JP5253472B2

JP5253472B2 - 画像形成装置

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Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視画像を形成する現像装置を備えた、複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。特に、現像装置として、トナー及びキャリアを有する２成分現像剤を使用した構造に関する。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置は、一般的に像担持体であるドラム状の感光体の表面を、帯電器により一様に帯電させ、帯電した感光体を露光装置によって画像データに応じて露光し、感光体上に静電潜像を形成する。感光体に形成された静電潜像は、現像装置を用いて現像剤であるトナーによって、トナー像として顕像化される。そして、顕像化された画像は転写装置によって記録材へ転写される。その後、記録材上に転写されたトナー像を定着装置によって熱及び圧力で記録材へと溶融定着する。

このような現像装置として、現像剤である非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備えた２成分現像剤を使用するものがある。特に、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良いため、色味が良好であるなどの理由から広く用いられている。この２成分現像剤を使用する現像装置は、現像容器内でトナーとキャリアを撹拌しつつ搬送し、現像剤担持体である現像スリーブに現像剤を担持する。現像スリーブに担持された現像剤は現像剤規制部材である規制ブレードにより担持量を規制される。その後、現像スリーブと感光体との間に現像バイアスを印加することにより、トナーのみが感光体表面に形成された静電潜像に転移し、感光体表面に静電潜像に応じたトナー像が形成される。

近年、複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、省スペースを達成するために装置本体の小型化の要求が強くなっており、特にフルカラーの画像形成放置においては、現像装置を複数配置するために小型化の要望が強い。そこで、現像装置として、縦攪拌型のものが従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような現像装置は、２成分現像剤を攪拌しつつ搬送する攪拌室及び現像室が上下に配置されており、それぞれの室に現像剤搬送部材である搬送スクリューが配置されている。即ち、２成分現像剤を収容する現像容器は、下側に攪拌室を上側に現像室を配置し、それぞれの室の一部を連通させている。そして、それぞれの室に設けた搬送スクリューにより現像剤を攪拌しつつ搬送し、攪拌室と現像室との間を循環させている。攪拌室では、新たに補給された現像剤と混合しつつ２成分現像剤を攪拌搬送し、上側の現像室に送る。上側の現像室では、２成分現像剤が攪拌搬送されつつ現像スリーブに供給される。現像スリーブに担持された現像剤は、感光体との間の現像位置を通過して現像を行い、その後、下側の攪拌室に戻される。

このような縦攪拌型の現像装置は、現像室と攪拌室が上下方向に配置されているため、水平方向の占有スペースが小さくて済むという利点がある。このため、例えば複数の現像装置を水平方向に並列配置するタンデム方式のカラー画像形成装置でも小型化を図ることが可能となる。

特開平５−３３３６９１号公報

ところで、２成分現像剤を用いた現像装置では、画像比率が低い画像ばかりを連続して印刷すると消費されるトナー量が少ないため、現像装置内のトナーが入れ替わらずトナーの劣化が生じ易いことが知られている。トナーの劣化とは、ここではストレスによって外添剤がトナーに埋め込まれてしまうことであるが、このような劣化が生じると現像剤の流動性が低下するため、搬送スクリューによる搬送性が低下する、即ち搬送されにくくなる傾向がある。

また、本体稼動時の昇温によって現像装置近傍の温度が上がると、現像装置内のトナーが温度の影響を受けて流動性が低下することが分かっている。このような傾向は低融点のトナーほど大きく、この場合も現像剤の流動性低下により搬送スクリューによる搬送性が低下してしまうことになる。

このような低画像比率ばかりのプリント動作、若しくは現像装置近傍の温度上昇に伴う現像剤の搬送性低下の傾向は、特に画像を大量に連続してプリントする場合に顕著である。大量に連続してプリントが行われる場合、通常は画像と画像の間（紙間）も現像スリーブ、及び搬送スクリューは回転したままなので、ジョブが終了するまで回転したままとなる。ここで、現像剤の剤面は、搬送スクリューによる搬送が行われている場合には上昇し、搬送が停止している状態では下降する。また、現像スリーブによる搬送が行われている場合と停止している場合とでも、剤面が変化する。

したがって、連続プリント中は、現像スリーブ、及び搬送スクリューの駆動のＯＮ／ＯＦＦによる剤面β（図１４）の変動がなく、固定された現像剤の流れになる。この結果、例えば、図１４に示すように、搬送スクリュー２６と現像容器２２との間などに現像剤の動きが良くない部分、即ち不動層αが生じ易くなる。不動層αが生じると、現像容器２２内を搬送される現像剤量が少なくなってしまう。搬送される現像剤量が少なくなれば、出力画像に濃度ムラなどが生じる可能性がある。

特に、縦攪拌型の現像装置の場合、図１５に示すように、現像剤の搬送方向に関して剤面が傾いてしまうため、搬送される現像剤量が少なくなると、図１５のＸ部分で現像スリーブへの現像剤供給が十分に行われない、コート抜けが生じる可能性がある。即ち、上側の現像室２３では、搬送スクリュー２６によって長手方向に現像剤を搬送しながら、その現像剤の一部を現像スリーブに供給していく。一方、一旦現像スリーブ上に担持された現像剤は、現像位置通過後に、下側の攪拌室２４によって回収され、搬送スクリュー２５によって搬送される。このため、現像室２３内では、搬送スクリュー２６によって搬送される現像剤量は搬送方向下流に行くほど少なくなっていく。これとは逆に、攪拌室２４内では、搬送スクリュー２５によって搬送される現像剤量は、現像スリーブから回収される現像剤の分が増えていくので搬送方向下流に行くほど多くなっていく。この結果、図１５に示すように、縦攪拌型の現像装置では、長手方向で剤面が傾いてしまう。

このように剤面が傾く縦攪拌型の現像装置で、上述のように、不動層が生じ、搬送される現像剤量が少なくなると、特に、現像室２３で剤面が低くなるＸ部分で、現像剤を現像スリーブに十分に供給できなくなる。この結果、コート抜けが生じる可能性がある。コート抜けが生じるとその部分は現像されないため、画像不良が生じてしまう。

本発明は、このような事情に鑑み、不動層が形成されてしまうような条件で画像形成を行った場合でも、画像不良の発生の低減を図るべく発明したものである。

本発明は、像を担持する像担持体と、現像剤を収容する第一の収容部と、前記第一の収容部と連通して循環路を形成し、現像剤を収容する第二の収容部と、前記第一の収容部の現像剤を前記第二の収容部と連通する第一の連通部に向けて搬送する第一の搬送部材と、前記第二の収容部の現像剤を前記第一の収容部と連通する第二の連通部に向けて搬送する第二の搬送部材と、前記第一の収容部及び前記第二の収容部を通過する表面が、前記第一の収容部から供給される現像剤を担持して、前記像担持体と対向する現像位置を経由し、前記第二の収容部に現像剤を搬送する現像剤担持体と、現像剤消費量に関する情報を検知する検知手段と、所定枚数の記録材に連続して画像形成を行う、もしくは所定時間連続して画像形成を行う画像形成毎に、前記検知手段の検知結果に基づいて消費される現像剤量が所定量以下である場合は、画像と画像との間が前記現像位置を通過する間に、前記第一の搬送部材及び前記第二の搬送部材を駆動しつつ、前記現像剤担持体の駆動を停止する、又は、前記現像剤担持体の現像剤を搬送する速度を、画像が現像位置を通過する間の速度に対して遅くすることで、前記第二の収容部内の現像剤量を一時的に減少させるように制御する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置にある。

本発明の場合、不動層が形成されてしまうような条件で、第一の搬送部材及び第二の搬送部材を駆動しつつ、現像剤担持体の駆動を停止する、又は、現像剤担持体の現像剤を搬送する速度を、画像が現像位置を通過する間の速度に対して遅くしている。これにより、剤面の高さを変化させ、不動層を生じにくくできる、或は、不動層が生じてもこの不動層を崩すことができる。この結果、搬送される現像剤量が少なくなることを低減して、画像不良の発生の低減を図れる。

本発明の参考例１に係る画像形成装置の概略構成断面図。同じく現像装置の概略構成横断面図。同じく現像装置の概略構成縦断面図。同じく制御部のブロック図。参考例１の制御を行ったときの現像剤の剤面変動を説明するために、現像装置の一部を拡大して示す断面図。平均画像比率と現像剤の流動性との関係を示す図。参考例１の制御のフローチャート。本発明の実施形態に係る制御のフローチャート。本実施形態の制御を行ったときの現像剤の剤面変動を説明するために、現像装置の一部を拡大して示す断面図。本発明の参考例２に係る画像形成装置の概略構成断面図。同じく制御部のブロック図。同じく制御のフローチャート。現像装置近傍の雰囲気温度と現像剤の流動性との関係を示す図。現像剤の不動層について説明するために、現像装置の一部を拡大して示す断面図。縦攪拌型の現像装置で剤面の高さが変動した状態を示す縦断面図。

＜参考例１＞
本発明の参考例１について、図１ないし図７を用いて説明する。まず、本参考例の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］
本参考例の画像形成装置は、電子写真方式を採用したフルカラー画像形成装置で、４つの画像形成部Ｐ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）を備える。なお、各画像形成部Ｐの構成は、現像色が異なる以外は実質的に同一とされるので、以下、特に区別を要しない場合は、何れかの画像形成部に属する要素であることを示すために符号に与えた添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは省略し、総括的に説明する。

画像形成部Ｐは、トナー像を担持する像担持体としての矢印方向（反時計方向）に回転するドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１を備える。そして、その周囲には、帯電器２、露光手段としてのレーザビームスキャナ３、現像装置４、転写ローラ６、クリーニング手段１９などからなる画像形成手段を有する。

次に、上記構成の画像形成装置全体の通常モードにおける画像形成シーケンスについて説明する。先ず、感光ドラム１が、帯電器２によって一様に帯電される。通常モードでは感光ドラム１は、矢示の時計方向に例えば２８６ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で回転する。一様に帯電された感光ドラム１は、次に、レーザビームスキャナ３により、画像信号により変調されたレーザ光により走査露光が行われる。

レーザビームスキャナ３は、半導体レーザを内蔵しており、この半導体レーザは、入力された画像データに基づいて制御され、レーザ光を射出する。例えば、ＣＣＤ等の光電変換素子を有する原稿読み取り装置から入力された原稿画像情報信号（画像データ）に対応して、或は、外部端末から入力された画像情報信号に対応して制御され、レーザ光を射出する。これによって、帯電器２によって帯電された感光ドラム１の表面電位が画像部において変化して、感光ドラム１上に静電潜像が形成される。本参考例では、このような帯電器２及びレーザビームスキャナ３により、静電潜像形成手段を構成している。

このように感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像装置４によってトナーにより反転現像され、可視画像、即ち、トナー像とされる。本参考例では、現像装置４は、現像剤としてトナー及びキャリアを含む現像剤を使用する２成分現像方式を用いる。即ち、各現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、各色のトナーを含む２成分現像剤を収容している。具体的には、現像装置４ａにはイエロー（Ｙ）のトナーを、現像装置４ｂにはマゼンタ（Ｍ）のトナーを、現像装置４ｃにはシアン（Ｃ）のトナーを、現像装置４ｄにはブラック（Ｋ）のトナーを、それぞれ収容している。したがって、上述の工程を各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ毎に行うことによって、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上に、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のトナー像が形成される。

また、各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの下方位置には、中間転写体である中間転写ベルト５が配置される。中間転写ベルト５は、ローラ５１、５２、５３に懸架され、矢印方向に移動自在とされる。感光ドラム１上のトナー像は、一次転写手段としての転写ローラ６によって一度中間転写体である中間転写ベルト５に順次転写される。これによって、中間転写ベルト５上にてイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされ、フルカラー画像が形成される。また、感光ドラム１上に転写されずに残ったトナーはクリーニング手段１９に回収される。

この中間転写ベルト５上のフルカラー画像は、給紙カセット１２から取り出され、給紙ローラ１３、給紙ガイド１１を経由して進行した紙などの記録材Ｓに、二次転写手段としての二次転写ローラ１０の作用により転写される。転写されずに中間転写ベルト５表面に残ったトナーは中間転写ベルトクリーニング手段１８に回収される。一方、トナー像が転写された記録材Ｓは、定着器（熱ローラ定着器）１６に送られ、画像の定着が行われ、排紙トレー１７に排出される。

なお、本参考例では、像担持体として、通常使用されるドラム状の有機感光体である感光ドラム１を使用したが、勿論、アモルファスシリコン感光体等の無機感光体を使用することもできる。また、ベルト状の感光体を用いることも可能である。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。

［現像装置］
次に、図２及び図３を参照して、現像装置４について説明する。現像装置４は、２成分現像剤を収容する現像容器２２と、現像剤担持体である現像スリーブ２８と、現像剤搬送部材である第１及び第２の搬送スクリュー２５、２６と、を有する。また、本実施形態の現像装置４は、縦攪拌型であるため、現像容器２２の内部は、その略中央部が紙面に垂直方向に延在する隔壁２７によって、収容部である現像室２３と攪拌室２４とに上下に区画されている。現像剤は、現像室２３及び攪拌室２４に収容されている。

攪拌室２４及び現像室２３には、第１及び第２の搬送スクリュー２５、２６がそれぞれ配置されている。第２の搬送スクリュー２６（第一の搬送部材）は、上側の現像室２３（第一の収容部）の底部に現像スリーブ２８の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転して現像室２３内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に攪拌しつつ搬送する。また、第１の搬送スクリュー２５（第二の搬送部材）は、下側の攪拌室２４（第二の収容部）内の底部に第２の搬送スクリュー２６とほぼ平行に配置され、攪拌室２４内の現像剤を第２の搬送スクリュー２６と反対方向に攪拌しつつ搬送する。このように、第１及び第２の搬送スクリュー２５、２６の回転による搬送によって、現像剤が隔壁２７の両端部の開口部（第一、第二の連通部）４１、４２を通じて現像室２３と攪拌室２４との間で循環される。なお、第１の搬送スクリュー２５は、例えば、外径Φ２０ｍｍ、軸径６ｍｍ、ピッチ２５ｍｍの形状で回転速度は６５０ｒｐｍに設定する。また、第２の搬送スクリュー２６は、例えば、外径Φ２０ｍｍ、軸径６ｍｍ、ピッチ２５ｍｍの形状で回転速度は６８０ｒｐｍに設定する。

また、現像容器２２の感光ドラム１に対向した現像位置に相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ２８が感光ドラム方向に一部露出するように回転可能に配設されている。このような現像スリーブ２８は、現像室２３及び攪拌室２４を通過する表面が、現像室２３から供給される現像剤を担持して、感光ドラム１と対向する現像位置を経由し、攪拌室２４に現像剤を搬送する。そして、現像装置４による現像は次のように行われる。現像スリーブ２８は、現像容器内の現像剤を担持搬送し、感光ドラム１の現像位置に現像剤を供給する。現像スリーブ２８に担持された現像剤の穂（磁気ブラシ）は、穂切り部材である規制ブレード２９により長さ（コート量）が規制される。ここで、現像スリーブ２８の直径を例えば２０ｍｍ、感光ドラム１の直径を例えば４０ｍｍ、この現像スリーブ２８と感光ドラム１との最近接領域を例えば約３８０μｍの距離とする。これにより、現像スリーブ２８に担持され規制ブレード２９により長さを規制された状態で現像位置に搬送された現像剤の穂を、感光ドラム１と接触させて、感光ドラム１上の静電潜像の現像が行えるように設定している。

このような現像スリーブ２８は、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成され、その内部には磁界手段であるマグネットローラ２８ｍが非回転状態で設置されている。このマグネットローラ２８ｍは、現像位置における感光ドラム１に対向して配置された現像極Ｓ２を有する。また、規制ブレード２９に対向して配置された磁極Ｓ１、磁極Ｓ１、Ｓ２の間に配置された磁極Ｎ１、現像室２３及び攪拌室２４にそれぞれ対向して配置された磁極Ｎ２及びＮ３を有している。また、画像形成時における現像スリーブ２８の回転速度（現像が行われる回転速度）は、例えば４９２ｒｐｍ（対感光ドラム周速比＝１８０％）に設定されている。

このように内部にマグネットローラ２８ｍを有する現像スリーブ２８は、現像時に図示矢印方向（反時計方向）に回転することにより、現像剤を担持しつつ搬送する。そして、規制ブレード２９による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された現像剤を、感光ドラム１と対向した現像位置に搬送し、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。

規制ブレード２９は、現像スリーブ２８の長手方向軸線に沿って延在した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材２９ａと、鉄材のような磁性部材２９ｂで構成され、感光ドラム１よりも現像スリーブ回転方向上流側に配設されている。そして、規制ブレード２９の先端部と現像スリーブ２８との間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像位置へと送られる。

なお、規制ブレード２９の現像スリーブ２８の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ２８上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像位置へ搬送される現像剤量が調整される。本参考例においては、規制ブレード２９によって、現像スリーブ２８上の単位面積当りの現像剤コート量を、例えば３０ｍｇ／ｃｍ^２に規制している。なお、規制ブレード２９と現像スリーブ２８は、間隙を２００〜１０００μｍ、好ましくは４００〜７００μｍに設定される。本参考例では５８０μｍに設定した。

［現像剤の補給］
次に、本参考例における現像剤の補給方法について図２及び図３を用いて説明する。現像装置４の上部には、トナーとキャリアを混合した補給用の２成分現像剤を収容するホッパー３１が配置される。トナー補給手段を構成するこのホッパー３１は、下部にスクリュー状の搬送部材３２を備え、搬送部材３２の一端が現像装置４の前端部に設けられた現像剤補給口３０の位置まで延びている。

画像形成によって消費された分のトナーは、搬送部材３２の回転力と、現像剤の重力によって、ホッパー３１から現像剤補給口３０を通過して、現像容器２２に補給される。このようにしてホッパー３１から現像装置４に現像剤が補給される。現像剤の補給量は、搬送部材３２の回転回数によって凡そ定められるが、この回転回数は図示しないトナー補給量制御手段によって定められる。トナー補給量制御の方法としては、２成分現像剤のトナー濃度を光学的或いは磁気的に検知するものや、感光ドラム１上の基準潜像を現像してそのトナー像の濃度を検知する方法などを適宜選択することが可能である。

［制御部］
また、本参考例の場合、現像スリーブ２８と、第１及び第２の搬送スクリュー２５、２６とを、同一の駆動モータ７２により駆動している。この駆動モータ７２は、制御部であるＣＰＵ７１により制御される。また、ＣＰＵ７１は、図４に示すように、時間を計測する計測手段である計測部７１ａ、入力された画像データから、所定回数の画像形成が行われた場合の平均画像比率を逐次算出する画像比率算出手段である画像比率算出部７１ｂを有する。

ここで、画像データは、パーソナルコンピュータなどの外部端末、或は、画像形成装置に付属のスキャナである画像入力部７３から入力される。即ち、外部端末から送られる各色の画像データ（画像情報信号）、或は、スキャナで読み取った各色の画像データは、ＣＰＵ７１に送られる。画像入力部７３が現像剤消費量に関する情報を検知する検知手段に相当する。

ＣＰＵ７１の画像比率算出部７１ｂは、この画像データ（検知結果）により画像比率を逐次算出し、メモリ７４に蓄積し、更に、蓄積したデータから平均画像比率を算出する。そして、ＣＰＵ７１は、この算出結果と計測部７１ａにより計測した時間に基づいて、計測時間が所定時間以上で、且つ、平均画像比率が所定の値以下となる条件を満たす場合に、次のような制御を行う。即ち、画像データに基づいて消費される現像剤量が所定量以下である場合に、次のような制御を行う。現像スリーブ２８と第１及び第２の搬送スクリュー２５、２６とのうちの少なくとも一方の部材の駆動条件を変更することで現像容器内の現像剤面高さを変更させる。具体的には、現像スリーブ２８と第１及び第２の搬送スクリュー２５、２６とのうちの少なくとも一方の部材の駆動を停止、又は、現像が行われている状態よりも駆動速度を遅くする。このような制御は、所定枚数の記録材に連続して画像形成を行う、もしくは所定時間連続して画像形成を行う画像形成毎に行う。

本参考例の場合、上述の条件を満たす場合に、駆動モータ７２を停止するようにしている。現像スリーブ２８と第１及び第２の搬送スクリュー２５、２６とは、同一の駆動モータ７２により駆動しているため、駆動モータ７２が停止すると、現像スリーブ２８及び第１、第２の搬送スクリュー２５、２６も停止する。本参考例では、この駆動モータ７２の停止のタイミングは、静電潜像に対する現像が行われない非画像領域（非現像動作時）、即ち、静電潜像と静電潜像との間（画像と画像との間、紙間）としている。言い換えれば、画像と画像との間が現像位置を通過する間としている。そして、この間の駆動モータ７２の駆動条件を画像が現像位置を通過する間（画像領域）の駆動条件に対して変更するようにしている。本参考例では、駆動条件の変更とは駆動モータ７２を運転状態から停止状態とすることである。

現像スリーブ２８及び第１、第２搬送スクリュー２５、２６の駆動を停止すると、図５に示すように、駆動中に比べて剤面βの高さが低くなる（破線位置から実線位置に移動する）。これは駆動中は搬送スクリューのフィンによって跳ね上げられながら搬送されていた現像剤が、フィンの回転が止まったため、跳ね上げる力がなくなり、重力の作用によって下に沈むためである。この現像剤面の低下に伴い、スクリュー上方に形成されかけていた不動層αも下に落ち込むことで崩され、大きな不動層αが形成されるのを防止することができる。

このような制御について、より詳しく説明する。画像形成動作が開始されると、現像スリーブ２８、及び第１、第２の搬送スクリュー２５、２６が駆動モータ７２によって、画像形成時における所定の速度（現像が行われる駆動速度）になるように回転が開始される。この際、回転が開始すると同時に、ＣＰＵ７１の計測部７１ａが、駆動モータ７２が連続して現像が行われる駆動速度で回転している時間の計測を開始する。計測された回転時間は、ＣＰＵ７１により、随時、例えばＡ４サイズ換算で何枚分に相当するかに換算する。Ａ４サイズの副走査方向の時間長さは７３４ｍｓ（プロセス速度＝２８６ｍｍ／ｓの場合）なので、例えば連続回転時間が１００ｓｅｃ．の場合、Ａ４枚数に換算すると、１３６枚相当となる。

一方、現像剤の流動性の状態を把握する手段として、本参考例では画像データ（画像情報信号）に基づいたビデオカウント数から算出された平均画像比率を用いている。即ち、現像スリーブ２８及び第１、第２の搬送スクリュー２５、２６が回転している間にトナーの消費量が少ない場合、現像装置内の現像剤が入れ替わらないため、現像剤が劣化する。この結果、現像剤の流動性が低下するが、このようなトナーの消費量を把握するために、本参考例では、平均画像比率を用いている。即ち、画像データに基づいて画像の各画素の濃度に対応した数値を積算したビデオカウント数から、その画像形成範囲に対する画像量、即ち画像比率を導き出す。そして、その画像比率を積算し、積算した値を画像形成枚数で割れば、平均画像比率を算出できる。

より具体的に説明する。まず、プリント動作がスタートすると、画像入力部７３（例えばリーダースキャナ）から読み取った画像の各色ごとの画像情報信号が、ＣＰＵ７１に入力され、その画像情報信号に基づいて各色のビデオカウント数がカウントされる。各色の平均画像比率の算出方法は同じであるため、ここではイエローの場合で説明する。

ある画像においてカウントされたイエローのビデオカウント数Ｃｖｙと、その画像サイズにおける最大ビデオカウント数Ｃｖｙ＿ｍａｘとから、その画像のイエローの画像比率σｎｙが算出される。
画像比率σｎｙ＝Ｃｖｙ／Ｃｖｙ＿ｍａｘ

例えば、スキャナの解像度が６００ｄｐｉ（ドット／インチ）であるとすると、Ａ４サイズ用紙、２５６階調で１枚当たりの最大ビデオカウント数は８８７４×１０^６である。算出された画像ごとのイエローの画像比率σｎｙは随時、メモリ７４に蓄積されるとともに、メモリ７４に蓄積された画像ごとの画像比率から、直近の所定枚数（例えば５００枚）の移動平均値σｙＡｖｅを下式より算出してこれを平均画像比率とする。なお、この所定枚数は、５００枚に限らず、例えば、後述するように、駆動の停止タイミングとなる枚数（本参考例では２００枚）とすることもできる。また、所定枚数とは、所定回数の画像形成を行うことである。したがって、５００枚と言った場合には、５００回の画像形成を行ったと言うことである。
σｙＡｖｅ＝｛σ（ｎ―４９９）ｙ＋σ（ｎ―４９８）ｙ＋・・・＋σ（ｎ―１）ｙ＋σｎｙ｝／５００

前述したように、現像剤の流動性は、画像比率が低い画像を連続してプリントした場合に、トナーの消費量が少なくなり低下する。画像比率が低い画像が連続してプリントされると、平均画像比率が低くなるため、平均画像比率が低い程、現像剤の流動性が低下することになる。本発明者が本参考例の構成を用いて行った実験により、平均画像比率と現像剤の流動性の関係を求めた結果を図６に示す。図６から明らかなように、平均画像比率が２％（所定の値）以下になると現像剤の流動性の低下が顕著となり、この状態で連続プリントが行われると現像剤の不動層が生じ易かった。

ここで、所定回数の画像形成が行われた場合（所定枚数）の平均画像比率が所定の値以下となると言うことは、所定回数の画像形成で消費されたトナー量が所定の値以下となると言うことである。即ち、所定回数の画像形成に使用されたトナー量は、平均画像比率と画像形成枚数、即ち所定回数（の画像形成）とから導き出せる。したがって、所定回数の画像形成が行われた場合の平均画像比率と、所定回数の画像形成で消費されたトナー量とは相関関係がある。

また、本発明者が本参考例の構成を用いて行った実験により、平均画像比率２％以下の画像を連続プリント中に駆動停止を行うタイミングと不動層の発生状況、及びコート抜けの発生状況との関係を求めた結果を生産性とともに、表１に示す。ここで、表１の丸印は、不動層の発生がない場合、コート抜けがない場合、生産性が良好である場合の何れかを示す。また、バツ印は、不動層が形成された場合、コート抜けが生じた場合、生産性の低下が顕著になった場合の何れかを示す。また、三角印は、不動層が若干形成された場合を示す。

表１から明らかなように、駆動の停止タイミングを４００枚ごとに設定すると不動層の形成が顕著になり始め、５００枚ごとに設定するとコート抜けが発生してしまうことが分かった。一方で駆動停止タイミングが早いほど不動層は発生しずらくなるが、紙間が広がる頻度が増え、生産性が低下する。特に停止タイミングを１００枚以下に設定するとダウンタイムの増加が顕著になり、生産性の低下が顕著になった。このため、本参考例では、２００枚ごとに駆動停止の可否を判断するように設定する。即ち、現像スリーブ２８が駆動を開始してから、Ａ４枚数に換算して２００枚分、即ち、所定の時間以上連続して回転し続けた場合に、平均画像比率が所定の値（２％）以下であるかを参照する。

そして、計測された現像スリーブ２８（駆動モータ７２）の連続回転時間がＡ４換算で２００枚相当に達したときの平均画像比率が２％以下であった場合は、駆動モータ７２を所定時間停止する。即ち、現像剤の不動層が形成され易い条件になったと判断し、連続プリント中の紙間を通常よりも広げて現像スリーブ２８及び搬送スクリュー２５、２６を駆動する駆動モータ７２を、所定時間（例えば５００ｍｓ）停止する。

なお、次のような条件の場合、現像スリーブ２８及び搬送スクリュー２５、２６の連続駆動時間を０にリセットするようにしている。即ち、駆動モータ７２の停止制御が実行された場合、連続駆動時間が２００枚相当に達した時点の平均画像比率が２％を超えていた場合、連続駆動時間が２００枚相当に達する前にジョブが終了して駆動停止した場合は、それまで計測した時間をリセットする。

このような本参考例の制御の流れについて、図７を用いて説明する。まず、画像形成が開始されると、計測部７１ａが現像スリーブ２８の回転時間の計測を開始する（Ｓ１）。そして、連続回転時間がＡ４換算で２００枚に達したか否かを確認する（Ｓ２）。２００枚に達した場合には、画像比率算出部７１ｂが逐次算出している平均画像比率を参照し、その時の平均画像比率が２％以下であるか否かを確認する（Ｓ３）。平均画像比率が２％以下である場合には、駆動モータ７２を停止することにより、現像スリーブ２８及び搬送スクリュー２５、２６の回転を停止する（Ｓ４）。そして、計測部７１ａで計測した連続回転時間をリセットし（Ｓ５）、Ｓ１に戻る。Ｓ３で、平均画像比率が２％よりも大きい場合には、駆動モータ７２を停止することなく、計測部７１ａで計測した連続回転時間をリセットし（Ｓ５）、Ｓ１に戻る。

一方、Ｓ２で、連続回転時間が２００枚に達していない場合、ジョブが終了か否かを確認する（Ｓ６）。ジョブが終了でなければ、Ｓ２に戻る。ジョブが終了ならば、駆動モータ７２を停止することにより、現像スリーブ２８及び搬送スクリュー２５、２６の回転を停止する（Ｓ７）。そして、計測部７１ａで計測した連続回転時間をリセットし（Ｓ８）、画像形成を終了する。

このような本参考例の場合、不動層が形成されてしまうような条件で、現像スリーブ２８と第１、第２の搬送スクリュー２５、２６の駆動を停止している。具体的には、連続で２００枚に相当する時間現像スリーブ２８が連続で回転し、且つ、このときの平均画像比率が２％以下である場合に、不動層が形成されてしまうような条件としている。そして、このときに、駆動モータ７２を停止することにより、現像スリーブ２８と第１、第２の搬送スクリュー２５、２６の駆動を停止している。前述したように、現像スリーブ２８及び第１、第２搬送スクリュー２５、２６の駆動を停止すると、図５に示したように、駆動中に比べて剤面βの高さが低くなる。この現像剤面の低下に伴い、不動層を生じにくくできる、或は、不動層が生じてもこの不動層を崩すことができる。この結果、搬送される現像剤量が少なくなることを低減して、画像不良の発生の低減を図れる。

特に、本参考例の場合、現像装置４が縦攪拌型であるため、前述の図１５に示したように、現像剤の搬送方向に関して剤面が傾いてしまう。このため、搬送される現像剤量が少なくなると、図１５のＸ部分で現像スリーブへの現像剤供給が十分に行われない、コート抜けが生じる可能性がある。本参考例では、上述のように搬送される現像剤量が少なくなることを低減できるため、このようなコート抜けが生じることを低減できる。

なお、本参考例で設定した駆動の停止タイミング、駆動停止の実行を判断する平均画像比率の閾値、及び駆動停止制御を実行したときの駆動停止時間等は本参考例に記載された数値に限定されるものではない。このような値は、採用する現像装置の構成や現像剤の種類などによって、適宜最適な値を設定することができる。

また、本参考例では所定のタイミングで現像スリーブ２８及び第１、第２の搬送スクリュー２５、２６の駆動を停止する制御を行っている。但し、この所定のタイミングで駆動速度を遅くしても良い。即ち、現像スリーブ２８が現像が行われる駆動速度で回転を開始してから、所定の条件を満たす場合に、非画像領域（紙間など）で、駆動モータ７２の駆動速度を現像が行われている状態よりも遅くする。これにより、現像スリーブ２８及び第１、第２の搬送スクリュー２５、２６の駆動速度が遅くなる。駆動速度が遅くなれば、現像が行われている駆動速度よりも搬送スクリューのフィンによる現像剤の跳ね上げ力が低下し、現像剤の剤面の高さが低下する。この結果、駆動を停止した場合と同様に、不動層を生じにくくできる、或は、不動層が生じてもこの不動層を崩すことができる。

また、本参考例では、現像スリーブ２８の連続回転時間を計測部７１ａにより計測していたが、この連続回転時間は、例えば、現像スリーブ２８の回転回数をカウントすることにより計測しても良い。また、所定画像形成枚数をカウントしてもよい。要は、時間の計測手段は問わない。

また、所定回数の画像形成で消費されたトナー量の計測を、本参考例では、平均画像比率の算出により行っているが、所定の画像形成枚数の画像比率の積算値を算出することにより行っても良い。即ち、この積算値が所定の値以下である場合には、トナーの消費量が少なかったと判断し、上述のような制御を行う。

更に、所定回数の画像形成で消費されたトナー量を、例えば、トナーの補給回数などにより計測することもできる。例えば、所定時間当たりの搬送部材３２の平均回転回数、或は、所定時間での回転回数の積算値などを計測する。即ち、平均回転回数或は積算値が所定の値以下であれば、トナー消費量が少なかったと判断し、上述のような制御を行う。要は、トナー消費量が分かれば良く、その算出手段は問わない。

＜実施形態＞
本発明の実施形態について、図１ないし図４を参照しつつ、図８及び図９を用いて説明する。本実施形態における画像形成装置、及び現像装置の構成は、上述の参考例１とほぼ同様である。但し、本実施形態では、現像スリーブ２８を駆動する駆動モータと、第１及び第２の搬送スクリュー２５、２６を駆動する駆動モータとを、それぞれ独立した別個のモータとしている。

このような本実施形態の場合、ＣＰＵ７１は、参考例１と同様の条件を満たす場合に、非画像領域で、現像スリーブ２８の駆動を停止、又は、現像が行われている状態よりも駆動速度を遅くしている。第１及び第２の搬送スクリュー２５、２６の駆動速度は、変えずにそのままとしている。即ち、第１及び第２の搬送スクリュー２５、２６を駆動する駆動モータはそのままの駆動速度で駆動し、現像スリーブ２８を駆動する駆動モータを停止、又は、この駆動モータの駆動速度を遅くする。

このような本実施形態の制御について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。なお、画像形成動作が開始して現像スリーブ２８を駆動する駆動モータの連続回転時間を計測する構成、及びプリントされる画像の平均画像比率を算出する構成は、第１の実施形態と同様である。本実施形態では、連続回転時間がＡ４換算で２００枚となり（Ｓ２）、且つ、その時点の平均画像比率が２％以下（Ｓ３）であった場合、紙間を広げて、現像スリーブ２８を駆動する駆動モータの回転を８００ｍｓ停止している（Ｓ４１）。この際、第１及び第２の搬送スクリュー２５、２６を駆動する駆動モータの回転速度は変えないようにしている。その他のフローについては、第１の実施形態と同様である。

このような制御を行うことによる効果を図９で説明する。図９は、特に剤面βの高い連通部４１近傍における剤面の変動の様子を示す。即ち、連通部４１は、図３に矢印で示すように、攪拌室２４から現像室２３に現像剤を汲み上げる部分であり、図１５に示すように、縦攪拌型の現像装置では、この部分の剤面が高くなる。

平均画像比率が低く、現像剤の流動性が低下した状態で連続プリントを行うと、図９（Ａ）のように搬送スクリュー２６と現像容器２２の壁面とのクリアランスが広い所に不動層αが形成され易くなる。このとき、搬送スクリュー２６の回転速度を変えずに現像スリーブ２８の回転のみを停止すると、図９（Ｂ）のように一時的に剤面βが低下（破線位置から実線位置に移動）して不動層αが崩れ易くなる。これは現像スリーブ２８の回転を停止した直後は、現像スリーブ２８によって現像室２３から攪拌室２４へ送られる現像剤が無くなるため、一時的に攪拌室２４内の現像剤量が減少し、その結果、汲み上げ部である連通部４１近傍の現像剤量も少なくなるためである。その後、攪拌室２４内の現像剤量が回復すると、今度は図９（Ｃ）のように剤面が上昇（破線位置から実線位置に移動）し、残存していた不動層αの一部を押し上げることで不動層αは更に崩される。このため、本実施形態の場合、より効果的に不動層の形成を抑えることができる。その他の構成及び作用は、上述の参考例１と同様である。

なお、本実施形態では所定のタイミングで搬送スクリューの回転速度は変えずに現像スリーブの駆動のみを停止する制御を行ったが、これ以外にも現像スリーブを停止するのではなく現像が行われている状態よりも回転速度を遅くしても良い。また、現像スリーブだけでなく搬送スクリューの回転速度も現像が行われている状態よりも遅くするように変化させても同様の効果が得られるため、そのような制御を実施することも可能である。

＜参考例２＞
本発明の参考例２について、図２及び図３を参照しつつ、図１０ないし図１３を用いて説明する。本参考例における画像形成装置、及び現像装置の構成は、前述の参考例１とほぼ同様である。但し、本参考例では、図１０に示すように、現像装置４近傍の温度を検知する温度検知手段である温度センサ８０を有する。そして、この温度センサ８０で検知した温度に基づいて制御を行うようにしている。以下では、図１１に示したブロック図、及び図１２に示したフローチャートを用いて本参考例における制御について説明する。

本参考例の場合も、参考例１と同様に、画像形成動作が開始して現像スリーブ２８、及び第１、第２の搬送スクリュー２５、２６を駆動する駆動モータの連続回転時間を計測している。一方、現像剤の流動性の状態を把握する構成としては、現像装置近傍に配置された温度センサ８０で検知した雰囲気温度を用いている。即ち、ＣＰＵ７１は、現像スリーブ２８が駆動を開始してから、所定の時間以上連続して現像が行われる駆動速度で回転し続け、且つ、温度センサ８０が検知する温度が所定の温度以上となる条件を満たす場合に、駆動モータ７２を停止している。

前述したように、現像剤の流動性は現像装置近傍の温度が高いほど低下する。本参考例で用いた現像装置、及び現像剤の場合、雰囲気温度が４６℃以上になると流動性の低下が顕著となり、この状態で連続プリントが行われると現像剤の不動層が生じ易かった。雰囲気温度と現像剤の流動性の関係を図１３に示す。

図１２に示すように、計測された駆動モータ７２の連続回転時間がＡ４換算で２００枚相当に達したことを検知した場合（Ｓ２）、温度センサ８０からその時点における雰囲気温度を検知する（Ｓ３１）。そのときの雰囲気温度が４６℃以上であった場合は現像剤の不動層が形成されやすい条件になっていると判断し、連続プリント中の紙間を通常よりも広げて現像スリーブ、及び搬送スクリューを駆動する駆動モータ７２を５００ｍｓ停止する（Ｓ４）。その他のフローについては、参考例１と同様である。このような駆動制御を行うことで不動層の形成を防止することができる。

本参考例では、次のような条件の場合、現像スリーブ２８及び搬送スクリュー２５、２６の連続駆動時間を０にリセットするようにしている。即ち、駆動モータ７２の停止制御が実行された場合、連続駆動時間が２００枚相当に達した時点の雰囲気温度が４６℃未満の場合、連続駆動時間が２００枚相当に達する前にジョブが終了して駆動停止した場合は、それまで計測した時間をリセットする。その他の構成及び作用は、前述の参考例１と同様である。

なお、本参考例では、連続駆動時間と現像装置近傍の雰囲気温度に基づいて現像スリーブ、及び搬送スクリューの駆動を停止する制御を行っている。但し、この２つのパラメータに、参考例１で用いた平均画像比率を加えた３つのパラメータに基づいた制御を行うことも可能である。また、このような本参考例、及び、３つのパラメータに基づいて制御を行う実施形態に、本発明の実施形態で説明したような構成を適用しても良い。また、不動層が発生し得る条件は、その他、例えば湿度などのパラメータを考慮しても良い。

また、本発明では、現像室２３と攪拌室２４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。即ち、現像室と撹拌室が水平方向に区画され、現像スリーブに現像剤を供給する室と、現像スリーブ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が可能である。

また、上述の説明では、現像スリーブ２８と第１及び第２の搬送スクリュー２５、２６とのうちの少なくとも一方の部材の駆動条件を停止することで現像容器内の現像剤面高さを変更させた。なお、現像スリーブ２８と第１及び第２の搬送スクリュー２５、２６とのうちの少なくとも一方の部材の駆動を、現像時よりも早くする構成も考えられる。但し、現像剤の劣化や不動層を崩す効果を考慮すると駆動を停止させる、もしくは低速駆動に変更する構成がより好ましい。

１・・・感光ドラム（像担持体）、２・・・帯電器、３・・・レーザビームスキャナ、４・・・現像装置、２２・・・現像容器、２３・・・現像室、２４・・・攪拌室、２５・・・第１の搬送スクリュー（現像剤搬送部材）、２６・・・第２の搬送スクリュー（現像剤搬送部材）、２８・・・現像スリーブ（現像剤担持体）、７１・・・ＣＰＵ（制御手段）、７１ａ・・・計測部、７１ｂ・・・画像比率算出部（画像比率算出手段）、７２・・・駆動モータ、７３・・・画像入力部、７４・・・メモリ、８０・・・温度センサ（温度検知手段）

Claims

像を担持する像担持体と、
現像剤を収容する第一の収容部と、
前記第一の収容部と連通して循環路を形成し、現像剤を収容する第二の収容部と、
前記第一の収容部の現像剤を前記第二の収容部と連通する第一の連通部に向けて搬送する第一の搬送部材と、
前記第二の収容部の現像剤を前記第一の収容部と連通する第二の連通部に向けて搬送する第二の搬送部材と、
前記第一の収容部及び前記第二の収容部を通過する表面が、前記第一の収容部から供給される現像剤を担持して、前記像担持体と対向する現像位置を経由し、前記第二の収容部に現像剤を搬送する現像剤担持体と、
現像剤消費量に関する情報を検知する検知手段と、
所定枚数の記録材に連続して画像形成を行う、もしくは所定時間連続して画像形成を行う画像形成毎に、前記検知手段の検知結果に基づいて消費される現像剤量が所定量以下である場合は、画像と画像との間が前記現像位置を通過する間に、前記第一の搬送部材及び前記第二の搬送部材を駆動しつつ、前記現像剤担持体の駆動を停止する、又は、前記現像剤担持体の現像剤を搬送する速度を、画像が現像位置を通過する間の速度に対して遅くすることで、前記第二の収容部内の現像剤量を一時的に減少させるように制御する制御部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
前記第一の収容部及び前記第二の収容部は、互いに異なる高さに配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御部は、前記第一の搬送部材及び前記第二の搬送部材の駆動速度を、画像と画像との間が前記現像位置を通過する間と、画像が現像位置を通過する間とで変えない、ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
前記現像剤消費量に関する情報は、前記所定枚数の画像形成が行われた場合の平均画像比率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。