］
第１の実施形態では、トナー層移動制御時において、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度に対して第３搬送スクリュー４６の回転速度が速くなるように駆動するものである。

第１の実施形態において、非画像形成時にトナー層移動制御を実行するときの、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度をＶｓｃ、現像スリーブ４１の回転速度をＶｓｌ、第３搬送スクリュー４６の回転速度をＶｓｃ３とする。

現像スリーブ４１の回転速度（Ｖｓｌ）に対する第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度（Ｖｓｃ）の比をＶｓｃ／Ｖｓｌとする。この場合に、トナー層移動制御時のＶｓｃ／Ｖｓｌが、画像形成動作時のＶｓｃ／Ｖｓｌよりも小さくなるように駆動する。また、現像スリーブ４１の回転速度（Ｖｓｌ）に対する第３搬送スクリュー４６の回転速度（Ｖｓｃ３）の比をＶｓｃ３／Ｖｓｌとする。この場合に、トナー層移動制御時のＶｓｃ／Ｖｓｌが、画像形成動作時のＶｓｃ３／Ｖｓｌと等しくなるように駆動する。

このように、トナー層移動制御時のＶｓｃ３／Ｖｓｌを、画像形成動作時のＶｓｃ３／Ｖｓｌと等しくなるように駆動する。これにより、現像剤量が多い回収室（攪拌室４０２）の下流側における現像剤が、第３搬送スクリュー４６によって回収室の上流側に搬送されるので、現像剤溢れを抑制するものである。

［第１の実施形態における制御］
第１の実施形態では、記録材に画像を形成する画像形成期間において、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度が８００ｒｐｍ、第３搬送スクリュー４６及び現像スリーブ４１の回転速度が６００ｒｐｍで駆動している。

画像形成動作が実行されていない非画像形成期間において、トナー層移動制御として、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の駆動を停止とする（即ち、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度をゼロとする）。また、非画像形成期間において、現像スリーブ４１と第３搬送スクリュー４６を６００ｒｐｍで１秒駆動する。

ここで、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度と、現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６の回転速度を示すグラフを図５に示す。

第１の実施形態では、ＣＰＵ２０（制御部）が、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転数を変更できるように第１モータＭ１を制御する。尚且つ、ＣＰＵ２０が、現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６の回転数を変更できるように第２モータＭ２を制御している。また、ＣＰＵ２０は、トナー層移動制御の未実行回数Ｎの積算メモリを制御して、トナー層移動制御の実行タイミングを判別している。

トナー層が規制ブレード４３と現像スリーブ４１との間の隙間（ＳＢギャップ）を阻害する前に、第１の実施形態における制御を実行する必要がある。第１の実施形態では、トナー層が形成されて搬送を阻害するのが一番早い場合は、トナー消費率１％で且つ現像装置４内が４５℃まで昇温した場合であり、Ａ４サイズの通紙で５５００枚相当の駆動時間で発生する。このことから、５０００枚相当の駆動時間に達した時点で第１の実施形態における制御を実行する。言い換えれば、ＣＰＵ２０は、画像形成動作において所定枚数の記録材に画像が形成されるごとにトナー層移動制御を実行する。

ここで、第１の実施形態における制御を説明するためのフローチャートを図６に示す。

図６の制御は、ＣＰＵ２０が、メモリ３０に記憶された制御プログラムを読み出して、各種機器を制御することにより実行される。また、図６の制御は、画像形成装置１００が画像形成動作の開始指示（プリントジョブの実行指示）を受けた後（プリントスタート後）にフローが開始される。

プリントスタート後、ＣＰＵ２０はプロセス速度に対応して予め定められた各種高圧や回転速度をメモリ３０から読み出し、ＣＰＵ２０を制御し、第１モータＭ１、第２モータＭ２をはじめとする各種駆動系を印加・駆動し、画像形成動作を開始する（Ｓ１０１）。

続いて、ＣＰＵ２０は、画像形成動作によって出力した画像をＡ４基準で換算枚数ｍを計算する（Ｓ１０２）。

続いて、ＣＰＵ２０は、トナー層移動制御の未実施回数Ｎに換算枚数ｍを加算し（Ｓ１０３）、Ｎが閾値５０００以上か判定する（Ｓ１０４）。閾値５０００以上である場合（Ｓ１０４：ｙｅｓ）、ＣＰＵ２０は、画像形成動作を中断し、非画像形成期間において、トナー層移動制御を実行する（Ｓ１０５）。一方、閾値５０００未満である場合（Ｓ１０４：ｎｏ）、Ｓ１０１に処理を戻し、画像形成動作を継続する。

非画像形成時にトナー層移動制御を実行するときの、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度をＶｓｃ、現像スリーブ４１の回転速度をＶｓｌ、第３搬送スクリュー４６の回転速度をＶｓｃ３とする。現像スリーブ４１の回転速度（Ｖｓｌ）に対する第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度（Ｖｓｃ）の比をＶｓｃ／Ｖｓｌとする。この場合に、トナー層移動制御では、トナー層移動制御時のＶｓｃ／Ｖｓｌが、画像形成動作時のＶｓｃ／Ｖｓｌよりも小さくなるように駆動する。また、トナー層移動制御では、現像スリーブ４１の回転速度（Ｖｓｌ）に対する第３搬送スクリュー４６の回転速度（Ｖｓｃ３）の比をＶｓｃ３／Ｖｓｌとする。この場合に、トナー層移動制御時のＶｓｃ／Ｖｓｌが、画像形成動作時のＶｓｃ３／Ｖｓｌと等しくなるように駆動する。そして、Ｓ１０５におけるトナー層移動制御が終了したら、図６に係る一連の制御を終了する。

なお、第１の実施形態では、Ａ４サイズの通紙に係る現像スリーブ４１の駆動回転数を１枚の基準とし、通紙の紙サイズにより現像スリーブ４１の駆動回転数が異なる場合は回転数基準で換算する。例えば、Ａ３サイズの場合はＡ４サイズの２倍の長さなので、２枚としてカウントする。

このように第１の実施形態では、画像形成動作において所定枚数の記録材に画像が形成されるごとにトナー層移動制御を実行する。即ち、トナー層移動制御時のＶｓｃ３／Ｖｓｌを、画像形成動作時のＶｓｃ３／Ｖｓｌと等しくなるように駆動する。これにより、現像剤量が多い回収室（攪拌室４０２）の下流側における現像剤が、第３搬送スクリュー４６によって回収室の上流側に搬送されるので、現像剤溢れを抑制することができる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態のようにトナー層移動制御を行った結果、現像容器４０内の現像剤の分布が崩れた場合、一時的に現像スリーブ４１の一部に現像剤が供給できずに、現像されるトナー像の一部が欠けてしまう可能性がある。これは、トナー層移動制御を実行すると、画像形成動作時の現像剤分布と異なり、一部に現像剤が偏る。このため、トナー層移動制御を行った直後に画像形成動作を実行すると現像剤が現像スリーブ４１に供給できず、現像スリーブ４１に担持される現像剤が少なくなるためである。

そこで、第２の実施形態では、非画像形成期間において、トナー層移動制御を実行した後に、現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６と、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５を駆動する現像剤循環制御を実行する。そして、現像剤循環制御を実行した後に、画像形成動作を実行する。

現像剤循環制御時の現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６の回転速度は、画像形成動作時の現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６の回転速度と同じにしている。また、現像剤循環制御時の第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度は、画像形成動作時の現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６の回転速度と同じにしている。

また、現像剤循環制御における駆動時間は現像剤が１周以上循環することが好ましく、第２の実施形態では、５秒間駆動する。なお、第２の実施形態では、現像剤循環制御と画像形成制御の間に一度駆動を停止しているが、現像剤循環制御後に駆動を停止せずに画像形成動作を再開してもよい。現像剤循環制御後に駆動を停止せずに画像形成動作を再開した場合には、ダウンタイムの短縮となる。

第２の実施形態では、現像剤循環制御において第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転駆動以外は、第１の実施形態と同様である。画像形成期間において、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度は８００ｒｐｍ、第３搬送スクリュー４６及び現像スリーブ４１の回転速度は６００ｒｐｍで駆動している。

図７は、第２の実施形態における第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度と、現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６の回転速度を示すグラフである。

非画像形成期間において、トナー層移動制御として、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の駆動を停止し、現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６を６００ｒｐｍで１秒駆動する。その後、画像形成動作前に、現像剤循環制御として、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度が８００ｒｐｍ、第３搬送スクリュー４６及び現像スリーブ４１の回転速度が６００ｒｐｍで５秒駆動する。

ここで、第２の実施形態における制御を説明するためのフローチャートを図８に示す。

図８の制御は、ＣＰＵ２０が、メモリ３０に記憶された制御プログラムを読み出して、各種機器を制御することにより実行される。また、図８の制御は、画像形成装置１００が画像形成動作の開始指示（プリントジョブの実行指示）を受けた後（プリントスタート後）にフローが開始される。

プリントスタート後、ＣＰＵ２０はプロセス速度に対応して予め定められた各種高圧や回転速度をメモリ３０から読み出し、ＣＰＵ２０を制御し、第１モータＭ１、第２モータＭ２をはじめとする各種駆動系を印加・駆動し、画像形成動作を開始する（Ｓ２０１）。

続いて、ＣＰＵ２０は、画像形成動作によって出力した画像をＡ４基準で換算枚数ｍを計算する（Ｓ２０２）。

続いて、ＣＰＵ２０は、トナー層移動制御の未実施回数Ｎに換算枚数ｍを加算し（Ｓ２０３）、Ｎが閾値５０００以上か判定する（Ｓ２０４）。閾値５０００以上である場合（Ｓ２０４：ｙｅｓ）、ＣＰＵ２０は、画像形成動作を中断し、非画像形成期間において、トナー層移動制御を実行する（Ｓ２０５）。一方、閾値５０００未満である場合（Ｓ２０４：ｎｏ）、Ｓ２０１に処理を戻し、画像形成動作を継続する。

Ｓ２０５におけるトナー層移動制御が終了したら、ＣＰＵ２０は、現像剤循環制御を実行する（Ｓ２０６）。画像形成動作前に、現像剤循環制御として、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度を８００ｒｐｍ、第３搬送スクリュー４６及び現像スリーブ４１の回転速度を６００ｒｐｍで５秒駆動する。現像剤循環制御時の現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６の回転速度は、画像形成動作時の現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６の回転速度と同じにしている。また、現像剤循環制御時の第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度は、画像形成動作時の現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６の回転速度と同じにしている。そして、Ｓ２０６における現像剤循環制御が終了したら、図８に係る一連の制御を終了する。

なお、第２の実施形態では、Ａ４サイズの通紙に係る現像スリーブ４１の駆動回転数を１枚の基準とし、通紙の紙サイズにより現像スリーブ４１の駆動回転数が異なる場合は回転数基準で換算する。例えば、Ａ３サイズの場合はＡ４サイズの２倍の長さなので、２枚としてカウントする。

このように第２の実施形態では、非画像形成期間において、トナー層移動制御を実行した後に、現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６と、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５を駆動する現像剤循環制御を実行している。そして、現像剤循環制御を実行した後に、画像形成動作を実行している。これにより、トナー層移動制御を行った後の画像形成動作において、一時的に現像スリーブ４１の一部に現像剤が供給できずに、現像されるトナー像の一部が欠けてしまうことを抑制することができる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態における画像形成装置１００及び現像装置４は、補給剤Ｓと現像装置４に設けられた現像剤排出口４０６を除いて第１の実施形態と同じ構成であり、同じ部分の説明を省略する。第３の実施形態では、現像剤排出口４０６から帯電能力が低下したキャリアを現像剤ごと排出しつつ、キャリアとトナーを有した補給剤を補給し、現像装置４内のキャリアの帯電能を保ち、トナーの帯電量を維持する構成を有する。このような構成の場合、画像形成に伴い補給されるキャリアに対し排出されるキャリアの量が多いと、徐々に現像剤が減少し、現像装置４としての機能を果たせなくなるため、現像剤を排出するトナー層移動制御や現像剤循環制御には一定の制限が必要になる。

第３の実施形態では、補給剤ＳとしてトナーＴと共にキャリアＣを現像装置４に補給する。これは、画像形成動作と伴にキャリアの帯電量が低下していくことへの対処であり、新しいキャリアを現像装置４内に補給することでキャリアの帯電能を維持してトナーの帯電量を適切な範囲に保つ。第３の実施形態においては、補給剤ＳとしてトナーＴとキャリアＣを重量比で９：１に混合されたものを使用した。これに限らず、重量比が異なっている場合や、トナーとキャリアを別々に補給するような構成になっている場合であっても、第３の実施形態に係る発明を適応することができる。

キャリアを含む補給剤が補給されて現像装置４内に過剰なキャリアが溜まり、現像剤が現像装置４から溢れないように、通常、現像装置４には、過剰なキャリアが現像剤と伴に排出されるような現像剤排出口４０６が設けられている。現像装置４に現像剤排出口４０６が設けられている場合、現像装置４内の現像剤量は略一定の範囲で推移する。

第３の実施形態における現像装置４の構成を、図９の断面図に示す。現像剤排出口４０６は、現像スリーブ４１に供給された後の過剰な現像剤が排出されるように、現像スリーブ４１に対向し現像剤を供給する供給部分よりも下流に設けられている。また、現像剤排出口４０６は、補給剤が補給直後に排出されないように補給口の上流に設けられている。前述した通り、補給剤が現像装置４内の現像剤と十分に混合されないままに現像スリーブ４１に供給されないように、補給口は、供給室４０１における現像スリーブ４１の対向領域の下流に設けることが好ましい。

第３の実施形態の構成で、第１の実施形態のようにトナー層移動制御を行うと、現像剤の分布が崩れ、その後、第１の実施形態や第２の実施形態のように現像装置４内の現像剤が過剰に排出した場合、現像剤が不足する。現像剤が不足すると、現像スリーブ４１の一部に現像剤が供給できず、現像されるトナー像の一部が欠けてしまう可能性がある。

これは、トナー層移動制御を実行すると、画像形成動作時の現像剤分布と異なり、一部に現像剤が偏るため、通常駆動時に偏った現像剤が現像剤排出口４０６の近傍を通過するときに過剰に排出されることが原因である。第３の実施形態のように、現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６の回転速度を第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５よりも相対的に大きくする場合、回収室４０２の上流側に通常よりも多くの現像剤が溜まる。この後に通常駆動することで現像剤が過剰排出される。

トナー層移動制御の後に排出されるキャリア量に対して、補給されるキャリア量が少ない場合、画像形成動作を続け、トナー層移動制御を実行するたびに徐々に現像剤が減少し、現像スリーブ４１に現像剤を供給できなくなる。

第３の実施形態では、非画像形成期間において、トナー層移動制御を実行した後に、現像スリーブ４１と第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５を画像形成動作時よりも小さくなるように駆動する。このとき、現像スリーブ４１の回転速度（Ｖｓｌ）に対する、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度（Ｖｓｃ）の比（Ｖｓｃ／Ｖｓｌ）を、画像形成動作時よりも小さくすることで現像剤排出口４０６からの排出量を低減するものである。

第３の実施形態では、現像スリーブ４１の駆動を停止した状態で、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５を画像形成動作時よりも低速で駆動する。これにより、現像剤にかかる垂直方向の振動が減ることで現像剤の嵩が低くなり、かつ、現像剤排出口４０６を通過する現像剤量が減少するため、現像剤の排出を抑制することができる。

図１０は、第３の実施形態における第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度と、現像スリーブ４１及び第３搬送スクリュー４６の回転速度を示すグラフである。

第３の実施形態では、現像剤循環制御において、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転駆動以外は、第２の実施形態と同様である。現像剤循環制御において現像スリーブ４１と第３搬送スクリュー４６は３００ｒｐｍ、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５は４００ｒｐｍで各々１０秒駆動する。駆動する時間は、画像形成動作時よりも溜まっていた箇所の現像剤が現像剤排出口４０６を通過するまでの時間だけ駆動することが好ましい。

第３の実施形態における制御を説明するためのフローチャートは、第２の実施形態で前述した図８と同様である。第３の実施形態の構成において、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５の回転速度を抑えたことで、現像剤溢れを抑制しつつ、現像剤の排出を抑制することができる。具体的には、第２の実施形態で前述した制御を実行した場合には、現像剤の排出量が１ｇであった。これに対して、第３の実施形態における制御を実行した場合には、現像剤の排出量が０．３ｇに抑えられる。

＜第４の実施形態＞
第４の実施形態における画像形成装置１００および現像装置４はトナー特性検知手段と温度検知手段（温度センサ）を有する以外、第１の実施形態と同じ構成である。

トナー層が形成されるのにかかる駆動時間は、駆動中の現像剤の状態に依って異なる。例えば、現像剤の温度が高い場合は、低い場合と比べ少ない駆動時間で発生する。また、トナー平均滞在時間が長い場合（現像装置４内のトナーが多く負荷を受けてトナー特性が変化した場合で、印字率が低い画像形成が長期間続いた場合に起こる）は、短い場合に比べて、早く発生する。

第１の実施形態における制御の実行頻度は、現像剤の搬送不良が最も早く発生する状況よりも、早いタイミングでトナー層移動制御を実行する構成である。このため、現像剤の状態に依っては必要以上に早く実行することになり、ダウンタイムが発生する虞がある。

トナー層移動制御は、現像剤の搬送不良が発生する前に実行すれば十分である。このため、現像剤の状態に応じて、トナー層移動制御の実行タイミングを適正化し、トナー層移動制御の実行に依るダウンタイムを低減させることができる。第４の実施形態では、トナー特性の変化を過去１０００枚の平均印字率で見積もった。また、現像剤温度は現像装置４内の温度センサの検知結果を用いた。ＣＰＵ２０は、平均印字率算出手段による算出結果と、現像装置４内の温度センサによる検出結果と、未実施指数Ｎｉに基づいて、トナー層移動制御の実行タイミングを判断するものである。

トナー層が現像剤の搬送を阻害するのはトナー特性と現像剤温度により変化するため、現像剤状況と現像スリーブ４１の回転時間に応じて、未実施指数Ｎｉに重み付けした枚数ｍを加算する。第４の実施形態では最も早く搬送不良する場合を１として、２倍かかる場合を０．５として積算する。（表１を参照。現像剤状況に応じた未実施指数Ｎｉの重み付けを示している。）

画像形成毎に出力枚数とトナー層移動制御の未実施指数Ｎｉを更新する。未実施指数Ｎｉは、画像形成動作時の温度、過去１０００枚の平均印字率、通紙サイズによって決まる指数を累積する。例えば、Ａ４サイズの通紙を行った時の温度が４２℃、過去１０００枚の平均印字率が１０％の時は、未実施指数Ｎｉに０．８を加算する。トナー層移動制御の実行フローは第１の実施形態の未実行枚数Ｎを未実施指数Ｎｉに置き換える。

ここで、第４の実施形態における制御を説明するためのフローチャートを図８に示す。

図１１の制御は、ＣＰＵ２０が、メモリ３０に記憶された制御プログラムを読み出して、各種機器を制御することにより実行される。また、図１１の制御は、画像形成装置１００が画像形成動作の開始指示（プリントジョブの実行指示）を受けた後（プリントスタート後）にフローが開始される。

プリントスタート後、ＣＰＵ２０はプロセス速度に対応して予め定められた各種高圧や回転速度をメモリ３０から読み出し、ＣＰＵ２０を制御し、第１モータＭ１、第２モータＭ２をはじめとする各種駆動系を印加・駆動し、画像形成動作を開始する（Ｓ４０１）。

続いて、ＣＰＵ２０は、画像形成動作によって出力した画像をＡ４基準で換算枚数ｍを計算する（Ｓ４０２）。

続いて、ＣＰＵ２０は、現像装置４内の温度センサから現像装置４の温度を取得し、且つ、画像ＤＵＴＹ（印字率）を取得して（Ｓ４０３）、未実施指数Ｎｉを加算する（Ｓ４０４）。続いて、ＣＰＵ２０は、未実施指数Ｎｉが閾値５０００以上か判定する（Ｓ４０５）。閾値５０００以上である場合（Ｓ４０５：ｙｅｓ）、ＣＰＵ２０は、画像形成動作を中断し、非画像形成期間において、トナー層移動制御を実行する（Ｓ４０６）。一方、閾値５０００未満である場合（Ｓ４０５：ｎｏ）、Ｓ４０１に処理を戻し、画像形成動作を継続する。

なお、第４の実施形態では、Ａ４サイズの通紙に係る現像スリーブ４１の駆動回転数を１枚の基準とし、通紙の紙サイズにより現像スリーブ４１の駆動回転数が異なる場合は回転数基準で換算する。例えば、Ａ３サイズの場合はＡ４サイズの２倍の長さなので、２枚としてカウントする。

第４の実施形態では、現像器温度が３９°且つ画像ＤＵＴＹが１０％の時は、重み付け指数が０．５であるので（表１参照）、第１の実施形態の場合と比べ、トナー層移動制御の実行頻度が半分で済むため、ダウンタイムを低減させることができる。

（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形（各実施形態の有機的な組合せを含む）が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。

上述した第１の実施形態～第４の実施形態では、現像装置において、現像スリーブ４１が一つの場合であったが、複数の現像スリーブ４１を有する構成でも構わない。２つの現像スリーブ４１を有する場合の現像装置（機能分離型の現像装置）の断面図は図１２のようになる。この場合、図１２に示す現像装置４００では、上流側現像スリーブ４１ａが規制ブレード４３から通過した現像剤を下流側現像スリーブ４１ｂに受け渡す。また、現像装置４００は、上流側現像スリーブ４１ａに現像剤を供給する供給室（現像室４０１）と、下流側現像スリーブ４１ｂから現像剤を回収する回収室（攪拌室４０２）とが別々に設けられた機能分離型の現像装置である。また、現像装置４００において、第１搬送スクリュー４４及び第２搬送スクリュー４５を第１モータＭ１によって回転駆動する。上流側現像スリーブ４１ａ及び下流側現像スリーブ４１ｂ及び第３搬送スクリュー４６を第２モータＭ２によって回転駆動する。

上記実施形態では、図１に示したように、中間転写ベルト５１を用いる構成の画像形成装置１００を例に説明したが、これに限られない。感光ドラム１に順に記録材を直接接触させて転写を行う構成の画像形成装置に本発明を適用することも可能である。

１ 感光ドラム
４ 現像装置
２０ ＣＰＵ
４１ 現像スリーブ
４３ 規制ブレード
４４ 第１搬送スクリュー
４５ 第２搬送スクリュー
４６ 第３搬送スクリュー
４８ 隔壁
１００ 画像形成装置
４０１ 現像室
４０２ 攪拌室
Ｍ１ 第１モータ
Ｍ２ 第２モータ

Claims (8)

1. 記録材に画像を形成する画像形成動作を実行可能な画像形成装置であって、
   像担持体と、
   前記像担持体に形成された静電像を現像する現像領域にトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向して配置され且つ前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第一室と、前記現像剤担持体に対向して配置され且つ前記現像領域を通過した前記現像剤を前記現像剤担持体から回収する第二室と、前記第一室と前記第二室とを区画する隔壁と、前記第一室に配置され且つ前記現像剤を第一方向に搬送する第一搬送スクリューと、前記第二室の第一領域に配置され且つ前記現像剤を前記第一方向とは逆方向の第二方向に搬送する第二搬送スクリューと、前記第二室の前記第一領域に対して水平方向に隣り合う前記第二室の第二領域に配置され且つ前記現像剤を前記第二方向とは逆方向の第三方向に搬送する第三搬送スクリューと、を有する現像装置と、
   前記第一搬送スクリュー及び前記第二搬送スクリューを回転駆動させる第一駆動部と、
   前記現像剤担持体及び前記第三搬送スクリューを回転駆動させる第二駆動部と、
   前記第一搬送スクリュー及び前記第二搬送スクリューを回転駆動させるよう前記第一駆動部を制御し、且つ、前記現像剤担持体及び前記第三搬送スクリューを回転駆動させるよう前記第二駆動部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記第二駆動部によって前記現像剤担持体を回転駆動させる際の前記現像剤担持体の回転速度（Ｖｓｌ）に対する、前記第一駆動部によって前記第一搬送スクリュー及び前記第二搬送スクリューを回転駆動させる際の前記第一搬送スクリュー及び前記第二搬送スクリューの回転速度（Ｖｓｃ）の比をＶｓｃ／Ｖｓｌとし、且つ、前記第二駆動部によって前記現像剤担持体を回転駆動させる際の前記現像剤担持体の回転速度（Ｖｓｌ）に対する、前記第二駆動部によって前記第三搬送スクリューを回転駆動させる際の前記第三搬送スクリューの回転速度（Ｖｓｃ３）をＶｓｃ３／Ｖｓｌとした場合、
   前記制御部は、前記画像形成動作が実行されていない非画像形成期間におけるＶｓｃ／Ｖｓｌが、前記画像形成動作が実行されている画像形成期間におけるＶｓｃ／Ｖｓｌよりも小さくなるように、前記第一駆動部及び前記第二駆動部を制御するモードを実行可能であり、
   前記モードにおいて、前記非画像形成期間におけるＶｓｃ３／Ｖｓｌは、前記画像形成期間におけるＶｓｃ３／Ｖｓｌと等しい
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記モードにおいて、前記非画像形成期間における前記第一搬送スクリュー及び前記第二搬送スクリューの回転速度は、前記画像形成期間における前記第一搬送スクリュー及び前記第二搬送スクリューの回転速度よりも遅い
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記モードにおいて、前記非画像形成期間における前記第一搬送スクリュー及び前記第二搬送スクリューの回転速度はゼロである
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記画像形成動作において所定枚数の記録材に画像が形成されるごとに前記モードを実行可能である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第一駆動部は、前記第一搬送スクリュー及び前記第二搬送スクリューを回転駆動するための第一モータであり、
   前記第二駆動部は、前記現像剤担持体及び前記第三搬送スクリューを回転駆動するための第二モータである
   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. 前記規制部材は、前記現像剤担持体の回転中心よりも鉛直方向上方に在る
   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. 前記第一搬送スクリューの回転中心は、前記現像剤担持体の回転中心よりも鉛直方向上方に在る
   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。
8. 前記第一室の底部は、前記第二室の底部よりも鉛直方向上方に在る
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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