画像形成装置
【課題】 現像容器内の現像剤を、現像容器の壁面に設けられた排出口よりオーバーフローして排出させる構成を備えた画像形成装置において、簡単な構成でありながら、現像容器内の現像剤の排出を適切に行い、現像容器内の現像剤量の変動を抑えることを目的とする。
【解決手段】 トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、二成分現像剤を搬送する搬送手段と、を備える現像装置を有する画像形成装置において、出力する画像の１枚又は複数枚分のトナー消費量が所定の閾値を超えるときに、超えないときと比べて現像剤搬送手段の搬送速度が速くなるように制御する制御手段を有する。
【解決手段】 トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、二成分現像剤を搬送する搬送手段と、を備える現像装置を有する画像形成装置において、出力する画像の１枚又は複数枚分のトナー消費量が所定の閾値を超えるときに、超えないときと比べて現像剤搬送手段の搬送速度が速くなるように制御する制御手段を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置に関する。特に、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤を使用する現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式や静電記録方式を採用する画像形成装置、特に電子写真方式によってフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置には、発色性や混色性といった観点から殆どの現像装置がトナーとキャリアを混合した二成分現像剤（以下、現像剤）を使用している。
【０００３】
二成分現像方式においては、トナーは消費される一方でキャリアは消費されないため長期間現像容器内で撹拌されることになる。そのため、耐久によりキャリア表面にはトナーの外添剤やトナーが付着して劣化してしまう。その結果、キャリアのトリボ（摩擦帯電量）付与能力が下がってトナーのトリボ（摩擦帯電量）が低下し、かぶり等の画像不良が発生するという問題があった。そこで、長寿命現像の検討として耐久寿命を延ばす現像剤の開発や現像剤を劣化させないプロセスの開発が行われているが、現状の現像剤寿命はＡ４紙に標準的な画像を出力した場合に３万枚から５万枚であるのが実際である。
【０００４】
上記課題に対して、現像容器内の現像剤を排出口から排出すると共に新たな現像剤の補給を行うことで、現像容器内のキャリアの劣化を抑制する装置が提案されている。所謂トリクル方式と呼ばれ、現像剤を現像装置の壁面に設けられた排出口より溢れさせて排出、回収する構成としてある。
【０００５】
このようなトリクル方式の現像装置では、新しい現像剤又はキャリアの補給と、現像容器内の現像剤の排出とが逐次繰り返されることによって、現像容器内の劣化した現像剤は新たに供給されるトナー及びキャリアに置換されていく。そのため現像容器内のキャリアのトリボ付与能力が維持されるため、画像品質の低下を押さえることが出来、現像剤を交換する頻度の延長が図られる。
【０００６】
ここで上記構成についてさらに詳しく説明する。上記構成においては、現像容器内への現像剤の補給が多い状態が続く場合には、現像容器内の現像剤量が増加し、現像剤の剤面が上昇する。一方、現像容器内への現像剤の補給が少ない、或いは補給が無い状態が続く場合であっても、現像剤は排出口よりオーバーフローして（溢れるように）排出されるため、現像容器内の現像剤の剤面は低下する。
【０００７】
従って、トリクル方式の現像装置においては現像容器内の現像剤量は変動する。しかしながら、現像容器内の現像剤量が多過ぎると、現像剤の撹拌が不十分となってトナーへのトリボが低下して画像ムラやかぶりといった問題や、現像容器からの現像剤の溢れといった問題が生じてしまう。逆に現像容器内の現像剤量が少な過ぎると、静電潜像を形成する現像剤量の不足から、濃度ムラや画像部の一部が白く抜ける白抜けなどの画像不良が生じてしまう。そのため、現像容器内の現像剤量を適切な範囲内に維持する必要がある。
【０００８】
特許文献１では、トナー濃度センサにより現像容器内の現像剤量を推測し、推測された現像剤量が少ない場合には、現像スリーブへとトナーを供給する供給スクリューの下流に設けられた排出スクリューの回転速度を上げ、多い場合には回転速度を下げる構成が開示されている。これにより、現像容器内の現像剤の排出量を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１２２４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１で提案された構成では、現像容器内の現像剤量をトナー濃度センサの出力変化や圧力センサの結果に基づいて推測しているため、センサの検知精度やセンサ周りの現像剤の嵩密度に左右され易く安定して正確な現像剤量の推測を行うのが難しい。ゆえに現像容器内の現像剤量が大きく変動してしまう恐れがあった。
【００１１】
そこで本発明の目的は、現像容器内の現像剤量の変動を安定して抑える画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は以下の構成を有する。
【００１３】
静電潜像を形成する像担持体と、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、二成分現像剤を担持搬送して静電潜像をトナー像とする現像剤担持体と、現像容器に設けられ現像容器に収容された二成分現像剤を搬送して循環させる現像剤搬送手段と、現像容器に設けられ現像容器に収容された二成分現像剤を排出する排出口と、を備える現像装置と、出力する画像のトナー消費量に関する情報を検出する検出手段と、トナー消費量に関する情報に基づいて現像容器に現像剤を補給する補給手段と、を有し、
前記検出手段により検出した１枚又は複数枚分のトナー消費量が所定の閾値を超えるときに、超えないときと比べて前記現像剤搬送手段の搬送速度が速くなるように制御する制御手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、現像容器内の現像剤量の変動を安定して抑えることができる。これにより、現像容器からの現像剤の溢れや、画像ムラやかぶり、画像部における白抜けといった画像不良を抑制し、安定して高画質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施１の画像形成装置の概略図を示したものである。
【図２】本実施１の現像装置の概略図を示したものである。
【図３】本実施１を適用した画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図４】トナー及びキャリアについての補給量と消費量の関係を示した表である。
【図５】本実施１の現像装置の長手方向の断面図を示したものである。
【図６】本実施１の現像装置における各搬送速度の現像剤の排出特性を示した図である。
【図７】実施例１における搬送スクリューの回転速度の制御方法を示したフローチャート図である。
【図８】実施例１における現像剤の排出特性を示した図である。
【図９】トナーの平均滞在時間を示した図である。
【図１０】安息角の測定方法を示した図である。
【図１１】実施例２における各搬送速度の初期と空回転時の現像剤の排出特性を示した図である。
【図１２】実施例２における搬送スクリューの回転速度の制御方法を示したフローチャート図である。
【図１３】実施例２における現像剤の排出特性を示した図である。
【図１４】実施例３における各搬送速度の初期現像剤の排出特性について示した図である。
【図１５】実施例３における１７０分空回転現像剤の排出特性について示した図である。
【図１６】実施例３における搬送スクリューの回転速度の制御方法について示したフローチャート図である。
【図１７】実施例３における搬送スクリューの回転速度を制御する制御テーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施例１）
以下に本発明の画像形成装置について図面に基づき詳しく説明する。
図１は本実施例の画像形成装置の概略図を示したものである。画像形成装置１００には、像担持体である感光ドラム１が回転可能に設けられ、まずその感光ドラム表面が一次帯電器２によって一様に帯電される。その後、感光ドラム１の表面を露光手段であるレーザー発光素子３によって露光することで感光ドラム上に静電潜像が形成される。この静電潜像を現像装置４で現像しトナー像とする。その後トナー像を転写帯電器５により転写紙７へと転写し、更に定着装置８にて転写紙上に定着して定着画像を得る。また、感光ドラム上の転写残トナーはクリーニング装置９により除去され、更に前露光ランプ１０にて感光ドラム上の電位が消去される。その後、感光ドラム１は再び上述した画像形成プロセスにより画像を形成する。
【００１７】
次に、現像装置４について詳しく説明する。
図２は本実施例の現像装置の概略図を示したものである。現像装置４は、現像容器２０を有し、現像容器２０には現像剤としてトナーとキャリアを含む二成分現像剤（以下、現像剤）が収容されている。また現像装置４は、現像剤担持体である現像スリーブ２４と、現像スリーブ２４上に担持され搬送される現像剤の層厚を規制するブレード２５と、を有している。また現像容器２０の感光ドラム１に対向した位置に開口部があり、この開口部に現像スリーブ２４が一部露出するように回転可能に設けられている。尚、現像スリーブ２４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、内部には磁界手段であるマグネットローラ５０が非回転状態で設置されている。現像スリーブ２４は、現像時に図示矢印方向（反時計方向）に回転し、ブレード２５によって層厚を規制された現像剤を担持搬送する。
【００１８】
また現像容器２０は、本紙面に垂直方向に延設された隔壁２３によって、現像スリーブ２４に現像剤を供給する現像室２１ａと、現像スリーブ２４から現像剤を回収して撹拌する撹拌室２１ｂとに隔てられ、現像剤を循環させる循環路を形成している。本実施例では、鉛直方向上下に現像室２１ａ、撹拌室２１ｂを設ける縦撹拌型であるが、これに限定されず現像室２１ａ、撹拌室２１ｂを水平方向左右に設ける横撹拌型であっても良い。更に、現像室２１ａ及び撹拌室２１ｂには、現像剤を撹拌し搬送する搬送手段として第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂがそれぞれ配置されている。
【００１９】
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補給部材である補給スクリュー３２を備え、補給スクリュー３２の一端が現像装置４に設けられた現像剤補給口３０の位置まで延びている。現像剤の補給量は、補給スクリュー３２の回転速度により決まるが、補給スクリュー３２の回転速度は後述するビデオカウント値の他、図１中に示した感光ドラム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パッチ検センサ１１の検知結果に基づいて制御される。また、トナー濃度検知の方法としては、光学的に検知する方法や超音波センサを用いて検知する方法でも良い。
【００２０】
ここで短期的な視点から見ると、出力画像及び制御用のパッチ画像で消費されたトナー量に対して、同じ量だけトナーを含むように、現像剤を補給すれば良い。従って、現像剤のトナーとキャリアの混合比率によって、必要な補給量は異なってくる。即ち、キャリアの混合比率が高い程、必要な補給量が増えてコストが増大する反面、新しいキャリアが大量に補給される為、常に安定した帯電量をトナーに付与することができるメリットがある。一方、キャリアの混合比率が低い程、必要な補給量が減ってランニングコストを削減できる反面、現像容器内の現像剤に含まれる劣化キャリアの比率が増えるためにトナーへの帯電付与が不安定になり、長期に渡る画質の安定が困難になるデメリットがある。本実施例では現像剤におけるトナーとキャリアの混合比率は９対１としてある。ただし、この比率に限定されず、適切な混合比率を設定すれば良い。このように、画像形成によって消費された分のトナーは、補給スクリュー３２の回転によりホッパー内の現像剤が搬送されてホッパー３１から現像剤補給口３０を通過して、現像容器２０に補給される。
【００２１】
現像装置４の壁面には、排出口４０が設けられており、排出口４０から劣化した現像剤が排出され回収容器４２へと回収される。現像剤の補給等により現像容器内の現像剤の剤面が上がると、剤面の上昇に応じて、現像剤はこの排出口４０より溢れ出るようにして排出される。排出された現像剤は回収部材である回収スクリュー４１により図示しない回収現像剤貯蔵庫まで搬送される。
【００２２】
以下、ビデオカウント値について詳しく説明する。まず図３は、本実施例を適用した画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。図３において、２１３は外部入力インタフェース（外部入力Ｉ／Ｆ）であり、外部入力インタフェース２１３を介して必要に応じて原稿スキャナ、コンピュータ（情報処理装置）等の不図示の外部装置からＲＧＢ画像データとしてカラー画像データを入力する。２０４はＬＯＧ変換部であり、ＲＯＭ２１０に格納されているデータ等により構成されるルックアップ制御テーブル（ＬＵＴ）に基づいて入力されたＲＧＢ画像データの輝度データをＣＭＹの濃度データ（ＣＭＹ画像データ）に変換する。２０５はマスキング・ＵＣＲ部であり、ＣＭＹ画像データから黒（Ｂｋ）成分データを抽出し、記録色材の色濁りを補正すべく、ＣＭＫＹ画像データにマトリクス演算を施す。２０６はルックアップ制御テーブル部（ＬＵＴ部）であり、画像データをプリンタ部の理想的な階調特性に合わせるためにガンマルックアップ制御テーブル（γルックアップ制御テーブル）を用いて入力されたＣＭＹＫ画像データの各色毎に濃度補正を施す。なお、γルックアップ制御テーブルはＲＡＭ２１１上に展開されたデータに基づいて作成され、その制御テーブル内容はＣＰＵ２０９によって設定される。２０７はパルス幅変調部であり、ＬＵＴ部２０６から入力された画像データ（画像信号）の色濃度レベルに対応するパルス幅のパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいてレーザードライバ１０２がレーザー発光素子３を駆動し、感光ドラム１上を照射することで静電潜像が形成される。
【００２３】
ビデオ信号カウント部２１４はＬＵＴ部２０６に入力された画像データの６００ｄｐｉ１画素ごとの色濃度レベル（０〜２５５レベル）を画像１面分積算する。この画像データ積算値を、ビデオカウント値と呼ぶ。このビデオカウント値は出力画像が全面すべて２５５レベルだった場合に最大値１０２３となる。尚回路の構成上制限があるときは、ビデオ信号カウント部２１４のかわりにレーザー信号カウント部２１５を用いて、レーザードライバ１０２からの画像信号を同様に計算することで、ビデオカウント値を求めることが可能である。この、外部入力Ｉ／Ｆ２１３、ＬＯＧ変換部２０４、マスキングＵＣＲ部２０５、ＬＵＴ部２０６、ビデオ信号カウント部２１４を合わせた検出手段により出力する画像のビデオカウント値から、本実施例ではトナー消費量を検出している。
【００２４】
ビデオカウント値の信号はプリンタ制御部に入力され、その信号に基づいてスリーブ駆動手段３０１、スクリュー駆動手段３０２の回転速度を制御する。
【００２５】
図４はトナー及びキャリアについての補給量と消費量の関係を示した表である。出力する画像によってビデオカウント値が決まる。更に、そのトナー消費量と同量のトナー量を補給するため、補給する現像剤量が決まり、この補給されるキャリア量が現像容器内の剤容量の増加分に相当する。ここで、ビデオカウント値とその画像のトナー消費量は略比例し、ビデオカウント値と補給されるキャリア量も略比例する。
【００２６】
また、本実施例では出力する画像のビデオカウント値に基づいて搬送スクリューの回転速度を制御しているが、これを印字率に基づいて制御しても良い。ここで言う、印字率とは『出力画像のビデオカウント値／出力画像の紙サイズでの最大ビデオカウント値』である。
【００２７】
図５は本実施例の現像装置の長手方向の断面図を示したものである。第１の搬送スクリュー２２ａは、現像室２１ａに現像スリーブ２４の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転することで現像室２１ａ内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。また、第２の搬送スクリュー２２ｂは、撹拌室２１ｂに第１の搬送スクリュー２２ａとほぼ平行に配置され、撹拌室２１ｂ内の現像剤を第１の搬送スクリュー２２ａとは反対方向に搬送する。このようにして、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂによって、現像剤が隔壁２３の両端部の開口部（即ち、連通部）２６、２７を通じて現像室２１ａと撹拌室２１ｂとの間で循環される。
【００２８】
本実施例において、現像スリーブ２４の回転駆動と、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転駆動とは、それぞれ駆動手段であるスリーブ駆動手段３０１と、スクリュー駆動手段３０２とを備えており、任意の回転駆動で制御することができる。
【００２９】
次に、本実施例の現像装置４の現像剤排出特性について説明する。
排出口４０の位置は、図に示すように、現像室２１ａの側面で、現像剤補給口３０の位置より現像剤搬送方向上流側で、かつ現像室２１ａの現像剤搬送方向において真ん中に位置する点（中間点）よりも下流側に位置するように設けられている。これは、補給された新しい現像剤がすぐに排出されないようにするためである。ただし、現像剤補給口３０の位置より現像剤搬送方向下流側や撹拌室２１ｂに形成してあっても良い。
【００３０】
現像剤排出特性は、排出口４０の大きさや位置と、現像剤搬送手段である第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの羽根の大きさやスクリューの回転速度等で決まる搬送能力と、によって決まるものである。例えば、搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの搬送能力を大きくすると現像剤排出特性は大きくなる。
【００３１】
本実施例において、排出口４０は縦１５ｍｍ×横（現像剤搬送方向にほぼ平行）１０ｍｍの長方形の穴である。またその位置は、排出口４０の下方端部が第１搬送スクリュー２２ａの軸の中心から５ｍｍ上方、かつ、連通部２７側の隔壁２３の端部から５ｍｍ搬送方向上流、に存在する。一方、第１搬送スクリュー２２ａと第２搬送スクリュー２２ｂについては、両者は同様の構成となっており、軸径８ｍｍの回転軸に、軸方向に渡ってピッチ３０ｍｍ、外径２８ｍｍの撹拌羽根、即ち、螺旋翼部であるスクリュー羽根が均等に設けられている。第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの駆動手段は不図示の共通のモーターとなっており、搬送速度（回転速度）は３００ｒｐｍ〜７００ｒｐｍの間で可変である。
【００３２】
ここで、本発明者らは本実施例の現像装置４の現像剤排出特性を調べるために以下のような実験を行った。
【００３３】
すなわち、所定の現像剤量を現像容器２０に入れ、１分間排出口４０から現像剤が排出されないように蓋をして閉じておき、現像スリーブ２４と第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂを空回転させる。また、この時の現像容器２０に入れる現像剤量は３２０ｇから６００ｇまで各２０ｇ刻みの現像剤量とする。ここで、１分間蓋をして排出口を閉じておくのは、現像容器内の現像剤の剤面を安定させるためである。その後、今度は排出口から現像剤が排出されるように蓋をせずに排出口を開けておき、さらに１分間現像スリーブ２４と第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂを空回転させる。そして、この１分間の間に、排出口４０から溢れ出てくる現像剤の重量を測定した。ただし、実験では現像スリーブ２４の回転速度は画像形成時の回転速度、本実施例では３５０ｒｐｍで固定し、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂについては回転速度３００ｒｐｍ、５００ｒｐｍのそれぞれで測定した。また、この実験では現像剤の補給等は行わずに測定した。また、現像容器２０内の現像剤におけるトナーの重量比率（「Ｔ／Ｄ比」と呼ぶ）は、Ｔ／Ｄ比＝８％のものを使用した。実際の画像形成装置使用時にはＴ／Ｄ比は約６％〜１２％で変動するが、代表としてＴ／Ｄ比８％の現像剤を用いて実験を行った。その実験結果を図６に示す。
【００３４】
図６は搬送スクリュー速度と現像容器内の現像剤量に応じた現像剤排出特性を示した図である。横軸は現像容器２０内の現像剤量（ｇ）、縦軸は単位時間当たりに排出口４０から排出される現像剤の重量（ｍｇ）としてある。また、搬送スクリューの搬送速度としては３００，５００ｒｐｍの２つの搬送速度を用いた。ここでの単位時間とは、画像形成装置１００がＡ３用紙片面１枚あたりに必要とする現像スリーブ２４と第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転時間である。即ち縦軸の単位は（ｍｇ／Ａ３片面）は、実験に用いた画像形成装置のプリントスピードがＡ３換算で４０枚／分であることから、１．５秒間に排出口から排出される現像剤の重量（ｍｇ）を示している。
【００３５】
図６に示すように、現像容器内の現像剤量に応じて単位時間当たりに排出口４０から排出される現像剤の重量である現像剤排出特性は、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度に大きく依存する。即ち、回転速度が速い（５００ｒｐｍ）ときには、遅いとき（３００ｒｐｍ）と比べて、同一現像剤量であれば、現像容器２０内の現像剤の排出量が多く排出特性は大きくなっている。また、現像容器２０内の現像剤量が少なくても現像剤の排出が起こる。これらは、搬送スクリューの回転速度が速い場合は遅い場合に比べて、現像室への現像剤の汲み上げ性が高まるためである。
【００３６】
現像剤排出特性が、搬送スクリュー回転速度に依存するメカニズムは以下でも説明できる。まず、現像容器２０内の現像剤に対する搬送スクリューの搬送能力は一般に以下の式で表される。即ち、搬送能力は、スクリューの羽根１ピッチ分をスクリュー１回転分積分した体積にスクリューの搬送速度と現像剤搬送効率を掛け合わせたもので定義され、
「搬送能力」＝π＊｛（スクリューの羽根の外径）＾２−（スクリューの軸径）＾２｝＊（スクリューのピッチ間隔）＊（スクリューの回転速度）＊（現像剤搬送効率）
と表される。ここで、現像剤搬送効率は、本実施例のスクリューでは８０％として計算した。前記の搬送能力の計算式より、スクリューの回転速度が大きくなると搬送能力が大きくなり、搬送能力が大きくなると単位時間に排出口４０の近傍を流動する現像剤の量が増えて、排出口４０から排出される現像剤の量が増えるためである。
【００３７】
次に、現像容器内の現像剤量の安定（バランス）について説明する。現像容器内の現像剤量は、現像剤の補給量と現像剤の排出量が釣り合ったところで安定する。
【００３８】
ここで、現像剤の補給量については、前述した通り、出力画像及び制御用のパッチ画像で消費されたトナー量と同じ量のトナーを含むように、現像剤を補給することとする。例えば、本実施例において、出力画像がＡ３片面の全面すべて２５５レベルの画像だった場合（前述のビデオカウント値は１０２３）、このときのトナー消費量は約９００ｍｇと非常に多くなる。従って、トナーとキャリアの混合比率が９対１であることから、トナーが９００ｍｇとキャリアが１００ｍｇで合計１０００ｍｇの多量の現像剤を補給する。
【００３９】
一方、出力画像がＡ３片面の全面すべて０レベルの画像だった場合（前述のビデオカウント値が０）のトナー消費量は、かぶりトナー量に相当する約８ｍｇとなる。ただし、本実施例では、感光ドラム上のパッチ画像の濃度を検知するパッチ検センサ１１を用いて画像濃度の安定制御（制御方法は不図示））を行っているため、少量のトナー（Ａ３片面１枚あたり約１ｍｇ）を消費している。よって、出力画像がＡ３片面の全面すべて０レベルの画像だった場合、このときの合計トナー消費量は約９ｍｇと非常に少量である。従って、同じだけトナーを含むように現像剤を補給する必要があり、その量はトナーとキャリアの混合比率が９対１であることから、トナーが９ｍｇとキャリアが１ｍｇで合計１０ｍｇの少量の現像剤を補給する。
【００４０】
ここで、図６で示した排出特性より、現像容器２０内の現像剤量が増加していけば排出口４０からの現像剤の排出量も増えていく。第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度が３００ｒｐｍのときには、現像剤量が５８０ｇまで増加すると、Ａ３片面出力時間あたり１００ｍｇの現像剤を排出口から排出する。従って、ビデオカウント値１０２３の画像を連続で出力し続けると、現像容器２０内の現像剤量が５８０ｇまで増加したところで、「補給される現像剤の量（１０００ｍｇ）」と「消費されるトナー量（９００ｍｇ）と排出口から排出される現像剤（１００ｍｇ）の和」がつり合い、現像剤量の増加は止まる。
【００４１】
逆に、現像容器内の現像剤量が減少していけば排出口４０からの排出も減っていく。第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度が３００ｒｐｍのときには、現像剤量が４６０ｇまで減少すると、Ａ３片面出力時間あたり１ｍｇしか現像剤を排出口から排出しなくなる。従って、ビデオカウント値０の画像を連続で出力し続けていると、現像容器２０内の現像剤量が４６０ｇまで減少したところで、「補給される現像剤の量（１０ｍｇ）」と「消費されるトナー量（９ｍｇ）と排出口から排出される現像剤（１ｍｇ）の和」がつり合い、現像容器内の現像剤量の減少は止まる。
【００４２】
以上のように、現像容器２０内の現像剤量の変動幅は、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度が３００ｒｐｍのときには４６０ｇ〜５８０ｇである。また、同様にして第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度を上げて５００ｒｐｍとしたときには４００ｇ〜５２０ｇである。
【００４３】
ここで、本発明の第１及び第２搬送スクリューの回転速度の制御方法について詳しく説明する。
前述のように、出力画像のトナー消費量が多いと現像容器２０内の現像剤量は「増加」してバランスする。また、出力画像のトナー消費が少ないと現像容器２０内の現像剤量は「減少」してバランスする。そこで、本実施例では図７に示す制御を行うことで、現像剤量の変動を抑えることが出来る。即ち、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度を３００ｒｐｍと５００ｒｐｍの２つの回転速度に切り替え制御することで、３００ｒｐｍの回転速度のときの現像剤量の下限である４６０ｇと、５００ｒｐｍの回転速度のときの現像剤量の上限である５２０ｇとの間に現像剤量の変動を抑えている。つまり、出力画像のトナー消費量が多いときには、搬送スクリューの回転速度を速くし、一方で出力画像のトナー消費量が少ないときには、搬送スクリューの回転速度を遅くする制御とすることで、現像剤量の変動を抑える構成としている。
【００４４】
図７は本実施例の搬送スクリューの回転速度の制御方法を示したフローチャート図であり、以下に詳しく説明する。
【００４５】
外部から画像が入力されると（ステップＳ１）、ビデオ信号カウント部２１４が出力画像のビデオカウント値を測定する（ステップＳ２）。ビデオカウント値が０〜１９６であるときは搬送スクリューの回転速度を３００ｒｐｍに、ビデオカウント値が１９７〜１０２３であるときは搬送スクリューの回転速度を５００ｒｐｍに、プリンタ制御部３００により制御する（ステップＳ３）。その後、画像形成プロセス動作を実行する（ステップＳ４）。このように、本実施例ではビデオカウント値１９６を閾値とし、この閾値を超えた場合には５００ｒｐｍ、超えない場合には３００ｒｐｍとしている。上記の閾値とすることで、３００ｒｐｍの回転速度のときの現像剤量の下限である４６０ｇと、５００ｒｐｍの回転速度のときの現像剤量の上限である５２０ｇとの間に、現像容器内の現像剤量の変動を抑えることができるため、望ましい。ただし、閾値はこのビデオカウント値１９６に限定されず、２００や３００としても現像剤量の変動を抑えることは出来る。さらに、出力する１枚分の画像のトナー消費量に合わせて搬送スクリューの速度を制御する構成としており、現像容器内の剤面検知するような構成と比べて、現像容器内の現像剤量の増減に対する応答性が高く、より安定して現像剤量の変動を抑えることができる構成と言える。
【００４６】
図８は本実施例の画像形成装置の現像剤排出特性を示した図である。本実施例の排出特性としては、「実施例１」として示した曲線（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示された曲線）になる。即ち、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度が３００ｒｐｍの場合の排出特性の曲線と、５００ｒｐｍの場合の排出特性の曲線とを組み合わせた排出特性の曲線になる。
【００４７】
ここで、現像剤量が４８０ｇで安定（バランス）しているときにトナー消費量が最大であるビデオカウント値１０２３の画像を連続出力する場合には、搬送スクリュー回転速度は５００ｒｐｍとなる。このとき現像剤量の増加分に当たる補給されるキャリア量は図４より１００ｍｇである。以上より、ビデオカウント値１０２３の画像を連続出力すると、搬送スクリュー回転速度５００ｒｐｍにおいて、補給されるキャリア量１００ｍｇと排出される現像剤量がバランスする５２０ｇ（Ｄの位置）へと現像剤量は増加していく。
【００４８】
現像剤量が５２０ｇでバランスした後、続けてトナー消費量が最小であるビデオカウント値０の画像（ベタ白）を連続出力するときには、搬送スクリュー回転速度は３００ｒｐｍへとプリンタ制御部３００により切り替えられる。このとき現像容器内の現像剤量の増加分に当たる、補給されるキャリア量は１ｍｇである。そのため、搬送スクリュー回転速度３００ｒｐｍにおいて補給されるキャリア量１ｍｇと排出現像剤量がバランスする４６０ｇ（Ｂの位置）へと現像剤量は減少していく。
【００４９】
これにより、搬送スクリュー速度を制御しない場合には現像剤量の変動幅が１２０ｇであったのに対して、本実施例においては現像剤量の変動幅を４６０ｇ〜５２０ｇと６０ｇにすることができる。また、第１及び第２の搬送スクリューの速度を切り替えるのみで新たな部材やスペースを必要としないため、現像装置をコンパクトにすることが可能となる。
【００５０】
尚、本実施例では第１及び第２の搬送スクリューの回転速度の制御は同一としてあるが、これに限定されず第１、第２の搬送スクリューをそれぞれ別個に制御しても良く、一方又は他方又は両方の現像剤搬送部材の搬送速度を制御すれば良い。
【００５１】
また、本実施例では搬送スクリューの回転速度を３００ｒｐｍと５００ｒｐｍの２種類で制御したが、ビデオカウント値に応じてより細かく場合分けして３種類以上の回転速度で制御しても良い。その場合には、２種類の回転速度の場合よりも現像剤の変動を抑えることが可能となる。
【００５２】
また、現像剤搬送手段としてはスクリュー形状の搬送スクリューに限定されず、搬送コイルやすのこ部材を駆動することで搬送するすのこ搬送等であっても良い。また、現像剤搬送手段としては、現像剤搬送部材である搬送スクリューを２つ有することに限定されず、１つや３つ以上有する構成であっても良い。
【００５３】
また、トナー消費量として、ビデオカウント値ではなく、レーザー信号カウント部２１５がカウントしたレーザー信号カウント値やトナー像のトナー濃度を光学センサにより測定する方法としても良い。
【００５４】
また、本実施例ではビデオ信号カウント部２１４によるビデオカウント値測定直後に出力する１枚分の画像のビデオカウント値に基づいて搬送スクリューの回転速度を制御しているが、これに限定されず過去に出力した複数枚分の画像のビデオカウント値の平均値に応じて搬送スクリューの回転速度を制御しても良い。所定枚数分のビデオカウント値の平均値に応じて制御しても良い。ただし、その場合でも現像剤排出量を細かく制御するために１〜１００枚程度とするのが望ましいと考えられる。
【００５５】
また、搬送スクリューの回転速度の制御として、所定枚数毎ではなく、連続して画像出力を行う連続プリント枚数毎のトナー消費量に応じて搬送スクリューの回転速度を制御しても良い。
【００５６】
（実施例２）
実施例１においてはビデオ信号カウント部２１４或いはレーザー信号カウント部２１５から、プリンタ制御部３００に出力する画像のビデオカウント値情報が送られる毎に、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度を切り替え可能とする制御を行なっていた。
【００５７】
一方、本実施例では現像剤劣化度に応じて第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度を切り替える制御を行なうことで、現像容器内の現像剤量の変動を現像剤が劣化したときでも抑制する。ここで、本実施例で言う現像剤劣化度とは、現像剤が現像スリーブや搬送スクリュー、ブレードによって摺擦されることにより、トナーの外添剤が剥れたりキャリア表面にトナーや外添剤が付着したりすることにより、現像剤が劣化して流動性が変化する度合いとする。本実施例では、この現像剤劣化度を、出力する画像の平均印字率によって推測している。印字率が低い画像の出力が続く場合には現像剤が劣化して流動性が変化するが、その場合においても現像容器内の現像剤量の下限値が小さくなるのを抑制し、現像剤量の変動を抑える。これにより、現像容器からの現像剤の溢れや、現像容器内の現像剤量が少なすぎる場合に起こる画像部の白抜けや現像装置の搬送スクリュー跡のムラが画像に出てしまい画像ムラになるといった画像不良を抑制することができる。
【００５８】
以下、図面に基づき詳しく説明する。ただし、本実施例において、画像形成装置の構成は実施例１と同様であり、これらの説明については省略する。
【００５９】
図９は本実施例におけるトナーの平均滞在時間と印字率の関係を示した図である。トナーの平均滞在時間とは、トナー毎に異なる現像容器内に補給されてからの現像容器滞在時間を平均したものである。また、ここで言う印字率とは『出力画像のビデオカウント値／出力画像の紙サイズでの最大ビデオカウント値』である。図９は、横軸に印字率（％）、縦軸に平均のトナー滞在時間（分）をとり、現像容器内の現像剤量が５００ｇでかつトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が８％で一定と仮定した場合の現像容器内のトナー平均滞在時間を示した図である。最大紙サイズであるＡ３片面１枚当たりの現像スリーブ回転時間を１．５秒（紙間０．１秒を含めて）、印字率１００％における感光ドラム上へのトナー消費を０．６２ｍｇ／ｃｍ＾２、の一定条件下で、Ａ３片面１枚の各々の印字率の画像を１００Ｋ枚印刷した後の、平均滞在時間を計算してある。平均滞在時間が長ければ、現像スリーブや搬送スクリュー、ブレードによって摺擦される回数が増えるため、本実施例ではこのトナーの平均滞在時間を現像剤劣化度として、搬送スクリューの回転速度の制御を行っている。ただし、これに限定されず、現像スリーブの駆動時間を直接測定して駆動時間が長いほど劣化が進むとし、かつトナー消費量をトナー入れ替え量として、現像剤劣化度を現像スリーブの回転時間／トナー消費量として求める等しても良い。
【００６０】
紙サイズが同じであれば、印字率が低い画像の、感光ドラム１上に現像されて現像容器内から消費されるトナー量は、印字率が高い画像に比べて少なくなる。さらに、消費されるトナー量が少ないということは、補給されるトナー量も少ない。現像容器内のトナー粒子１個が現像に用いられて容器内から出て行く確率は、印字率が低いほど低くなる。従って、現像容器内のトナーは、紙サイズと容器内のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が一定の条件下では、印字率が低いほど現像容器内のトナーの平均滞在時間は長くなる。
【００６１】
更に、トナーの現像容器内の滞在時間が長くなると、トナーは搬送スクリューによる撹拌やブレードを通過するときの摺擦を受ける確率が高くなってしまう。トナーは摺擦を受けると、外添剤が剥れたりトナー表面に埋め込まれたりすることで劣化し、現像剤の流動性が変化する。つまり、出力した画像の平均印字率を求めることによって現像剤の流動性や現像剤劣化度が予測できる。
【００６２】
本発明者らは、またトナーの平均滞在時間と現像剤の流動性との関係を明らかにするために以下のような実験を行った。即ち、本発明を適用できる画像形成装置１００の現像装置４において、初期現像剤と、現像スリーブと搬送スクリューを１７０分空回転させた１７０分空回転現像剤とを用意し、それぞれの流動性の指標として安息角を測定した。つまり平均トナー滞在時間の異なる現像剤を用意し流動性の違いを測定した。本実施例の画像形成装置において結果は、初期現像剤（平均滞在時間０分の現像剤）の安息角は３０度、１７０分空回転現像剤（平均滞在時間１７０分の現像剤）の安息角は４２度であった。つまり空回転現像剤の方が搬送スクリューやブレード周辺での摺擦によるトナーの劣化によって、現像剤の流動性が低下していることが分かった。
【００６３】
ここで、安息角の測定方法は、温度２３℃湿度５０％の環境で、図１０に示すようにフルイ（７１０μｍ目開き、線径φ４５０μｍ）４００の上に置かれた現像剤が振動により落ち、フルイの下にあるロート（トナー噴出穴φ５ｍｍ）４０１を通過する。その後、その下に置かれた測定用制御テーブル（φ８０ｍｍ円形）４０２に現像剤が積もり山となる。現像剤が積もると図１０に示す角度θが徐々に大きくなり、ある一定以上に積もると現像剤はすべり落ちてしまい、角度θは一定の値となる。その時の角度θが安息角となる。
【００６４】
現像剤の流動性が変わると、現像剤の排出特性も変化すると考えられる。そこで本実施例においても実施例１で行ったものと同様の実験を行った。
【００６５】
つまり、３２０ｇから６００ｇまで各２０ｇ刻みの現像剤量を現像容器２０に入れ、１分間、現像スリーブ２４と第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂを回転させることで現像剤の剤面を安定させ、その後、さらに１分間、現像スリーブ２４と第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂを回転させる間に、排出口４０から溢れ出てくる現像剤の重量を測定した。
【００６６】
ただし、現像スリーブ２４の回転速度は３５０ｒｐｍで固定し、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度は３００ｒｐｍ、５００ｒｐｍのそれぞれで測定した。また、本実施例では流動性の初期現像剤（「初期」と表示）と１７０分空回転現像剤（「空回転」と表示）の２種類の現像剤でそれぞれ実験を行った。その実験結果を図１１に示す。
【００６７】
図１１は本実施例における初期と空回転時の現像剤排出特性を示した図である。横軸は現像容器内の現像剤量（ｇ）、縦軸は単位時間（Ａ３片面））当たりに排出口４０から排出される現像剤量（ｍｇ）である。
【００６８】
初期現像剤においても１７０分空回転現像剤においても、現像剤排出特性は第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度に大きく依存する。また、本実施例では同一の搬送スクリュー回転速度においては、初期現像剤よりも１７０分空回転現像剤の排出量の方が多くなった。これは、劣化していない現像剤に比べて劣化した現像剤の方が、かさ密度が小さく現像容器内の剤面が上がるため、現像容器の排出口４０の壁から溢れ出るように現像剤を排出させる構成においては、より排出され易くなったからと考えられる。このような、現像剤が劣化してくると劣化していない場合に比べて、排出特性が大きくなるような現像装置においては、以下に説明する搬送スクリューの回転速度の制御を行うことで現像容器内の現像剤量の変動を抑制することができる。
【００６９】
図１２は本実施例における搬送スクリューの回転速度の制御方法を示したフローチャート図である。以下、説明する。
【００７０】
出力する画像が入力され（ステップＳ１０１）、ビデオ信号カウント部２１４が出力する画像のビデオカウント値を測定する（ステップＳ１０２）。さらに、既に出力した１０００枚分のビデオカウント値と紙サイズから、既に出力した１０００枚分の印字率の平均値を求める（ステップＳ１０３）。ここで、既に出力した１０００枚分の印字率の平均値が０％〜２０％で現像剤劣化度が高いときは搬送スクリューの回転速度を３００ｒｐｍに、印字率が２０％よりも大きく現像剤劣化度が低いときはスクリュー回転速度を５００ｒｐｍとするように制御する（ステップＳ１０４）。この設定の下で、画像形成プロセス動作を実行する（ステップＳ１０５）。その後、次の画像形成プロセスへと移行する。このように、印字率２０％を閾値とし、この閾値を超えた場合には５００ｒｐｍ、超えない場合には３００ｒｐｍとすることで、この２つの回転速度を用いて、現像容器内の現像剤量の変動を抑えることができる。印字率が２０％以上であれば、トナーの平均滞在時間、即ち現像剤劣化度が高くない状態のため、搬送スクリューの回転速度を５００ｒｐｍとして現像剤の排出量を増やす。一方、印字率が２０％以下のトナーの劣化度が高い状態では、現像剤の排出量が多くなり過ぎないように３００ｒｐｍとすることで、現像剤量の変動を抑えることが出来る。ただし、閾値はこの値２０％に限定されず、３０％や４０％としても現像剤量の変動を抑えることは出来る。
【００７１】
本実施例の画像形成装置の現像剤排出特性は、図１３における「実施例２の曲線」のようになる。即ち、初期現像剤における搬送スクリューの回転速度が５００ｒｐｍの場合の排出特性曲線と、１７０分空回転現像剤における搬送スクリューの回転速度が３００ｒｐｍの場合の排出特性曲線と、の間の領域の排出特性を持つことになる。つまり、低印字率の画像出力が続き現像剤が劣化した場合でも、より排出量が少なく排出特性の小さい３００ｒｐｍの搬送スクリューの回転速度とすることで、現像容器内の現像剤量の下限値を３６０ｇとし、空回転現像剤の５００ｒｐｍの現像剤量の下限値である３４０ｇまで少なくなるのを抑制する。また、現像剤量の上限としても、初期３００ｒｐｍの５６０ｇまで増えすぎないように、高印字率の画像出力が続く場合にはより排出量が多く排出特性の大きい５００ｒｐｍの回転速度とすることで、５２０ｇに抑制している。つまり、現像剤が劣化した場合であっても、３６０ｇ〜５２０ｇの範囲に現像剤量の変動を収めることができる。
【００７２】
尚、本実施例では既に出力した１０００枚分の印字率の平均値を求めているが、これに限定されずに製品に応じて適当な所定枚数分の印字率の平均値とすれば良い。ただし、現像剤の劣化による流動性の変化を考慮することに鑑みて、現像剤の劣化度を測定するのにある程度適した枚数である１００〜１００００枚程度の印字率平均とするのが望ましいと考えられる。
【００７３】
（実施例３）
本実施例では、実施例１と実施例２を組み合わせて、「既に出力した１０００枚分の印字率の平均値」と「ビデオカウント値」との両方の情報に応じて、より最適に搬送スクリューの回転速度を制御する。本実施例においては実施例１及び実施例２とは異なる流動性をもつトナーで構成された現像剤を用いてある。具体的にはトナーに含まれるワックスの量が多くなっている。そのため、現像剤が劣化した時の流動性の変化が前述の実施例とは少し異なる。
【００７４】
以下、図面に基づき説明する。ただし、本実施例において、画像形成装置の構成は実施例１と同様であり、これらの説明については省略する。
【００７５】
本実施例の現像装置４の現像剤排出特性は図１４、図１５のようになる。ここで、図１４は初期現像剤、図１５は１７０分空回転現像剤の現像剤排出特性について示した図であり、現像剤の特性が異なるため実施例１及び実施例２の排出特性とは少し異なり、搬送スクリューの回転速度が５００ｒｐｍにおいて、同一現像剤量であっても現像剤排出量が少し多くなっている。図１４、図１５において、横軸は現像容器内の現像剤量（ｇ）であり、縦軸は単位時間当たりに排出口４０から排出される現像剤の重量（ｍｇ）である。
【００７６】
まずここで比較のため、実施例１の制御方法に従って、ビデオカウント値の情報がプリンタ制御部に送信される度、つまりは画像を出力する度に、搬送スクリューの回転速度を３００、５００、７００ｒｐｍに切り替える制御とした場合を考える。
【００７７】
ここでビデオカウント値１０２３の画像を大量部数連続出力した直後において、現像剤の特性は印字率の高い画像の連続出力により流動性が上昇し、排出特性は図１４のようになる。ゆえに、搬送スクリューの回転速度は７００ｒｐｍで現像剤量は４２０ｇでつりあっている。ここで、出力する画像のビデオカウント値が急に０になると、プリンタ制御部３００は搬送スクリューの回転速度を３００ｒｐｍに切り替える。このとき、搬送スクリューの回転速度３００ｒｐｍにおける現像剤量の変動の下限である４６０ｇを下回っているため、現像容器内の剤面が下がり過ぎて白抜けや搬送スクリュー跡のムラが画像に出てしまうといった画像不良が発生する恐れがある。というのも、同じ現像剤量であっても７００ｒｐｍに比べ３００ｒｐｍの場合では、現像室２１ａへの現像剤量を汲み上げる力が弱いため、剤面が下がり過ぎてしまうからである。そのため、排出特性が図１４のようになる現像剤が劣化していない状態においては、３００ｒｐｍと５００ｒｐｍの回転速度を用い、７００ｒｐｍの回転速度は用いないとする制御が望ましい。つまり、搬送スクリューの回転速度として最小速度３００ｒｐｍ、最大速度５００ｒｐｍを使用する制御とする。
【００７８】
一方で、ビデオカウント値０の画像を大量部数連続出力した直後において、現像剤の特性は印字率の低い画像の連続出力により流動性が低下し、排出特性は図１５のようになる。このとき、現像剤の排出特性は、搬送スクリュー回転速度が違っていても劣化前の現像剤と比べてかなり似通った排出特性となる。そのため、３００ｒｐｍと５００ｒｐｍを用い、７００ｒｐｍの回転速度は用いないとする制御では、現像剤の変動幅の抑制が十分でない。つまりは、３００ｒｐｍと５００ｒｐｍに加えて７００ｒｐｍの回転速度を用いることで、より現像剤量の変動幅を抑えることが可能となる。つまり、最小速度３００ｒｐｍ、最大速度７００ｒｐｍを使用する制御とする。
【００７９】
以上より、初期状態の現像剤と劣化が進んだ現像剤とでは排出特性が変わるために、最適な搬送スクリューの回転速度が異なることが分かる。そこで、これらの問題を軽減する搬送スクリューの回転速度の制御方法を示す。つまり、本実施例では現像剤劣化度によって変わる現像剤の排出特性に最適な搬送スクリューの回転速度とするために、後述する図１７に示す、平均印字率とトナー消費量とに基づいて搬送スクリューの回転速度を決める制御テーブルを用いている。これにより、本実施例では初期状態の現像剤においても、劣化後の現像剤においても上述した問題を出来るだけ軽減することができる。つまり、白抜けや搬送スクリュー跡のムラが画像に出てしまうといった画像不良を抑制し、かつ現像剤が劣化した場合でも現像剤の変動幅を抑制することができる。以下、制御方法について詳しく説明する。
【００８０】
図１６は本実施例における搬送スクリューの制御方法についてのフローチャート図である。まず、外部から画像が入力され（ステップＳ２０１）、ビデオ信号カウント部２１４が出力画像のビデオカウント値を測定する（ステップＳ２０２）。さらに、既に出力した過去１０００枚分の印字率の平均値を求める（ステップＳ２０３）。さらに、出力する１枚分のビデオカウント値を求める（ステップＳ２０４）。次に、搬送スクリューの回転速度を後述する制御テーブルに基づき制御する（ステップＳ２０５）。
【００８１】
図１７は本実施例における搬送スクリューの回転速度を制御する制御テーブルである。横軸をステップＳ２０３で求めた過去１０００枚分の平均印字率、縦軸を搬送スクリューの回転速度として表したものである。ステップＳ２０４で求めたビデオカウント値から５本の折れ線のうち最もビデオカウント値が近いものを選び、ステップＳ２０３で求めた平均印字率の搬送スクリューの回転速度を求める。
【００８２】
ここで示す制御テーブルは、現像剤の劣化度によって変わる現像剤の排出特性に最適な搬送スクリューの回転速度とするために、過去１０００枚分の平均印字率が高いほど搬送スクリューの使用する最大速度と最小速度の幅を小さくした制御テーブルを用いている。図１７に示す通り、平均印字率が０％の場合には、３００〜７００ｒｐｍで搬送スクリューの回転速度を制御している。一方、平均印字率が１００％の場合には、３００〜５００ｒｐｍの速度で搬送スクリューの回転速度を制御している。このような制御により白抜けや搬送スクリュー跡のムラが画像に出てしまうといった画像不良を抑制し、かつ現像剤が劣化した場合でも現像剤の変動幅を抑制することができる。
【００８３】
搬送スクリューの回転速度の決定についても説明する。過去１０００枚分の平均印字率が０％、１００％の場合に上述した最大速度と最小速度とした上で、更に平均印字率が３０％、６０％の場合における現像剤の排出特性についても測定して決定している。３０％、６０％の場合においても、搬送スクリューの回転速度の下限を３００ｒｐｍとした上で、回転速度の上限については現像容器内の剤面が下がり過ぎて白抜けや搬送スクリュー跡のムラが画像に出てしまうといった画像不良が発生しない回転速度、つまりは３００ｒｐｍにおける現像剤量の最小値よりも、回転速度の上限における現像剤量の最大値が略同じで少し大きくなるような値に決定している。ここで、劣化前と劣化後とで、最小速度を変えずに最大速度を変える制御としたのは、劣化後と劣化前の排出特性をより近づけることが出来るためであり、その方がより望ましい。
【００８４】
尚、本実施例では、最小速度を３００ｒｐｍとして最大速度を平均印字率によって変えているが、これに限定されず最大速度、最小速度を共に平均印字率によって変えても良い。
【００８５】
また、上述した制御テーブルに限定されず、排出口の位置や現像剤の特性等によって現像剤排出特性が異なる場合には、平均印字率が高いほどスクリュー回転速度の使用する最大速度と最小速度の幅を大きくする制御テーブルを用いても良い。
【００８６】
また、ビデオカウント値から５本の折れ線のうち最もビデオカウント値が近いものを選んではいるが、これに限定されず更に多い折れ線や少ない折れ線を用いた制御テーブルとしても良い。
【００８７】
また、本実施例では既に出力した１０００枚分の印字率の平均値により現像剤の劣化による流動性の変化を考慮しているが、これに限定されず、現像スリーブ回転時間とトナー消費量を用いて求めても、現像剤の劣化度を考慮できるため良い。
【００８８】
（その他の実施例）
本実施例では、実施例１〜３で用いた現像剤と異なる特性の現像剤を用い、排出口の位置や形状についても変えることで、実施例１〜３とは異なる排出特性の現像装置であることを特徴としている。具体的には、現像剤が劣化すると劣化していないときに比べて、現像剤の排出特性が小さくなる現像装置である。
【００８９】
このような現像装置においては、現像剤量の変動を抑制する搬送スクリューの制御について、実施例２とは異ならせる必要がある。以下、搬送スクリューの制御について詳しく説明する。本実施例における画像形成装置の構成等は実施例１、実施例２と同様であるため、これらの説明については省略する。
【００９０】
実施例２では、印字率２０％を閾値とし、この閾値を超えた場合には５００ｒｐｍ、超えない場合には３００ｒｐｍとすることで、この２つの回転速度を用いて、現像容器内の現像剤量の変動を抑える構成としていた。本実施例では、印字率２０％を閾値とするのは同様であるが、この閾値を超えた場合には３００ｒｐｍ、超えない場合には５００ｒｐｍとすることで、この２つの回転速度を用いて、現像容器内の現像剤量の変動を抑える構成としている。というのも、本実施例では、現像剤が劣化すると劣化していないときに比べて、現像剤の排出特性が小さくなる現像装置であるため、現像剤劣化が進んだ場合には、３００ｒｐｍではなく、より排出特性が大きい５００ｒｐｍに切り替えることで、現像容器内の現像剤量の変動を抑えられるためである。
【符号の説明】
【００９１】
１ 感光ドラム
４ 現像装置
２０ 現像容器
２１ａ 現像室
２１ｂ 撹拌室
２２ａ 第１の搬送スクリュー
２２ｂ 第２の搬送スクリュー
２４ 現像スリーブ
２５ ブレード
３０ 補給口
３１ ホッパー
４０ 排出口
４２ 回収容器
５０ マグネットローラ
１００ 画像形成装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置に関する。特に、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤を使用する現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式や静電記録方式を採用する画像形成装置、特に電子写真方式によってフルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置には、発色性や混色性といった観点から殆どの現像装置がトナーとキャリアを混合した二成分現像剤（以下、現像剤）を使用している。
【０００３】
二成分現像方式においては、トナーは消費される一方でキャリアは消費されないため長期間現像容器内で撹拌されることになる。そのため、耐久によりキャリア表面にはトナーの外添剤やトナーが付着して劣化してしまう。その結果、キャリアのトリボ（摩擦帯電量）付与能力が下がってトナーのトリボ（摩擦帯電量）が低下し、かぶり等の画像不良が発生するという問題があった。そこで、長寿命現像の検討として耐久寿命を延ばす現像剤の開発や現像剤を劣化させないプロセスの開発が行われているが、現状の現像剤寿命はＡ４紙に標準的な画像を出力した場合に３万枚から５万枚であるのが実際である。
【０００４】
上記課題に対して、現像容器内の現像剤を排出口から排出すると共に新たな現像剤の補給を行うことで、現像容器内のキャリアの劣化を抑制する装置が提案されている。所謂トリクル方式と呼ばれ、現像剤を現像装置の壁面に設けられた排出口より溢れさせて排出、回収する構成としてある。
【０００５】
このようなトリクル方式の現像装置では、新しい現像剤又はキャリアの補給と、現像容器内の現像剤の排出とが逐次繰り返されることによって、現像容器内の劣化した現像剤は新たに供給されるトナー及びキャリアに置換されていく。そのため現像容器内のキャリアのトリボ付与能力が維持されるため、画像品質の低下を押さえることが出来、現像剤を交換する頻度の延長が図られる。
【０００６】
ここで上記構成についてさらに詳しく説明する。上記構成においては、現像容器内への現像剤の補給が多い状態が続く場合には、現像容器内の現像剤量が増加し、現像剤の剤面が上昇する。一方、現像容器内への現像剤の補給が少ない、或いは補給が無い状態が続く場合であっても、現像剤は排出口よりオーバーフローして（溢れるように）排出されるため、現像容器内の現像剤の剤面は低下する。
【０００７】
従って、トリクル方式の現像装置においては現像容器内の現像剤量は変動する。しかしながら、現像容器内の現像剤量が多過ぎると、現像剤の撹拌が不十分となってトナーへのトリボが低下して画像ムラやかぶりといった問題や、現像容器からの現像剤の溢れといった問題が生じてしまう。逆に現像容器内の現像剤量が少な過ぎると、静電潜像を形成する現像剤量の不足から、濃度ムラや画像部の一部が白く抜ける白抜けなどの画像不良が生じてしまう。そのため、現像容器内の現像剤量を適切な範囲内に維持する必要がある。
【０００８】
特許文献１では、トナー濃度センサにより現像容器内の現像剤量を推測し、推測された現像剤量が少ない場合には、現像スリーブへとトナーを供給する供給スクリューの下流に設けられた排出スクリューの回転速度を上げ、多い場合には回転速度を下げる構成が開示されている。これにより、現像容器内の現像剤の排出量を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１２２４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１で提案された構成では、現像容器内の現像剤量をトナー濃度センサの出力変化や圧力センサの結果に基づいて推測しているため、センサの検知精度やセンサ周りの現像剤の嵩密度に左右され易く安定して正確な現像剤量の推測を行うのが難しい。ゆえに現像容器内の現像剤量が大きく変動してしまう恐れがあった。
【００１１】
そこで本発明の目的は、現像容器内の現像剤量の変動を安定して抑える画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は以下の構成を有する。
【００１３】
静電潜像を形成する像担持体と、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、二成分現像剤を担持搬送して静電潜像をトナー像とする現像剤担持体と、現像容器に設けられ現像容器に収容された二成分現像剤を搬送して循環させる現像剤搬送手段と、現像容器に設けられ現像容器に収容された二成分現像剤を排出する排出口と、を備える現像装置と、出力する画像のトナー消費量に関する情報を検出する検出手段と、トナー消費量に関する情報に基づいて現像容器に現像剤を補給する補給手段と、を有し、
前記検出手段により検出した１枚又は複数枚分のトナー消費量が所定の閾値を超えるときに、超えないときと比べて前記現像剤搬送手段の搬送速度が速くなるように制御する制御手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、現像容器内の現像剤量の変動を安定して抑えることができる。これにより、現像容器からの現像剤の溢れや、画像ムラやかぶり、画像部における白抜けといった画像不良を抑制し、安定して高画質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施１の画像形成装置の概略図を示したものである。
【図２】本実施１の現像装置の概略図を示したものである。
【図３】本実施１を適用した画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図４】トナー及びキャリアについての補給量と消費量の関係を示した表である。
【図５】本実施１の現像装置の長手方向の断面図を示したものである。
【図６】本実施１の現像装置における各搬送速度の現像剤の排出特性を示した図である。
【図７】実施例１における搬送スクリューの回転速度の制御方法を示したフローチャート図である。
【図８】実施例１における現像剤の排出特性を示した図である。
【図９】トナーの平均滞在時間を示した図である。
【図１０】安息角の測定方法を示した図である。
【図１１】実施例２における各搬送速度の初期と空回転時の現像剤の排出特性を示した図である。
【図１２】実施例２における搬送スクリューの回転速度の制御方法を示したフローチャート図である。
【図１３】実施例２における現像剤の排出特性を示した図である。
【図１４】実施例３における各搬送速度の初期現像剤の排出特性について示した図である。
【図１５】実施例３における１７０分空回転現像剤の排出特性について示した図である。
【図１６】実施例３における搬送スクリューの回転速度の制御方法について示したフローチャート図である。
【図１７】実施例３における搬送スクリューの回転速度を制御する制御テーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施例１）
以下に本発明の画像形成装置について図面に基づき詳しく説明する。
図１は本実施例の画像形成装置の概略図を示したものである。画像形成装置１００には、像担持体である感光ドラム１が回転可能に設けられ、まずその感光ドラム表面が一次帯電器２によって一様に帯電される。その後、感光ドラム１の表面を露光手段であるレーザー発光素子３によって露光することで感光ドラム上に静電潜像が形成される。この静電潜像を現像装置４で現像しトナー像とする。その後トナー像を転写帯電器５により転写紙７へと転写し、更に定着装置８にて転写紙上に定着して定着画像を得る。また、感光ドラム上の転写残トナーはクリーニング装置９により除去され、更に前露光ランプ１０にて感光ドラム上の電位が消去される。その後、感光ドラム１は再び上述した画像形成プロセスにより画像を形成する。
【００１７】
次に、現像装置４について詳しく説明する。
図２は本実施例の現像装置の概略図を示したものである。現像装置４は、現像容器２０を有し、現像容器２０には現像剤としてトナーとキャリアを含む二成分現像剤（以下、現像剤）が収容されている。また現像装置４は、現像剤担持体である現像スリーブ２４と、現像スリーブ２４上に担持され搬送される現像剤の層厚を規制するブレード２５と、を有している。また現像容器２０の感光ドラム１に対向した位置に開口部があり、この開口部に現像スリーブ２４が一部露出するように回転可能に設けられている。尚、現像スリーブ２４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、内部には磁界手段であるマグネットローラ５０が非回転状態で設置されている。現像スリーブ２４は、現像時に図示矢印方向（反時計方向）に回転し、ブレード２５によって層厚を規制された現像剤を担持搬送する。
【００１８】
また現像容器２０は、本紙面に垂直方向に延設された隔壁２３によって、現像スリーブ２４に現像剤を供給する現像室２１ａと、現像スリーブ２４から現像剤を回収して撹拌する撹拌室２１ｂとに隔てられ、現像剤を循環させる循環路を形成している。本実施例では、鉛直方向上下に現像室２１ａ、撹拌室２１ｂを設ける縦撹拌型であるが、これに限定されず現像室２１ａ、撹拌室２１ｂを水平方向左右に設ける横撹拌型であっても良い。更に、現像室２１ａ及び撹拌室２１ｂには、現像剤を撹拌し搬送する搬送手段として第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂがそれぞれ配置されている。
【００１９】
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補給部材である補給スクリュー３２を備え、補給スクリュー３２の一端が現像装置４に設けられた現像剤補給口３０の位置まで延びている。現像剤の補給量は、補給スクリュー３２の回転速度により決まるが、補給スクリュー３２の回転速度は後述するビデオカウント値の他、図１中に示した感光ドラム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パッチ検センサ１１の検知結果に基づいて制御される。また、トナー濃度検知の方法としては、光学的に検知する方法や超音波センサを用いて検知する方法でも良い。
【００２０】
ここで短期的な視点から見ると、出力画像及び制御用のパッチ画像で消費されたトナー量に対して、同じ量だけトナーを含むように、現像剤を補給すれば良い。従って、現像剤のトナーとキャリアの混合比率によって、必要な補給量は異なってくる。即ち、キャリアの混合比率が高い程、必要な補給量が増えてコストが増大する反面、新しいキャリアが大量に補給される為、常に安定した帯電量をトナーに付与することができるメリットがある。一方、キャリアの混合比率が低い程、必要な補給量が減ってランニングコストを削減できる反面、現像容器内の現像剤に含まれる劣化キャリアの比率が増えるためにトナーへの帯電付与が不安定になり、長期に渡る画質の安定が困難になるデメリットがある。本実施例では現像剤におけるトナーとキャリアの混合比率は９対１としてある。ただし、この比率に限定されず、適切な混合比率を設定すれば良い。このように、画像形成によって消費された分のトナーは、補給スクリュー３２の回転によりホッパー内の現像剤が搬送されてホッパー３１から現像剤補給口３０を通過して、現像容器２０に補給される。
【００２１】
現像装置４の壁面には、排出口４０が設けられており、排出口４０から劣化した現像剤が排出され回収容器４２へと回収される。現像剤の補給等により現像容器内の現像剤の剤面が上がると、剤面の上昇に応じて、現像剤はこの排出口４０より溢れ出るようにして排出される。排出された現像剤は回収部材である回収スクリュー４１により図示しない回収現像剤貯蔵庫まで搬送される。
【００２２】
以下、ビデオカウント値について詳しく説明する。まず図３は、本実施例を適用した画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。図３において、２１３は外部入力インタフェース（外部入力Ｉ／Ｆ）であり、外部入力インタフェース２１３を介して必要に応じて原稿スキャナ、コンピュータ（情報処理装置）等の不図示の外部装置からＲＧＢ画像データとしてカラー画像データを入力する。２０４はＬＯＧ変換部であり、ＲＯＭ２１０に格納されているデータ等により構成されるルックアップ制御テーブル（ＬＵＴ）に基づいて入力されたＲＧＢ画像データの輝度データをＣＭＹの濃度データ（ＣＭＹ画像データ）に変換する。２０５はマスキング・ＵＣＲ部であり、ＣＭＹ画像データから黒（Ｂｋ）成分データを抽出し、記録色材の色濁りを補正すべく、ＣＭＫＹ画像データにマトリクス演算を施す。２０６はルックアップ制御テーブル部（ＬＵＴ部）であり、画像データをプリンタ部の理想的な階調特性に合わせるためにガンマルックアップ制御テーブル（γルックアップ制御テーブル）を用いて入力されたＣＭＹＫ画像データの各色毎に濃度補正を施す。なお、γルックアップ制御テーブルはＲＡＭ２１１上に展開されたデータに基づいて作成され、その制御テーブル内容はＣＰＵ２０９によって設定される。２０７はパルス幅変調部であり、ＬＵＴ部２０６から入力された画像データ（画像信号）の色濃度レベルに対応するパルス幅のパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいてレーザードライバ１０２がレーザー発光素子３を駆動し、感光ドラム１上を照射することで静電潜像が形成される。
【００２３】
ビデオ信号カウント部２１４はＬＵＴ部２０６に入力された画像データの６００ｄｐｉ１画素ごとの色濃度レベル（０〜２５５レベル）を画像１面分積算する。この画像データ積算値を、ビデオカウント値と呼ぶ。このビデオカウント値は出力画像が全面すべて２５５レベルだった場合に最大値１０２３となる。尚回路の構成上制限があるときは、ビデオ信号カウント部２１４のかわりにレーザー信号カウント部２１５を用いて、レーザードライバ１０２からの画像信号を同様に計算することで、ビデオカウント値を求めることが可能である。この、外部入力Ｉ／Ｆ２１３、ＬＯＧ変換部２０４、マスキングＵＣＲ部２０５、ＬＵＴ部２０６、ビデオ信号カウント部２１４を合わせた検出手段により出力する画像のビデオカウント値から、本実施例ではトナー消費量を検出している。
【００２４】
ビデオカウント値の信号はプリンタ制御部に入力され、その信号に基づいてスリーブ駆動手段３０１、スクリュー駆動手段３０２の回転速度を制御する。
【００２５】
図４はトナー及びキャリアについての補給量と消費量の関係を示した表である。出力する画像によってビデオカウント値が決まる。更に、そのトナー消費量と同量のトナー量を補給するため、補給する現像剤量が決まり、この補給されるキャリア量が現像容器内の剤容量の増加分に相当する。ここで、ビデオカウント値とその画像のトナー消費量は略比例し、ビデオカウント値と補給されるキャリア量も略比例する。
【００２６】
また、本実施例では出力する画像のビデオカウント値に基づいて搬送スクリューの回転速度を制御しているが、これを印字率に基づいて制御しても良い。ここで言う、印字率とは『出力画像のビデオカウント値／出力画像の紙サイズでの最大ビデオカウント値』である。
【００２７】
図５は本実施例の現像装置の長手方向の断面図を示したものである。第１の搬送スクリュー２２ａは、現像室２１ａに現像スリーブ２４の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転することで現像室２１ａ内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。また、第２の搬送スクリュー２２ｂは、撹拌室２１ｂに第１の搬送スクリュー２２ａとほぼ平行に配置され、撹拌室２１ｂ内の現像剤を第１の搬送スクリュー２２ａとは反対方向に搬送する。このようにして、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂによって、現像剤が隔壁２３の両端部の開口部（即ち、連通部）２６、２７を通じて現像室２１ａと撹拌室２１ｂとの間で循環される。
【００２８】
本実施例において、現像スリーブ２４の回転駆動と、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転駆動とは、それぞれ駆動手段であるスリーブ駆動手段３０１と、スクリュー駆動手段３０２とを備えており、任意の回転駆動で制御することができる。
【００２９】
次に、本実施例の現像装置４の現像剤排出特性について説明する。
排出口４０の位置は、図に示すように、現像室２１ａの側面で、現像剤補給口３０の位置より現像剤搬送方向上流側で、かつ現像室２１ａの現像剤搬送方向において真ん中に位置する点（中間点）よりも下流側に位置するように設けられている。これは、補給された新しい現像剤がすぐに排出されないようにするためである。ただし、現像剤補給口３０の位置より現像剤搬送方向下流側や撹拌室２１ｂに形成してあっても良い。
【００３０】
現像剤排出特性は、排出口４０の大きさや位置と、現像剤搬送手段である第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの羽根の大きさやスクリューの回転速度等で決まる搬送能力と、によって決まるものである。例えば、搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの搬送能力を大きくすると現像剤排出特性は大きくなる。
【００３１】
本実施例において、排出口４０は縦１５ｍｍ×横（現像剤搬送方向にほぼ平行）１０ｍｍの長方形の穴である。またその位置は、排出口４０の下方端部が第１搬送スクリュー２２ａの軸の中心から５ｍｍ上方、かつ、連通部２７側の隔壁２３の端部から５ｍｍ搬送方向上流、に存在する。一方、第１搬送スクリュー２２ａと第２搬送スクリュー２２ｂについては、両者は同様の構成となっており、軸径８ｍｍの回転軸に、軸方向に渡ってピッチ３０ｍｍ、外径２８ｍｍの撹拌羽根、即ち、螺旋翼部であるスクリュー羽根が均等に設けられている。第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの駆動手段は不図示の共通のモーターとなっており、搬送速度（回転速度）は３００ｒｐｍ〜７００ｒｐｍの間で可変である。
【００３２】
ここで、本発明者らは本実施例の現像装置４の現像剤排出特性を調べるために以下のような実験を行った。
【００３３】
すなわち、所定の現像剤量を現像容器２０に入れ、１分間排出口４０から現像剤が排出されないように蓋をして閉じておき、現像スリーブ２４と第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂを空回転させる。また、この時の現像容器２０に入れる現像剤量は３２０ｇから６００ｇまで各２０ｇ刻みの現像剤量とする。ここで、１分間蓋をして排出口を閉じておくのは、現像容器内の現像剤の剤面を安定させるためである。その後、今度は排出口から現像剤が排出されるように蓋をせずに排出口を開けておき、さらに１分間現像スリーブ２４と第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂを空回転させる。そして、この１分間の間に、排出口４０から溢れ出てくる現像剤の重量を測定した。ただし、実験では現像スリーブ２４の回転速度は画像形成時の回転速度、本実施例では３５０ｒｐｍで固定し、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂについては回転速度３００ｒｐｍ、５００ｒｐｍのそれぞれで測定した。また、この実験では現像剤の補給等は行わずに測定した。また、現像容器２０内の現像剤におけるトナーの重量比率（「Ｔ／Ｄ比」と呼ぶ）は、Ｔ／Ｄ比＝８％のものを使用した。実際の画像形成装置使用時にはＴ／Ｄ比は約６％〜１２％で変動するが、代表としてＴ／Ｄ比８％の現像剤を用いて実験を行った。その実験結果を図６に示す。
【００３４】
図６は搬送スクリュー速度と現像容器内の現像剤量に応じた現像剤排出特性を示した図である。横軸は現像容器２０内の現像剤量（ｇ）、縦軸は単位時間当たりに排出口４０から排出される現像剤の重量（ｍｇ）としてある。また、搬送スクリューの搬送速度としては３００，５００ｒｐｍの２つの搬送速度を用いた。ここでの単位時間とは、画像形成装置１００がＡ３用紙片面１枚あたりに必要とする現像スリーブ２４と第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転時間である。即ち縦軸の単位は（ｍｇ／Ａ３片面）は、実験に用いた画像形成装置のプリントスピードがＡ３換算で４０枚／分であることから、１．５秒間に排出口から排出される現像剤の重量（ｍｇ）を示している。
【００３５】
図６に示すように、現像容器内の現像剤量に応じて単位時間当たりに排出口４０から排出される現像剤の重量である現像剤排出特性は、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度に大きく依存する。即ち、回転速度が速い（５００ｒｐｍ）ときには、遅いとき（３００ｒｐｍ）と比べて、同一現像剤量であれば、現像容器２０内の現像剤の排出量が多く排出特性は大きくなっている。また、現像容器２０内の現像剤量が少なくても現像剤の排出が起こる。これらは、搬送スクリューの回転速度が速い場合は遅い場合に比べて、現像室への現像剤の汲み上げ性が高まるためである。
【００３６】
現像剤排出特性が、搬送スクリュー回転速度に依存するメカニズムは以下でも説明できる。まず、現像容器２０内の現像剤に対する搬送スクリューの搬送能力は一般に以下の式で表される。即ち、搬送能力は、スクリューの羽根１ピッチ分をスクリュー１回転分積分した体積にスクリューの搬送速度と現像剤搬送効率を掛け合わせたもので定義され、
「搬送能力」＝π＊｛（スクリューの羽根の外径）＾２−（スクリューの軸径）＾２｝＊（スクリューのピッチ間隔）＊（スクリューの回転速度）＊（現像剤搬送効率）
と表される。ここで、現像剤搬送効率は、本実施例のスクリューでは８０％として計算した。前記の搬送能力の計算式より、スクリューの回転速度が大きくなると搬送能力が大きくなり、搬送能力が大きくなると単位時間に排出口４０の近傍を流動する現像剤の量が増えて、排出口４０から排出される現像剤の量が増えるためである。
【００３７】
次に、現像容器内の現像剤量の安定（バランス）について説明する。現像容器内の現像剤量は、現像剤の補給量と現像剤の排出量が釣り合ったところで安定する。
【００３８】
ここで、現像剤の補給量については、前述した通り、出力画像及び制御用のパッチ画像で消費されたトナー量と同じ量のトナーを含むように、現像剤を補給することとする。例えば、本実施例において、出力画像がＡ３片面の全面すべて２５５レベルの画像だった場合（前述のビデオカウント値は１０２３）、このときのトナー消費量は約９００ｍｇと非常に多くなる。従って、トナーとキャリアの混合比率が９対１であることから、トナーが９００ｍｇとキャリアが１００ｍｇで合計１０００ｍｇの多量の現像剤を補給する。
【００３９】
一方、出力画像がＡ３片面の全面すべて０レベルの画像だった場合（前述のビデオカウント値が０）のトナー消費量は、かぶりトナー量に相当する約８ｍｇとなる。ただし、本実施例では、感光ドラム上のパッチ画像の濃度を検知するパッチ検センサ１１を用いて画像濃度の安定制御（制御方法は不図示））を行っているため、少量のトナー（Ａ３片面１枚あたり約１ｍｇ）を消費している。よって、出力画像がＡ３片面の全面すべて０レベルの画像だった場合、このときの合計トナー消費量は約９ｍｇと非常に少量である。従って、同じだけトナーを含むように現像剤を補給する必要があり、その量はトナーとキャリアの混合比率が９対１であることから、トナーが９ｍｇとキャリアが１ｍｇで合計１０ｍｇの少量の現像剤を補給する。
【００４０】
ここで、図６で示した排出特性より、現像容器２０内の現像剤量が増加していけば排出口４０からの現像剤の排出量も増えていく。第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度が３００ｒｐｍのときには、現像剤量が５８０ｇまで増加すると、Ａ３片面出力時間あたり１００ｍｇの現像剤を排出口から排出する。従って、ビデオカウント値１０２３の画像を連続で出力し続けると、現像容器２０内の現像剤量が５８０ｇまで増加したところで、「補給される現像剤の量（１０００ｍｇ）」と「消費されるトナー量（９００ｍｇ）と排出口から排出される現像剤（１００ｍｇ）の和」がつり合い、現像剤量の増加は止まる。
【００４１】
逆に、現像容器内の現像剤量が減少していけば排出口４０からの排出も減っていく。第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度が３００ｒｐｍのときには、現像剤量が４６０ｇまで減少すると、Ａ３片面出力時間あたり１ｍｇしか現像剤を排出口から排出しなくなる。従って、ビデオカウント値０の画像を連続で出力し続けていると、現像容器２０内の現像剤量が４６０ｇまで減少したところで、「補給される現像剤の量（１０ｍｇ）」と「消費されるトナー量（９ｍｇ）と排出口から排出される現像剤（１ｍｇ）の和」がつり合い、現像容器内の現像剤量の減少は止まる。
【００４２】
以上のように、現像容器２０内の現像剤量の変動幅は、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度が３００ｒｐｍのときには４６０ｇ〜５８０ｇである。また、同様にして第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度を上げて５００ｒｐｍとしたときには４００ｇ〜５２０ｇである。
【００４３】
ここで、本発明の第１及び第２搬送スクリューの回転速度の制御方法について詳しく説明する。
前述のように、出力画像のトナー消費量が多いと現像容器２０内の現像剤量は「増加」してバランスする。また、出力画像のトナー消費が少ないと現像容器２０内の現像剤量は「減少」してバランスする。そこで、本実施例では図７に示す制御を行うことで、現像剤量の変動を抑えることが出来る。即ち、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度を３００ｒｐｍと５００ｒｐｍの２つの回転速度に切り替え制御することで、３００ｒｐｍの回転速度のときの現像剤量の下限である４６０ｇと、５００ｒｐｍの回転速度のときの現像剤量の上限である５２０ｇとの間に現像剤量の変動を抑えている。つまり、出力画像のトナー消費量が多いときには、搬送スクリューの回転速度を速くし、一方で出力画像のトナー消費量が少ないときには、搬送スクリューの回転速度を遅くする制御とすることで、現像剤量の変動を抑える構成としている。
【００４４】
図７は本実施例の搬送スクリューの回転速度の制御方法を示したフローチャート図であり、以下に詳しく説明する。
【００４５】
外部から画像が入力されると（ステップＳ１）、ビデオ信号カウント部２１４が出力画像のビデオカウント値を測定する（ステップＳ２）。ビデオカウント値が０〜１９６であるときは搬送スクリューの回転速度を３００ｒｐｍに、ビデオカウント値が１９７〜１０２３であるときは搬送スクリューの回転速度を５００ｒｐｍに、プリンタ制御部３００により制御する（ステップＳ３）。その後、画像形成プロセス動作を実行する（ステップＳ４）。このように、本実施例ではビデオカウント値１９６を閾値とし、この閾値を超えた場合には５００ｒｐｍ、超えない場合には３００ｒｐｍとしている。上記の閾値とすることで、３００ｒｐｍの回転速度のときの現像剤量の下限である４６０ｇと、５００ｒｐｍの回転速度のときの現像剤量の上限である５２０ｇとの間に、現像容器内の現像剤量の変動を抑えることができるため、望ましい。ただし、閾値はこのビデオカウント値１９６に限定されず、２００や３００としても現像剤量の変動を抑えることは出来る。さらに、出力する１枚分の画像のトナー消費量に合わせて搬送スクリューの速度を制御する構成としており、現像容器内の剤面検知するような構成と比べて、現像容器内の現像剤量の増減に対する応答性が高く、より安定して現像剤量の変動を抑えることができる構成と言える。
【００４６】
図８は本実施例の画像形成装置の現像剤排出特性を示した図である。本実施例の排出特性としては、「実施例１」として示した曲線（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示された曲線）になる。即ち、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度が３００ｒｐｍの場合の排出特性の曲線と、５００ｒｐｍの場合の排出特性の曲線とを組み合わせた排出特性の曲線になる。
【００４７】
ここで、現像剤量が４８０ｇで安定（バランス）しているときにトナー消費量が最大であるビデオカウント値１０２３の画像を連続出力する場合には、搬送スクリュー回転速度は５００ｒｐｍとなる。このとき現像剤量の増加分に当たる補給されるキャリア量は図４より１００ｍｇである。以上より、ビデオカウント値１０２３の画像を連続出力すると、搬送スクリュー回転速度５００ｒｐｍにおいて、補給されるキャリア量１００ｍｇと排出される現像剤量がバランスする５２０ｇ（Ｄの位置）へと現像剤量は増加していく。
【００４８】
現像剤量が５２０ｇでバランスした後、続けてトナー消費量が最小であるビデオカウント値０の画像（ベタ白）を連続出力するときには、搬送スクリュー回転速度は３００ｒｐｍへとプリンタ制御部３００により切り替えられる。このとき現像容器内の現像剤量の増加分に当たる、補給されるキャリア量は１ｍｇである。そのため、搬送スクリュー回転速度３００ｒｐｍにおいて補給されるキャリア量１ｍｇと排出現像剤量がバランスする４６０ｇ（Ｂの位置）へと現像剤量は減少していく。
【００４９】
これにより、搬送スクリュー速度を制御しない場合には現像剤量の変動幅が１２０ｇであったのに対して、本実施例においては現像剤量の変動幅を４６０ｇ〜５２０ｇと６０ｇにすることができる。また、第１及び第２の搬送スクリューの速度を切り替えるのみで新たな部材やスペースを必要としないため、現像装置をコンパクトにすることが可能となる。
【００５０】
尚、本実施例では第１及び第２の搬送スクリューの回転速度の制御は同一としてあるが、これに限定されず第１、第２の搬送スクリューをそれぞれ別個に制御しても良く、一方又は他方又は両方の現像剤搬送部材の搬送速度を制御すれば良い。
【００５１】
また、本実施例では搬送スクリューの回転速度を３００ｒｐｍと５００ｒｐｍの２種類で制御したが、ビデオカウント値に応じてより細かく場合分けして３種類以上の回転速度で制御しても良い。その場合には、２種類の回転速度の場合よりも現像剤の変動を抑えることが可能となる。
【００５２】
また、現像剤搬送手段としてはスクリュー形状の搬送スクリューに限定されず、搬送コイルやすのこ部材を駆動することで搬送するすのこ搬送等であっても良い。また、現像剤搬送手段としては、現像剤搬送部材である搬送スクリューを２つ有することに限定されず、１つや３つ以上有する構成であっても良い。
【００５３】
また、トナー消費量として、ビデオカウント値ではなく、レーザー信号カウント部２１５がカウントしたレーザー信号カウント値やトナー像のトナー濃度を光学センサにより測定する方法としても良い。
【００５４】
また、本実施例ではビデオ信号カウント部２１４によるビデオカウント値測定直後に出力する１枚分の画像のビデオカウント値に基づいて搬送スクリューの回転速度を制御しているが、これに限定されず過去に出力した複数枚分の画像のビデオカウント値の平均値に応じて搬送スクリューの回転速度を制御しても良い。所定枚数分のビデオカウント値の平均値に応じて制御しても良い。ただし、その場合でも現像剤排出量を細かく制御するために１〜１００枚程度とするのが望ましいと考えられる。
【００５５】
また、搬送スクリューの回転速度の制御として、所定枚数毎ではなく、連続して画像出力を行う連続プリント枚数毎のトナー消費量に応じて搬送スクリューの回転速度を制御しても良い。
【００５６】
（実施例２）
実施例１においてはビデオ信号カウント部２１４或いはレーザー信号カウント部２１５から、プリンタ制御部３００に出力する画像のビデオカウント値情報が送られる毎に、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度を切り替え可能とする制御を行なっていた。
【００５７】
一方、本実施例では現像剤劣化度に応じて第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度を切り替える制御を行なうことで、現像容器内の現像剤量の変動を現像剤が劣化したときでも抑制する。ここで、本実施例で言う現像剤劣化度とは、現像剤が現像スリーブや搬送スクリュー、ブレードによって摺擦されることにより、トナーの外添剤が剥れたりキャリア表面にトナーや外添剤が付着したりすることにより、現像剤が劣化して流動性が変化する度合いとする。本実施例では、この現像剤劣化度を、出力する画像の平均印字率によって推測している。印字率が低い画像の出力が続く場合には現像剤が劣化して流動性が変化するが、その場合においても現像容器内の現像剤量の下限値が小さくなるのを抑制し、現像剤量の変動を抑える。これにより、現像容器からの現像剤の溢れや、現像容器内の現像剤量が少なすぎる場合に起こる画像部の白抜けや現像装置の搬送スクリュー跡のムラが画像に出てしまい画像ムラになるといった画像不良を抑制することができる。
【００５８】
以下、図面に基づき詳しく説明する。ただし、本実施例において、画像形成装置の構成は実施例１と同様であり、これらの説明については省略する。
【００５９】
図９は本実施例におけるトナーの平均滞在時間と印字率の関係を示した図である。トナーの平均滞在時間とは、トナー毎に異なる現像容器内に補給されてからの現像容器滞在時間を平均したものである。また、ここで言う印字率とは『出力画像のビデオカウント値／出力画像の紙サイズでの最大ビデオカウント値』である。図９は、横軸に印字率（％）、縦軸に平均のトナー滞在時間（分）をとり、現像容器内の現像剤量が５００ｇでかつトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が８％で一定と仮定した場合の現像容器内のトナー平均滞在時間を示した図である。最大紙サイズであるＡ３片面１枚当たりの現像スリーブ回転時間を１．５秒（紙間０．１秒を含めて）、印字率１００％における感光ドラム上へのトナー消費を０．６２ｍｇ／ｃｍ＾２、の一定条件下で、Ａ３片面１枚の各々の印字率の画像を１００Ｋ枚印刷した後の、平均滞在時間を計算してある。平均滞在時間が長ければ、現像スリーブや搬送スクリュー、ブレードによって摺擦される回数が増えるため、本実施例ではこのトナーの平均滞在時間を現像剤劣化度として、搬送スクリューの回転速度の制御を行っている。ただし、これに限定されず、現像スリーブの駆動時間を直接測定して駆動時間が長いほど劣化が進むとし、かつトナー消費量をトナー入れ替え量として、現像剤劣化度を現像スリーブの回転時間／トナー消費量として求める等しても良い。
【００６０】
紙サイズが同じであれば、印字率が低い画像の、感光ドラム１上に現像されて現像容器内から消費されるトナー量は、印字率が高い画像に比べて少なくなる。さらに、消費されるトナー量が少ないということは、補給されるトナー量も少ない。現像容器内のトナー粒子１個が現像に用いられて容器内から出て行く確率は、印字率が低いほど低くなる。従って、現像容器内のトナーは、紙サイズと容器内のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が一定の条件下では、印字率が低いほど現像容器内のトナーの平均滞在時間は長くなる。
【００６１】
更に、トナーの現像容器内の滞在時間が長くなると、トナーは搬送スクリューによる撹拌やブレードを通過するときの摺擦を受ける確率が高くなってしまう。トナーは摺擦を受けると、外添剤が剥れたりトナー表面に埋め込まれたりすることで劣化し、現像剤の流動性が変化する。つまり、出力した画像の平均印字率を求めることによって現像剤の流動性や現像剤劣化度が予測できる。
【００６２】
本発明者らは、またトナーの平均滞在時間と現像剤の流動性との関係を明らかにするために以下のような実験を行った。即ち、本発明を適用できる画像形成装置１００の現像装置４において、初期現像剤と、現像スリーブと搬送スクリューを１７０分空回転させた１７０分空回転現像剤とを用意し、それぞれの流動性の指標として安息角を測定した。つまり平均トナー滞在時間の異なる現像剤を用意し流動性の違いを測定した。本実施例の画像形成装置において結果は、初期現像剤（平均滞在時間０分の現像剤）の安息角は３０度、１７０分空回転現像剤（平均滞在時間１７０分の現像剤）の安息角は４２度であった。つまり空回転現像剤の方が搬送スクリューやブレード周辺での摺擦によるトナーの劣化によって、現像剤の流動性が低下していることが分かった。
【００６３】
ここで、安息角の測定方法は、温度２３℃湿度５０％の環境で、図１０に示すようにフルイ（７１０μｍ目開き、線径φ４５０μｍ）４００の上に置かれた現像剤が振動により落ち、フルイの下にあるロート（トナー噴出穴φ５ｍｍ）４０１を通過する。その後、その下に置かれた測定用制御テーブル（φ８０ｍｍ円形）４０２に現像剤が積もり山となる。現像剤が積もると図１０に示す角度θが徐々に大きくなり、ある一定以上に積もると現像剤はすべり落ちてしまい、角度θは一定の値となる。その時の角度θが安息角となる。
【００６４】
現像剤の流動性が変わると、現像剤の排出特性も変化すると考えられる。そこで本実施例においても実施例１で行ったものと同様の実験を行った。
【００６５】
つまり、３２０ｇから６００ｇまで各２０ｇ刻みの現像剤量を現像容器２０に入れ、１分間、現像スリーブ２４と第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂを回転させることで現像剤の剤面を安定させ、その後、さらに１分間、現像スリーブ２４と第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂを回転させる間に、排出口４０から溢れ出てくる現像剤の重量を測定した。
【００６６】
ただし、現像スリーブ２４の回転速度は３５０ｒｐｍで固定し、第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度は３００ｒｐｍ、５００ｒｐｍのそれぞれで測定した。また、本実施例では流動性の初期現像剤（「初期」と表示）と１７０分空回転現像剤（「空回転」と表示）の２種類の現像剤でそれぞれ実験を行った。その実験結果を図１１に示す。
【００６７】
図１１は本実施例における初期と空回転時の現像剤排出特性を示した図である。横軸は現像容器内の現像剤量（ｇ）、縦軸は単位時間（Ａ３片面））当たりに排出口４０から排出される現像剤量（ｍｇ）である。
【００６８】
初期現像剤においても１７０分空回転現像剤においても、現像剤排出特性は第１及び第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度に大きく依存する。また、本実施例では同一の搬送スクリュー回転速度においては、初期現像剤よりも１７０分空回転現像剤の排出量の方が多くなった。これは、劣化していない現像剤に比べて劣化した現像剤の方が、かさ密度が小さく現像容器内の剤面が上がるため、現像容器の排出口４０の壁から溢れ出るように現像剤を排出させる構成においては、より排出され易くなったからと考えられる。このような、現像剤が劣化してくると劣化していない場合に比べて、排出特性が大きくなるような現像装置においては、以下に説明する搬送スクリューの回転速度の制御を行うことで現像容器内の現像剤量の変動を抑制することができる。
【００６９】
図１２は本実施例における搬送スクリューの回転速度の制御方法を示したフローチャート図である。以下、説明する。
【００７０】
出力する画像が入力され（ステップＳ１０１）、ビデオ信号カウント部２１４が出力する画像のビデオカウント値を測定する（ステップＳ１０２）。さらに、既に出力した１０００枚分のビデオカウント値と紙サイズから、既に出力した１０００枚分の印字率の平均値を求める（ステップＳ１０３）。ここで、既に出力した１０００枚分の印字率の平均値が０％〜２０％で現像剤劣化度が高いときは搬送スクリューの回転速度を３００ｒｐｍに、印字率が２０％よりも大きく現像剤劣化度が低いときはスクリュー回転速度を５００ｒｐｍとするように制御する（ステップＳ１０４）。この設定の下で、画像形成プロセス動作を実行する（ステップＳ１０５）。その後、次の画像形成プロセスへと移行する。このように、印字率２０％を閾値とし、この閾値を超えた場合には５００ｒｐｍ、超えない場合には３００ｒｐｍとすることで、この２つの回転速度を用いて、現像容器内の現像剤量の変動を抑えることができる。印字率が２０％以上であれば、トナーの平均滞在時間、即ち現像剤劣化度が高くない状態のため、搬送スクリューの回転速度を５００ｒｐｍとして現像剤の排出量を増やす。一方、印字率が２０％以下のトナーの劣化度が高い状態では、現像剤の排出量が多くなり過ぎないように３００ｒｐｍとすることで、現像剤量の変動を抑えることが出来る。ただし、閾値はこの値２０％に限定されず、３０％や４０％としても現像剤量の変動を抑えることは出来る。
【００７１】
本実施例の画像形成装置の現像剤排出特性は、図１３における「実施例２の曲線」のようになる。即ち、初期現像剤における搬送スクリューの回転速度が５００ｒｐｍの場合の排出特性曲線と、１７０分空回転現像剤における搬送スクリューの回転速度が３００ｒｐｍの場合の排出特性曲線と、の間の領域の排出特性を持つことになる。つまり、低印字率の画像出力が続き現像剤が劣化した場合でも、より排出量が少なく排出特性の小さい３００ｒｐｍの搬送スクリューの回転速度とすることで、現像容器内の現像剤量の下限値を３６０ｇとし、空回転現像剤の５００ｒｐｍの現像剤量の下限値である３４０ｇまで少なくなるのを抑制する。また、現像剤量の上限としても、初期３００ｒｐｍの５６０ｇまで増えすぎないように、高印字率の画像出力が続く場合にはより排出量が多く排出特性の大きい５００ｒｐｍの回転速度とすることで、５２０ｇに抑制している。つまり、現像剤が劣化した場合であっても、３６０ｇ〜５２０ｇの範囲に現像剤量の変動を収めることができる。
【００７２】
尚、本実施例では既に出力した１０００枚分の印字率の平均値を求めているが、これに限定されずに製品に応じて適当な所定枚数分の印字率の平均値とすれば良い。ただし、現像剤の劣化による流動性の変化を考慮することに鑑みて、現像剤の劣化度を測定するのにある程度適した枚数である１００〜１００００枚程度の印字率平均とするのが望ましいと考えられる。
【００７３】
（実施例３）
本実施例では、実施例１と実施例２を組み合わせて、「既に出力した１０００枚分の印字率の平均値」と「ビデオカウント値」との両方の情報に応じて、より最適に搬送スクリューの回転速度を制御する。本実施例においては実施例１及び実施例２とは異なる流動性をもつトナーで構成された現像剤を用いてある。具体的にはトナーに含まれるワックスの量が多くなっている。そのため、現像剤が劣化した時の流動性の変化が前述の実施例とは少し異なる。
【００７４】
以下、図面に基づき説明する。ただし、本実施例において、画像形成装置の構成は実施例１と同様であり、これらの説明については省略する。
【００７５】
本実施例の現像装置４の現像剤排出特性は図１４、図１５のようになる。ここで、図１４は初期現像剤、図１５は１７０分空回転現像剤の現像剤排出特性について示した図であり、現像剤の特性が異なるため実施例１及び実施例２の排出特性とは少し異なり、搬送スクリューの回転速度が５００ｒｐｍにおいて、同一現像剤量であっても現像剤排出量が少し多くなっている。図１４、図１５において、横軸は現像容器内の現像剤量（ｇ）であり、縦軸は単位時間当たりに排出口４０から排出される現像剤の重量（ｍｇ）である。
【００７６】
まずここで比較のため、実施例１の制御方法に従って、ビデオカウント値の情報がプリンタ制御部に送信される度、つまりは画像を出力する度に、搬送スクリューの回転速度を３００、５００、７００ｒｐｍに切り替える制御とした場合を考える。
【００７７】
ここでビデオカウント値１０２３の画像を大量部数連続出力した直後において、現像剤の特性は印字率の高い画像の連続出力により流動性が上昇し、排出特性は図１４のようになる。ゆえに、搬送スクリューの回転速度は７００ｒｐｍで現像剤量は４２０ｇでつりあっている。ここで、出力する画像のビデオカウント値が急に０になると、プリンタ制御部３００は搬送スクリューの回転速度を３００ｒｐｍに切り替える。このとき、搬送スクリューの回転速度３００ｒｐｍにおける現像剤量の変動の下限である４６０ｇを下回っているため、現像容器内の剤面が下がり過ぎて白抜けや搬送スクリュー跡のムラが画像に出てしまうといった画像不良が発生する恐れがある。というのも、同じ現像剤量であっても７００ｒｐｍに比べ３００ｒｐｍの場合では、現像室２１ａへの現像剤量を汲み上げる力が弱いため、剤面が下がり過ぎてしまうからである。そのため、排出特性が図１４のようになる現像剤が劣化していない状態においては、３００ｒｐｍと５００ｒｐｍの回転速度を用い、７００ｒｐｍの回転速度は用いないとする制御が望ましい。つまり、搬送スクリューの回転速度として最小速度３００ｒｐｍ、最大速度５００ｒｐｍを使用する制御とする。
【００７８】
一方で、ビデオカウント値０の画像を大量部数連続出力した直後において、現像剤の特性は印字率の低い画像の連続出力により流動性が低下し、排出特性は図１５のようになる。このとき、現像剤の排出特性は、搬送スクリュー回転速度が違っていても劣化前の現像剤と比べてかなり似通った排出特性となる。そのため、３００ｒｐｍと５００ｒｐｍを用い、７００ｒｐｍの回転速度は用いないとする制御では、現像剤の変動幅の抑制が十分でない。つまりは、３００ｒｐｍと５００ｒｐｍに加えて７００ｒｐｍの回転速度を用いることで、より現像剤量の変動幅を抑えることが可能となる。つまり、最小速度３００ｒｐｍ、最大速度７００ｒｐｍを使用する制御とする。
【００７９】
以上より、初期状態の現像剤と劣化が進んだ現像剤とでは排出特性が変わるために、最適な搬送スクリューの回転速度が異なることが分かる。そこで、これらの問題を軽減する搬送スクリューの回転速度の制御方法を示す。つまり、本実施例では現像剤劣化度によって変わる現像剤の排出特性に最適な搬送スクリューの回転速度とするために、後述する図１７に示す、平均印字率とトナー消費量とに基づいて搬送スクリューの回転速度を決める制御テーブルを用いている。これにより、本実施例では初期状態の現像剤においても、劣化後の現像剤においても上述した問題を出来るだけ軽減することができる。つまり、白抜けや搬送スクリュー跡のムラが画像に出てしまうといった画像不良を抑制し、かつ現像剤が劣化した場合でも現像剤の変動幅を抑制することができる。以下、制御方法について詳しく説明する。
【００８０】
図１６は本実施例における搬送スクリューの制御方法についてのフローチャート図である。まず、外部から画像が入力され（ステップＳ２０１）、ビデオ信号カウント部２１４が出力画像のビデオカウント値を測定する（ステップＳ２０２）。さらに、既に出力した過去１０００枚分の印字率の平均値を求める（ステップＳ２０３）。さらに、出力する１枚分のビデオカウント値を求める（ステップＳ２０４）。次に、搬送スクリューの回転速度を後述する制御テーブルに基づき制御する（ステップＳ２０５）。
【００８１】
図１７は本実施例における搬送スクリューの回転速度を制御する制御テーブルである。横軸をステップＳ２０３で求めた過去１０００枚分の平均印字率、縦軸を搬送スクリューの回転速度として表したものである。ステップＳ２０４で求めたビデオカウント値から５本の折れ線のうち最もビデオカウント値が近いものを選び、ステップＳ２０３で求めた平均印字率の搬送スクリューの回転速度を求める。
【００８２】
ここで示す制御テーブルは、現像剤の劣化度によって変わる現像剤の排出特性に最適な搬送スクリューの回転速度とするために、過去１０００枚分の平均印字率が高いほど搬送スクリューの使用する最大速度と最小速度の幅を小さくした制御テーブルを用いている。図１７に示す通り、平均印字率が０％の場合には、３００〜７００ｒｐｍで搬送スクリューの回転速度を制御している。一方、平均印字率が１００％の場合には、３００〜５００ｒｐｍの速度で搬送スクリューの回転速度を制御している。このような制御により白抜けや搬送スクリュー跡のムラが画像に出てしまうといった画像不良を抑制し、かつ現像剤が劣化した場合でも現像剤の変動幅を抑制することができる。
【００８３】
搬送スクリューの回転速度の決定についても説明する。過去１０００枚分の平均印字率が０％、１００％の場合に上述した最大速度と最小速度とした上で、更に平均印字率が３０％、６０％の場合における現像剤の排出特性についても測定して決定している。３０％、６０％の場合においても、搬送スクリューの回転速度の下限を３００ｒｐｍとした上で、回転速度の上限については現像容器内の剤面が下がり過ぎて白抜けや搬送スクリュー跡のムラが画像に出てしまうといった画像不良が発生しない回転速度、つまりは３００ｒｐｍにおける現像剤量の最小値よりも、回転速度の上限における現像剤量の最大値が略同じで少し大きくなるような値に決定している。ここで、劣化前と劣化後とで、最小速度を変えずに最大速度を変える制御としたのは、劣化後と劣化前の排出特性をより近づけることが出来るためであり、その方がより望ましい。
【００８４】
尚、本実施例では、最小速度を３００ｒｐｍとして最大速度を平均印字率によって変えているが、これに限定されず最大速度、最小速度を共に平均印字率によって変えても良い。
【００８５】
また、上述した制御テーブルに限定されず、排出口の位置や現像剤の特性等によって現像剤排出特性が異なる場合には、平均印字率が高いほどスクリュー回転速度の使用する最大速度と最小速度の幅を大きくする制御テーブルを用いても良い。
【００８６】
また、ビデオカウント値から５本の折れ線のうち最もビデオカウント値が近いものを選んではいるが、これに限定されず更に多い折れ線や少ない折れ線を用いた制御テーブルとしても良い。
【００８７】
また、本実施例では既に出力した１０００枚分の印字率の平均値により現像剤の劣化による流動性の変化を考慮しているが、これに限定されず、現像スリーブ回転時間とトナー消費量を用いて求めても、現像剤の劣化度を考慮できるため良い。
【００８８】
（その他の実施例）
本実施例では、実施例１〜３で用いた現像剤と異なる特性の現像剤を用い、排出口の位置や形状についても変えることで、実施例１〜３とは異なる排出特性の現像装置であることを特徴としている。具体的には、現像剤が劣化すると劣化していないときに比べて、現像剤の排出特性が小さくなる現像装置である。
【００８９】
このような現像装置においては、現像剤量の変動を抑制する搬送スクリューの制御について、実施例２とは異ならせる必要がある。以下、搬送スクリューの制御について詳しく説明する。本実施例における画像形成装置の構成等は実施例１、実施例２と同様であるため、これらの説明については省略する。
【００９０】
実施例２では、印字率２０％を閾値とし、この閾値を超えた場合には５００ｒｐｍ、超えない場合には３００ｒｐｍとすることで、この２つの回転速度を用いて、現像容器内の現像剤量の変動を抑える構成としていた。本実施例では、印字率２０％を閾値とするのは同様であるが、この閾値を超えた場合には３００ｒｐｍ、超えない場合には５００ｒｐｍとすることで、この２つの回転速度を用いて、現像容器内の現像剤量の変動を抑える構成としている。というのも、本実施例では、現像剤が劣化すると劣化していないときに比べて、現像剤の排出特性が小さくなる現像装置であるため、現像剤劣化が進んだ場合には、３００ｒｐｍではなく、より排出特性が大きい５００ｒｐｍに切り替えることで、現像容器内の現像剤量の変動を抑えられるためである。
【符号の説明】
【００９１】
１ 感光ドラム
４ 現像装置
２０ 現像容器
２１ａ 現像室
２１ｂ 撹拌室
２２ａ 第１の搬送スクリュー
２２ｂ 第２の搬送スクリュー
２４ 現像スリーブ
２５ ブレード
３０ 補給口
３１ ホッパー
４０ 排出口
４２ 回収容器
５０ マグネットローラ
１００ 画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成する像担持体と、
トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、二成分現像剤を担持搬送して静電潜像をトナー像とする現像剤担持体と、前記現像容器に設けられ前記現像容器に収容された二成分現像剤を搬送して循環させる現像剤搬送手段と、前記現像容器に設けられ前記現像容器に収容された二成分現像剤を排出する排出口と、を備える現像装置と、
出力する画像のトナー消費量に関する情報を検出する検出手段と、
前記トナー消費量に関する情報に基づいて前記現像容器に現像剤を補給する補給手段と、を有する画像形成装置において、
前記検出手段により検出した１枚又は複数枚分のトナー消費量が所定の閾値を超えるときに、超えないときと比べて前記現像剤搬送手段の搬送速度が速くなるように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記搬送手段を複数の搬送速度に切り替えることができ、前記現像容器内の現像剤劣化度によって前記現像剤搬送手段の搬送速度の最大速度と最小速度を変えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像装置が、現像剤が劣化すると劣化していないときに比べて前記排出口から排出される二成分現像剤の排出特性が大きい場合に、前記制御手段は、前記現像容器内の現像剤劣化度が高いときには、現像剤劣化度が低いときに比べて、前記現像剤搬送手段の搬送速度の最大速度と最小速度の差を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、現像剤劣化度が高いときには、現像剤劣化度が低いときに比べて、前記現像剤搬送手段の搬送速度の最大速度を大きくすることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記検出手段は出力する画像のビデオカウント値を検出す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。
【請求項６】
前記現像剤劣化度は、前記検出手段により検出するトナー消費量と、出力する紙サイズとから求めた所定枚数分の平均印字率であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像剤劣化度は、前記検出手段により検出するトナー消費量と、前記現像剤搬送手段の駆動時間とから求めることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
静電潜像を形成する像担持体と、
トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、二成分現像剤を担持搬送して静電潜像をトナー像とする現像剤担持体と、前記現像容器に設けられ前記現像容器に収容された二成分現像剤を搬送して循環させる現像剤搬送手段と、前記現像容器に設けられ前記現像容器に収容された二成分現像剤を排出する排出口と、を備える現像装置と、
前記現像容器内の現像剤劣化度に関する情報を検出する検出手段と、
前記現像容器に二成分現像剤を補給する補給手段と、を有する画像形成装置において、
前記検出手段により検出した前記現像容器内の現像剤劣化度に基づいて前記現像剤搬送手段の搬送速度を切り替え制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記現像装置が、現像剤が劣化すると劣化していないときに比べて前記排出口から排出される二成分現像剤の排出特性が大きい場合に、前記制御手段は、前記現像容器内の現像剤劣化度が所定の閾値を超えるときに、超えないときと比べて前記現像剤搬送手段の搬送速度を速くすることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像容器は、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と現像剤を撹拌する撹拌室とに隔壁により隔てられ、前記現像剤搬送手段は、前記現像室及び前記撹拌室にそれぞれ備えられた現像剤搬送部材であり、前記制御手段は、一方又は他方又は両方の該現像剤搬送部材の搬送速度を制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記排出口は前記現像室の側面で、かつ前記現像室の現像剤搬送方向において中間点よりも下流側に位置することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記排出口から排出される二成分現像剤の現像剤排出特性に基づいて前記現像剤搬送手段の搬送速度を定めた制御テーブルにより、前記現像剤搬送手段を制御することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
静電潜像を形成する像担持体と、
トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、二成分現像剤を担持搬送して静電潜像をトナー像とする現像剤担持体と、前記現像容器に設けられ前記現像容器に収容された二成分現像剤を搬送して循環させる現像剤搬送手段と、前記現像容器に設けられ前記現像容器に収容された二成分現像剤を排出する排出口と、を備える現像装置と、
出力する画像のトナー消費量に関する情報を検出する検出手段と、
前記トナー消費量に関する情報に基づいて前記現像容器に現像剤を補給する補給手段と、を有する画像形成装置において、
前記検出手段により検出した１枚又は複数枚分のトナー消費量が所定の閾値を超えるときに、超えないときと比べて前記現像剤搬送手段の搬送速度が速くなるように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記搬送手段を複数の搬送速度に切り替えることができ、前記現像容器内の現像剤劣化度によって前記現像剤搬送手段の搬送速度の最大速度と最小速度を変えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像装置が、現像剤が劣化すると劣化していないときに比べて前記排出口から排出される二成分現像剤の排出特性が大きい場合に、前記制御手段は、前記現像容器内の現像剤劣化度が高いときには、現像剤劣化度が低いときに比べて、前記現像剤搬送手段の搬送速度の最大速度と最小速度の差を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、現像剤劣化度が高いときには、現像剤劣化度が低いときに比べて、前記現像剤搬送手段の搬送速度の最大速度を大きくすることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記検出手段は出力する画像のビデオカウント値を検出す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。
【請求項６】
前記現像剤劣化度は、前記検出手段により検出するトナー消費量と、出力する紙サイズとから求めた所定枚数分の平均印字率であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像剤劣化度は、前記検出手段により検出するトナー消費量と、前記現像剤搬送手段の駆動時間とから求めることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
静電潜像を形成する像担持体と、
トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、二成分現像剤を担持搬送して静電潜像をトナー像とする現像剤担持体と、前記現像容器に設けられ前記現像容器に収容された二成分現像剤を搬送して循環させる現像剤搬送手段と、前記現像容器に設けられ前記現像容器に収容された二成分現像剤を排出する排出口と、を備える現像装置と、
前記現像容器内の現像剤劣化度に関する情報を検出する検出手段と、
前記現像容器に二成分現像剤を補給する補給手段と、を有する画像形成装置において、
前記検出手段により検出した前記現像容器内の現像剤劣化度に基づいて前記現像剤搬送手段の搬送速度を切り替え制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記現像装置が、現像剤が劣化すると劣化していないときに比べて前記排出口から排出される二成分現像剤の排出特性が大きい場合に、前記制御手段は、前記現像容器内の現像剤劣化度が所定の閾値を超えるときに、超えないときと比べて前記現像剤搬送手段の搬送速度を速くすることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像容器は、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像室と現像剤を撹拌する撹拌室とに隔壁により隔てられ、前記現像剤搬送手段は、前記現像室及び前記撹拌室にそれぞれ備えられた現像剤搬送部材であり、前記制御手段は、一方又は他方又は両方の該現像剤搬送部材の搬送速度を制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記排出口は前記現像室の側面で、かつ前記現像室の現像剤搬送方向において中間点よりも下流側に位置することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記排出口から排出される二成分現像剤の現像剤排出特性に基づいて前記現像剤搬送手段の搬送速度を定めた制御テーブルにより、前記現像剤搬送手段を制御することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１６３６２８（Ｐ２０１２−１６３６２８Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０４３（Ｐ２０１１−２２０４３）
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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