(57)【要約】【課題】  トナー帯を形成することなく、低カバレッジ連続プリント状態が長時間続く場合にも現像剤の過度な劣化が抑制される画像形成装置の提供。【解決手段】  コストパープリント優先モードまたは画質優先モードの２つの画像形成動作モードを選択することができ、コストパープリント優先モードにおいては、所定の時間が経過するごとに基本量Ｂ（ｍｇ）のキャリアを補給し、画質優先モードにおいては、所定の時間に現像剤収容部に補給されるトナーの量が、規定量Ａ（ｍｇ）未満である場合は、所定の時間が経過するごとに式（１）：補給すべきキャリアの量Ｃ＝｛〔Ａ−現像剤収容部に補給されるトナーの量（ｍｇ）〕2 ／ｋ｝＋Ｂ（ただし、ｋは、現像剤収容部内の二成分現像剤の量をＤｗ（ｇ）としたとき、０．２Ｄｗ≦ｋ≦２Ｄｗの範囲で選択される係数である。）によって算出される量Ｃ（ｍｇ）のキャリアを補給する現像装置を備える。【選択図】  図５
2011053392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像装置を備える画像形成装置であって、前記現像装置は、
像担持体上に担持された静電潜像を現像するためのトナーおよびキャリアからなる二成分現像剤が収容される現像剤収容部と、
前記現像剤収容部から余剰の二成分現像剤を排出する余剰現像剤排出手段と、
前記現像剤収容部における二成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
前記現像剤収容部にトナーを補給するトナー補給手段、
前記現像剤収容部にキャリアを補給するキャリア補給手段、
前記トナー補給手段によって前記現像剤収容部に補給されるトナーの量を、前記トナー濃度検知手段によって検知されたトナー濃度に応じて制御するトナー補給量制御手段、および、
現像装置の駆動時間内において設定される所定の時間ごとに、前記トナー補給量制御手段によって現像剤収容部に補給されるトナーの量を累計的に計測するトナー補給量カウント手段
を有する現像剤補給機構とを有するものであって、
コストパープリント優先モードおよび画質優先モードの２つの画像形成動作モードのいずれかを選択する動作モード選択手段が備えられ、
前記コストパープリント優先モードにおいては、前記キャリア補給手段によって前記所定の時間が経過するごとに基本量Ｂ（ｍｇ）のキャリアを補給し、
前記画質優先モードにおいては、前記トナー補給量カウント手段によって計測される前記所定の時間に前記現像剤収容部に補給されるトナーの量が、印字率が適正な範囲にあるときに現像によって消費される規定量Ａ（ｍｇ）以上である場合は、前記キャリア補給手段によって前記所定の時間が経過するごとに基本量Ｂ（ｍｇ）のキャリアを補給し、トナー補給量カウント手段によって計測される前記所定の時間に前記現像剤収容部に補給されるトナーの量が前記規定量Ａ（ｍｇ）未満である場合は、前記キャリア補給手段によって前記所定の時間が経過するごとに下記式（１）によって算出される量Ｃ（ｍｇ）のキャリアを補給することを特徴とする画像形成装置。
式（１）：補給すべきキャリアの量Ｃ＝｛〔Ａ−現像剤収容部に補給されるトナーの量（ｍｇ）〕2 ／ｋ｝＋Ｂ
〔上記式（１）において、ｋは、現像剤収容部内の二成分現像剤の量をＤｗ（ｇ）としたとき、０．２Ｄｗ≦ｋ≦２Ｄｗの範囲で選択される係数である。〕
【請求項２】
前記係数ｋは、現像装置の駆動時間の累計時間が長くなるに従って小さい数値が選択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。
【請求項３】
前記係数ｋは、使用環境が高湿度になるに従って小さい数値が選択されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記規定量Ａと前記基本量Ｂとは、０．０５≦Ｂ／Ａ≦０．２の関係にあることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記印字率の適正な範囲が４〜６％であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二成分現像剤を用いて現像を行う電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置として、従来から、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤（以下、単に「現像剤」ともいう。）を用い、キャリアとの撹拌により摩擦帯電されたトナーを現像領域に搬送し、トナーを像担持体上に形成された静電潜像に付着させることによりトナー像を形成する現像装置であって、さらに新たなトナーおよびキャリアを継続的または断続的に補給すると共に使用済みの現像剤を徐々に廃棄する、いわゆるトリクル現像方式の現像装置が搭載された画像形成装置が知られている。
一般に、二成分現像剤は撹拌動作によってストレスを受け、トナーを構成するトナー粒子の表面に添加されている潤滑剤などの外添剤がトナー粒子から離脱したり、逆にトナー粒子に埋没したりしていき、その結果、現像剤の帯電性が低下してトナーの帯電量が低いものとなったり、現像剤の流動性が低下してキャリアとトナーとの間の摩擦係数が高いものとなってトナーがキャリアに付着するキャリア汚染の現象が起こったりするところ、このようなトリクル現像方式を採用することにより、新たなトナーが継続的または断続的に補給され、これによって外添剤も共に補給されるので、現像剤の過度な劣化が抑制される。なお、外添剤をそれ単独で現像装置内に補給してもトナーおよびキャリアに均質に接触させることは難しい。
一般的なトリクル現像方式の現像装置においては、補給用のトナーが収容されたトナーボトルもしくはトナーカートリッジ内に、予め一定量のキャリアを投入しておくことにより、トナーが補給されるときにキャリアも補給される構成が採用されている。
【０００３】
然るに、このようなトリクル現像方式の現像装置においては、文字原稿などの低い印字率（カバレッジ）の原稿を連続してプリントする状態（以下、「低カバレッジ連続プリント状態」ともいう。）が長時間続くと、画像形成に供されるトナーが極めて少量であるために現像装置内のトナー濃度がほとんど低下せず、その結果、新たなトナーの補給が行われずに、現像剤が過度に劣化し、形成される可視画像において現像剤の帯電性や流動性の低下に起因する画像カブリやトナー飛散などが発生してしまう。
一方、現像装置内のトナー濃度がほとんど低下しないにもかかわらずトナーの補給を行うと、現像装置内のトナー濃度が過度に高いものとなってしまい、結局、画像カブリやトナー飛散などが発生してしまう、という問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、従来、低カバレッジ連続プリント状態が長時間続く場合に、像担持体上におけるトナー像とトナー像の間の非画像形成領域に、印字率の高い例えばベタ黒のトナー帯を形成し、これにより強制的にトナーを消費することが行われている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【０００５】
しかしながら、このようにトナーを強制的に消費するために形成されたトナー帯は、記録材に一切転写されずにそのままクリーニングされることとなるところ、通常の記録材への転写工程を経た場合における転写残率が１０ｗｔ％程度であるので、単位面積当たり相当に大量の未転写トナーをクリーニングしなければならないため、クリーニング部材に大きな負荷がかかる、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２９４６号公報
【特許文献２】特開２００８−３０９９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上の事情に基づいてなされたものであって、その目的は、強制的にトナーを消費するためのトナー帯を形成することなく、低カバレッジ連続プリント状態が長時間続く場合にも現像剤の過度な劣化が抑制され、長期間にわたって画像カブリやトナー飛散などのない良好な画像を形成することのできる画像形成装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、全体として不必要に多量のキャリアが消費されることを抑制することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の画像形成装置は、現像装置を備える画像形成装置であって、前記現像装置は、
像担持体上に担持された静電潜像を現像するためのトナーおよびキャリアからなる二成分現像剤が収容される現像剤収容部と、
前記現像剤収容部から余剰の二成分現像剤を排出する余剰現像剤排出手段と、
前記現像剤収容部における二成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
前記現像剤収容部にトナーを補給するトナー補給手段、
前記現像剤収容部にキャリアを補給するキャリア補給手段、
前記トナー補給手段によって前記現像剤収容部に補給されるトナーの量を、前記トナー濃度検知手段によって検知されたトナー濃度に応じて制御するトナー補給量制御手段、および、
現像装置の駆動時間内において設定される所定の時間ごとに、前記トナー補給量制御手段によって現像剤収容部に補給されるトナーの量を累計的に計測するトナー補給量カウント手段
を有する現像剤補給機構とを有するものであって、
コストパープリント優先モードおよび画質優先モードの２つの画像形成動作モードのいずれかを選択する動作モード選択手段が備えられ、
前記コストパープリント優先モードにおいては、前記キャリア補給手段によって前記所定の時間が経過するごとに基本量Ｂ（ｍｇ）のキャリアを補給し、
前記画質優先モードにおいては、前記トナー補給量カウント手段によって計測される前記所定の時間に前記現像剤収容部に補給されるトナーの量が、印字率が適正な範囲にあるときに現像によって消費される規定量Ａ（ｍｇ）以上である場合は、前記キャリア補給手段によって前記所定の時間が経過するごとに基本量Ｂ（ｍｇ）のキャリアを補給し、トナー補給量カウント手段によって計測される前記所定の時間に前記現像剤収容部に補給されるトナーの量が前記規定量Ａ（ｍｇ）未満である場合は、前記キャリア補給手段によって前記所定の時間が経過するごとに下記式（１）によって算出される量Ｃ（ｍｇ）のキャリアを補給することを特徴とする。
式（１）：補給すべきキャリアの量Ｃ＝｛〔Ａ−現像剤収容部に補給されるトナーの量（ｍｇ）〕2 ／ｋ｝＋Ｂ
〔上記式（１）において、ｋは、現像剤収容部内の二成分現像剤の量をＤｗ（ｇ）としたとき、０．２Ｄｗ≦ｋ≦２Ｄｗの範囲で選択される係数である。〕
【０００９】
本発明の画像形成装置においては、前記係数ｋは、現像装置の駆動時間の累計時間が長くなるに従って小さい数値が選択されることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の画像形成装置においては、前記係数ｋは、使用環境が高湿度になるに従って小さい数値が選択されることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の画像形成装置においては、前記規定量Ａと前記基本量Ｂとは、０．０５≦Ｂ／Ａ≦０．２の関係にあることが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明の画像形成装置においては、前記印字率の適正な範囲が４〜６％であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の画像形成装置によれば、トリクル現像方式の現像装置において、所定の時間の間に現像剤収容部に補給されるトナーの量が、印字率が適正な範囲にあるときに現像によって消費される規定量Ａ（ｍｇ）未満である場合、すなわち低カバレッジで現像が行われる場合に、所定の時間が経過するごとに通常のカバレッジで現像が行われる際に補給される量のキャリアに加えて特定量のキャリアが補給されるために、現像剤収容部内のトナー濃度を一定に維持するようトナーが補給されることとなって、現像によって消費されるトナーの量の多少にかかわらずに長期間にわたって現像剤の劣化が抑制され、従って、強制的にトナーを消費するためトナー帯を形成することなく、低カバレッジ連続プリント状態が長時間続く場合にも現像剤の過度な劣化が抑制され、その結果、長期間にわたって良好な帯電性が得られて画像カブリやトナー飛散などのない良好な画像を形成することができる。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置によれば、ユーザーが使用状況に応じてコストパープリント優先モードまたは画質優先モードを選択することができるために、画質を優先しない場合にコストパープリント優先モードを選択することによって、全体として不必要に多量のキャリアが消費されることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の画像形成装置の構成の一例を示す説明図である。
【図２】図１の画像形成装置における現像装置の構成の一例を示す説明図である。
【図３】図２の現像装置における現像ローラおよび現像剤収容部の一部を模式的に示す平面図である。
【図４】実施例１，２および比較例１，２に係る現像剤収容部内のトナーの帯電量の推移を示すグラフである。
【図５】実施例１，２および比較例１，２に係る現像装置の駆動時間３０秒間に補給された新トナーの累計量と、当該３０秒間経過後に補給すべきキャリアの量の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について具体的に説明する。
【００１７】
＜第１の実施の形態＞
本発明の画像形成装置は、１枚の可視画像当たりに使用されるキャリアの量が抑えられるコストパープリント優先モード、および、当該コストパープリント優先モードよりは１枚の可視画像当たりに使用されるキャリアの量が多いものの、現像装置内の現像剤の劣化を抑制して良好な画質を実現する画質優先モードの２つの画像形成動作モードのいずれかを選択する動作モード選択手段を有し、下記に詳述する現像剤補給機構を有する現像装置を備えるものである。
【００１８】
具体的には、本発明の画像形成装置は、例えば、４組の画像形成ユニット１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋが中間転写体である中間転写ベルト１７に沿って垂直方向に並ぶよう設けられた構成のタンデム方式のカラー画像形成装置とすることができる。
【００１９】
各画像形成ユニット１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋは、ローラ１７ａ〜１７ｉに外接して張架され、駆動源（図示せず）によって矢印で示す方向に循環移動する中間転写ベルト１７に従動し、接地された状態で反時計方向に回転される、像担持体である感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、スコロトロン帯電器よりなる、感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの回転軸に平行に配設されてトナーと同極性のコロナ放電によって、当該感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの表面に一様な電位を与える帯電手段１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと、例えばポリゴンミラーなどによって感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの回転軸と平行に走査を行い、一様に帯電された感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの表面上に画像データに基づいて像露光を行うことにより静電潜像を形成させる露光手段１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋと、トナーを感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの表面に搬送して前記静電潜像を顕像化する、本発明に係る現像剤補給機構を有する現像装置２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋとを有する。
【００２０】
感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、アルミ材よりなる円筒状の金属基体の外周面上に、オーバーコート層（保護層）を設けた有機感光体層（ＯＰＣ）が形成されたものであり、例えばその外径は１００ｍｍとされる。
【００２１】
なお、図１において、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋは、一次転写後に感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上に残留した残留トナーを回収するクリーニング手段である。
【００２２】
ここで、画像形成ユニット１００Ｙによればイエローのトナー像が形成され、画像形成ユニット１００Ｍによればマゼンタのトナー像が形成され、画像形成ユニット１００Ｃによればシアンのトナー像が形成され、画像形成ユニット１００Ｋによれば黒色のトナー像が形成される。
【００２３】
このような画像形成装置においては、各画像形成ユニット１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋの感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上に形成された各色のトナー像が、循環移動する中間転写ベルト１７上に、例えば転写ローラよりなる一次転写手段１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋにより順次転写されて重ね合わせられることにより、カラートナー像が形成され、例えば転写ローラよりなる二次転写手段１８において、給紙トレイ（図示せず）から搬送された記録材Ｐ上に一括して転写され、図示しない定着装置において定着され、その後、機外に排出される。
【００２４】
記録材Ｐとしては、具体的には、薄紙から厚紙までの普通紙、上質紙、アート紙あるいはコート紙などの塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、ＯＨＰ用のプラスチックフィルム、布などの各種を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
〔現像装置〕
そして、本発明の画像形成装置に備えられる現像装置２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは、充填されるトナーの色が互いに異なること以外は同じ構成を有する。以下においては、代表して現像装置２０Ｙについて説明する。
図２は、本発明の画像形成装置における現像装置の構成の一例を示す説明図である。
この現像装置２０Ｙは、トナーおよびキャリアがそれぞれ継続的または断続的に補給され、かつ、現像装置２０Ｙ内の現像剤の一部が継続的または断続的に少しずつ排出されて廃棄されながら現像が行われるトリクル現像方式のものである。
【００２６】
現像装置２０Ｙは、図２および図３に示されるように、像担持体である感光体ドラム１０Ｙ上に担持された静電潜像を現像するためのトナーおよびキャリアからなる二成分現像剤が収容される現像剤収容部２１と、当該現像剤収容部２１にトナーおよびキャリアを補給するための現像剤補給機構と、当該現像剤収容部２１から余剰の現像剤を排出する余剰現像剤排出手段（図示せず）と、現像剤収容部２１における現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段２５とを有するものである。
【００２７】
この現像装置２０Ｙは、具体的には、感光体ドラム１０Ｙと現像領域Ｒを介して対向し、当該現像領域Ｒにおいて感光体ドラム１０Ｙと逆方向に移動されるよう、矢印で示すように反時計方向に回転される現像ローラ２２と、反時計方向に回転されてその上側で現像剤を現像ローラ２２に供給すると共にその下側で現像ローラ２２から戻される現像剤を回収する供給回収部材２４と、当該供給回収部材２４と逆方向に回転されて現像剤を循環搬送しながら混合・撹拌する撹拌部材２３とが、それぞれが軸方向（図２における紙面に垂直な方向）に延び、互いに平行に前後方向（図２における左右方向）にこの順に並んで、それぞれ隔壁２９によって区画された供給回収区域２１ｙおよび撹拌区域２１ｘに配置された状態で、現像剤収容部２１内に設けられている。この供給回収部材２４および撹拌部材２３は、現像ローラ２２の駆動と同期して回転駆動されるものとされている。
なお、２８は、現像ローラ２２の外周面上に形成されるべき現像剤層の厚みを所定の大きさに規制するための、現像ローラ２２と所定の間隙を介して配置される例えば棒状あるいは板状の磁性材からなる現像剤層厚規制部材である。
【００２８】
トナー濃度検知手段２５としては、特に限定されずに公知の種々のものを使用することができ、例えば、コイルに電圧を印加し、透磁率に応じて変化する電流値を検知する、いわゆる磁気式センサーよりなるものを使用することができる。このような磁気式センサーを用いる場合、この磁気式センサーは、例えば現像剤収容部２１の撹拌部材２３の底部に対向する位置に配置される。
また、トナー濃度検知手段２５としては、例えば、感光体ドラム１０Ｙ上に形成したパッチ画像の反射濃度によるトナー付着量を検出することによって間接的にトナー濃度を検出する方式のものを使用することもできる。
【００２９】
現像ローラ２２は、例えば、回転可能に設けられた例えばアルミニウムなどの非磁性材料からなる筒状の現像スリーブと、この現像スリーブの内部に周方向に離間するよう固定して設けられた、例えば複数の磁極を有する円柱状の磁石体とにより構成されている。この現像ローラ２２の外径は例えばφ３０ｍｍとされる。
撹拌部材２３および供給回収部材２４は、例えば円柱状の軸部材の外周面の全周にわたって軸方向に均一な大きさのピッチで螺旋状に延びるよう形成された螺旋状の羽根を有するスクリュー形状のものとすることができる。
これらの撹拌部材２３および供給回収部材２４の外径は、例えばそれぞれφ２７ｍｍとされる。
【００３０】
この現像装置２０Ｙにおいては、現像剤収容部２１の撹拌区域２１ｘおよび供給回収区域２１ｙによって現像剤の撹拌循環路が形成されており、現像剤収容部２１の屋根板２１ａにおける撹拌部材２３が設置された撹拌区域２１ｘ上であって搬送方向の上流側（図３における左側）に、当該搬送方向に沿って、トナー補給手段においてトナー収容部（図示せず）から例えばスクリューよりなるトナー搬送部材（図示せず）によって新たなトナー（以下、「新トナー」ともいう。）を現像剤収容部２１内に補給するためのトナー補給口２７ａ、およびキャリア補給手段においてキャリア収容部（図示せず）から例えばスクリューよりなるキャリア搬送部材（図示せず）によって新たな未使用のキャリア（以下、「新キャリア」ともいう。）を現像剤収容部２１内に補給するためのキャリア補給口２７ｂが、この順に並んで形成されている。
トナー補給口２７ａおよびキャリア補給口２７ｂが撹拌区域２１ｘ上の搬送方向の上流側に設けられていることによって、補給された新トナーおよび新キャリアが既収容の現像剤と十分に撹拌されないまま現像ローラ２２に供給されることが抑止される。
【００３１】
また、現像剤の撹拌循環路におけるトナー補給口２７ａおよびキャリア補給口２７ｂが形成された位置の直上流側の位置、すなわち現像剤収容部２１における供給回収部材２４が設置された供給回収区域２１ｙの最下流位置には、余剰の現像剤を排出する現像剤排出口２６が形成されている。
現像剤排出口２６がトナー補給口２７ａおよびキャリア補給口２７ｂが形成された位置の直上流側の位置に設けられていることによって、新トナーおよび新キャリアが既収容の現像剤と混合される前にすぐに排出されてしまうことが抑止される。
現像剤の排出方式としては、特に限定されず種々の方式を採用することができるが、具体的には、例えば、現像剤収容部２１の壁面の高さを現像剤排出口２６その部分だけ所定量低くしておくことで、撹拌循環路における余剰の現像剤を自動的にあふれさせる方式や、また例えば、供給回収部材２４または撹拌部材２３として螺旋状の羽根を部分的に逆巻きにさせたものを用いて現像剤の搬送を妨げ、現像剤収容部２１の壁面から、撹拌循環路における余剰の現像剤を自動的にあふれさせる方式などが挙げられる。
【００３２】
この現像装置２０Ｙの現像剤収容部２１に収容されるイエロー色に係る現像剤の量は、例えば６００ｇとされる。
【００３３】
現像剤補給機構は、現像剤収容部２１にトナーを補給するトナー補給手段（図示せず）および現像剤収容部２１にキャリアを補給するキャリア補給手段（図示せず）を有し、さらに、トナー補給手段によって現像剤収容部２１に補給されるトナーの量を、トナー濃度検知手段２５によって検知されたトナー濃度に応じて制御するトナー補給量制御手段（図示せず）、現像装置２０Ｙの駆動時間内において設定される所定の時間ごとに、トナー補給量制御手段によって現像剤収容部２１に補給されるトナーの量を累計的に計測するトナー補給量カウント手段（図示せず）を有するものである。
現像装置２０Ｙの駆動時間は、実質的には、例えば現像ローラ２２の駆動時間として計測される。
【００３４】
以上のような現像装置２０Ｙにおいては、以下のように現像動作が行われる。
すなわち、現像剤収容部２１内に充填された二成分現像剤が、下記に詳述するように混合・撹拌・供給動作が行われて供給回収部材２４によって現像ローラ２２の外周面に運ばれた後、磁力により現像ローラ２２の外周面に付着され、さらに現像剤層厚規制部材２８によってその厚みが規制されて磁気ブラシによる現像剤層が形成され、これが現像領域Ｒに搬送され、当該現像領域Ｒにおいて、現像ローラ２２と感光体ドラム１０Ｙとの間に直流（ＤＣ）電圧に必要に応じて交流（ＡＣ）電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加されることによって、反転現像が行われて感光体ドラム１０Ｙ上の静電潜像が顕像化される。
一方、静電潜像を顕像化しなかった二成分現像剤は、磁石体の反発磁界の作用により現像ローラ２２から剥ぎ取られ、供給回収部材２４により回収され、再度、混合・撹拌・供給動作に供される。
【００３５】
混合・撹拌・供給動作は、以下のように行われる。
すなわち、現像剤が、撹拌区域２１ｘにおいて撹拌部材２３によって軸方向に沿った一方向に搬送されながら混合・撹拌されて摩擦帯電され、供給回収区域２１ｙにおいて供給回収部材２４によって撹拌部材２３による搬送方向と逆方向に同等の大きさで搬送されながら混合・撹拌されることにより摩擦帯電されて現像ローラ２２へ供給される。これらの撹拌区域２１ｘおよび供給回収区域２１ｙにおいて現像剤が循環搬送されている。
【００３６】
そして、本発明の画像形成装置においては、現像剤補給機構において以下のような新トナーおよび新キャリアが別個に制御されてそれぞれ補給される現像剤補給動作が行われる。
トナーの補給については、規定の時間が経過するごとにトナー濃度検知手段２５によって現像剤収容部２１内のトナー濃度が検知され、これに基づいてトナー補給量制御手段によって制御された量の新トナーが、当該規定の時間の経過後に補給される。
規定の時間は、例えば０．５〜１０秒間とすることができ、１秒間とすることが好ましい。
【００３７】
トナー補給量制御手段においては、現像剤収容部２１内のトナー濃度が、所期の画像濃度を得ることのできるトナー濃度、例えば４〜８％、特に６％に維持されるよう、新トナーの補給量が制御される。
【００３８】
具体的には、例えば１秒間を経過するごとにトナー濃度検知手段２５によってトナー濃度が検知され、これに基づいて例えば下記表１に示される量の新トナーが当該１秒間の経過後に補給される。なお、補給するべき新トナーの具体的な量は、画像形成装置および現像装置の具体的な構成や現像剤の使用状態によっても異なる。
この例は、例えば、トナー濃度検知手段２５の出力値２．０２Ｖである場合がトナー濃度に換算して６％となる例である。
【００３９】
【表１】
2011053392.tif 000003
【００４０】
一方、キャリアの補給については、ユーザーがコストパープリント優先モードを選択した場合においては、キャリア補給手段によって現像装置２０Ｙの駆動時間内において設定される所定の時間が経過するごとに基本量Ｂ（ｍｇ）の新キャリアが補給される。
現像装置２０Ｙの駆動時間内において設定される所定の時間は、例えば１０〜６０秒間とすることができ、３０秒間とすることが好ましい。
基本量Ｂは、画像形成装置および現像装置２０Ｙの具体的な構成や現像剤の使用状態によっても異なるが、例えば１０〜１００ｍｇとされ、特に現像装置２０Ｙの駆動時間内において設定される所定の時間が３０秒間である場合に５０ｍｇとされることが好ましい。
基本量Ｂが過少である場合は、現像剤中のキャリアの入れ替えが不十分となり、キャリアの過度な劣化を十分に抑制することができないおそれがあり、一方、キャリアの補給量が過多である場合は、一度に多量のキャリアが補給されることとなり、補給されたキャリアが既収容の現像剤と混合されにくいために不具合を生じるおそれがあり、また、不必要に大量の新キャリアを使用することとなるため、使用コストが高いものとなる。
【００４１】
また、ユーザーが画質優先モードを選択した場合においては、〔１〕トナー補給量カウント手段によって計測される所定の時間に現像剤収容部２１に補給されるトナーの量が、印字率が適正な範囲、例えば４〜６％にあるときに現像によって消費される規定量Ａ（ｍｇ）以上である場合は、キャリア補給手段によって当該所定の時間の経過後に基本量Ｂ（ｍｇ）のキャリアを補給し、〔２〕トナー補給量カウント手段によって計測される所定の時間に現像剤収容部２１に補給されるトナーの量が規定量Ａ（ｍｇ）未満である場合は、キャリア補給手段によって当該所定の時間の経過後に下記式（１）によって算出される量Ｃ（ｍｇ）の新キャリアが補給される。
【００４２】
規定量Ａと基本量Ｂとは、０．０５≦Ｂ／Ａ≦０．２の関係にあることが好ましい。
規定量Ａと基本量Ｂとの関係Ｂ／Ａが０．０５未満である場合は、一度に多量のキャリアが補給されることとなり、補給されたキャリアが既収容の現像剤と混合されにくいために不具合を生じるおそれがあり、また、不必要に大量の新キャリアを使用することとなるため、使用コストが高いものとなり、一方、規定量Ａと基本量Ｂとの関係Ｂ／Ａが０．２を超える場合は、現像剤中のキャリアの入れ替えが不十分となり、キャリアの過度な劣化を十分に抑制することができないおそれがある。
【００４３】
式（１）：補給すべきキャリアの量Ｃ＝｛〔Ａ−現像剤収容部に補給されるトナーの量（ｍｇ）〕2 ／ｋ｝＋Ｂ
【００４４】
上記式（１）において、ｋは、現像剤収容部２１内の現像剤の量をＤｗ（ｇ）としたとき、０．２Ｄｗ≦ｋ≦２Ｄｗの範囲で選択される係数であって、０．２Ｄｗ≦ｋ≦２Ｄｗの範囲の中から、使用環境に応じて適宜に設定される数値である。
【００４５】
この係数ｋとしては、現像装置の駆動時間の累計時間が長くなるに従って小さい数値が選択されることが好ましい。
このように選択された係数ｋによる上記式（１）に従って画像形成動作を行うことにより、使用の初期から寿命に至るまでの長期間にわたって高い画質の画像を形成することができる。
【００４６】
また、係数ｋとしては、使用環境が高湿度になるに従って小さい数値が選択されることが好ましい。
このように選択された係数ｋによる上記式（１）に従って画像形成動作を行うことにより、高湿度の環境下においても十分な量の新キャリアが補給されて高い画質の画像を形成することができる。
【００４７】
以上説明した現像装置２０Ｙにおける制御は、画像形成ユニット１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋの現像装置２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの各々においても同様にして行われる。これらの現像装置２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの各々における制御は、それぞれ独立に行われる。
【００４８】
〔二成分現像剤〕
本発明の画像形成装置において用いられる二成分現像剤を構成するトナーとしては、特に限定されずに公知の種々のものを使用することができるが、例えば体積基準のメジアン径が３〜９μｍであり、重合法によって得られたいわゆる重合トナーを用いることが好ましい。重合トナーを用いることにより、形成される可視画像において高い解像力および安定した画像濃度が得られると共に画像カブリの発生が極めて抑制される。
【００４９】
また、本発明の画像形成装置において用いられる二成分現像剤を構成するキャリアとしては、特に限定されずに公知の種々のものを使用することができるが、例えば体積基準のメジアン径が３０〜６５μｍであり、磁化量が２０〜７０ｅｍｕ／ｇの磁性粒子からなるフェライトキャリアが好ましい。体積基準のメジアン径が３０μｍ未満のキャリアを用いた場合は、キャリア付着が発生して白抜け画像が生じるおそれがあり、また、体積基準のメジアン径が６５μｍよりも大きなキャリアを用いた場合は、均一な画像濃度の画像が形成されない場合が生じうる。
【００５０】
以上のような画像形成装置によれば、トリクル現像方式の現像装置２０Ｙにおいて、所定の時間の間に現像剤収容部２１に補給されるトナーの量が、印字率が適正な範囲にあるときに現像によって消費される規定量Ａ（ｍｇ）未満である場合、すなわち低カバレッジで現像が行われる場合に、所定の時間が経過するごとに通常のカバレッジで現像が行われる際に補給される量のキャリアに加えて特定量のキャリアが補給されるために、現像剤収容部２１内のトナー濃度を一定に維持するようトナーが補給されることとなって、現像によって消費されるトナーの量の多少にかかわらずに長期間にわたって現像剤の劣化が抑制され、従って、強制的にトナーを消費するためトナー帯を形成することなく、低カバレッジ連続プリント状態が長時間続く場合にも現像剤の過度な劣化が抑制され、その結果、長期間にわたって良好な帯電性が得られて画像カブリやトナー飛散などのない良好な画像を形成することができる。
【００５１】
また、以上のような画像形成装置によれば、ユーザーが使用状況に応じてコストパープリント優先モードまたは画質優先モードを選択することができるために、画質を優先しない場合にコストパープリント優先モードを選択することによって、全体として不必要に多量のキャリアが消費されることを抑制することができる。
【００５２】
以上、本発明の画像形成装置について説明したが、上記の構成に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
【００５３】
例えば、現像装置において、新トナーおよび新キャリアは、それぞれ単独で補給されることに限定されず、例えば、現像剤補給機構において、トナー収容部およびキャリア収容部から新トナーおよび新キャリアが搬送されて一旦中間槽において混合・撹拌された後、新現像剤として現像剤収容部に補給されてもよい。
【００５４】
また例えば、本発明の画像形成装置は、カラー画像形成装置として構成されることに限定されず、モノクロ画像形成装置であってもよい。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５６】
＜実施例１：画質優先モード＞
図１に示される構成の画像形成装置を用い、下記の補給条件において、連続して、カバレッジ５％のＡ４ハーフトーン原稿を用いて５万枚、カバレッジ１％のＡ４ハーフトーン原稿を用いて５万枚、カバレッジ５％のＡ４ハーフトーン原稿を用いて５万枚、カバレッジ０．１％のＡ４ハーフトーン原稿を用いて５万枚、カバレッジ５％のＡ４ハーフトーン原稿を用いて５万枚、合計２５万枚のハーフトーン画像を得るプリント試験を行い、得られたハーフトーン画像の均一性について観察すると共にトナーの帯電量の変化を観察した。トナーの帯電量の推移を図４に示す。なお、図４中においては、線（１）で示す。
−補給条件−
・トナー補給
トナー濃度検知手段によるトナー濃度の検知を１秒間ごとに行って上記表１に従って１秒間ごとに新トナーを補給した。
・キャリア補給
現像装置の駆動時間３０秒間に補給される新トナーの累計量が、
（１）５００ｍｇ（カバレッジ５％であるときに現像によって消費されるトナーの量である規定量Ａ）以上である場合は、当該３０秒間経過ごとに５０ｍｇ（基本量Ｂ）のキャリアを補給し、
（２）５００ｍｇ未満である場合は、当該３０秒間経過ごとに、図５のグラフに示される下記式（Ｉ）：｛〔５００−当該３０秒間に補給された新トナーの累計量（ｍｇ）〕2 ／１０００｝＋５０によって算出される量Ｃ（ｍｇ）のキャリア、すなわち、カバレッジ５％のＡ４原稿を用いるときは３０秒間ごとに５０ｍｇ、カバレッジ１％のＡ４原稿を用いるときは３０秒間ごとに２１０ｍｇ（現像によって消費されるトナーの量１００ｍｇ）、カバレッジ０．１％のＡ４原稿を用いるときは３０秒間ごとに２９０ｍｇ（現像によって消費されるトナーの量１０ｍｇ）のキャリアを補給した。
【００５７】
以上の実施例１において得られたハーフトーン画像はいずれも良好な均一性を有するものであった。図４より長期間にわたって高い帯電量が得られることから、現像剤収容部中に収容された現像剤の劣化が抑制されたことによると思われる。ただし、２５万枚のハーフトーン画像を得る間に合計１ｋｇのキャリアを補給することとなり、実施例２における２５万枚のハーフトーン画像を得る際（合計３８０ｇのキャリアを補給した。）よりも相当に高いコストがかかった。
【００５８】
＜実施例２：コストパープリント優先モード＞
補給条件におけるキャリア補給の条件を、現像装置の駆動時間３０秒間に補給される新トナーの累計量の多少にかかわらず、当該３０秒間経過ごとに５０ｍｇ（基本量Ｂ）のキャリアを補給することに変更したことの他は実施例１と同様にしてプリント試験を行い、ハーフトーン画像の均一性について観察すると共にトナーの帯電量の変化を観察した。トナーの帯電量の推移を図４に示す。なお、図４中においては、線（２）で示す。
【００５９】
以上の実施例２において得られたハーフトーン画像は、実施例１のものよりは均一性に劣るが実用上十分な画質であった。図４より、原稿のカバレッジによって若干の変動はあるものの、長期間にわたっておおよそ高い帯電量が得られることから、現像剤収容部中に収容された現像剤の劣化が抑制されたことによると思われる。
【００６０】
＜比較例１：トナー像間にトナー帯を形成＞
感光体ドラム上の可視画像を形成すべきトナー像間にトナー帯を形成しながらプリント試験を行い、補給条件を、トナー濃度検知手段によるトナー濃度の検知を１秒間ごとに行って現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度が６％に維持されるようトリクルレート１０ｗｔ％の補給用の現像剤を補給することに変更したことの他は実施例１と同様にしてプリント試験を行ったところ、１０万枚のハーフトーン画像を形成した時点でクリーニング不良が発生したために、トナー帯の幅を１／３にして続行したが、累計２０万枚のハーフトーン画像を形成した時点で再度クリーニング不良が発生し、クリーニングブレードの摩耗状態が使用に耐えなかったのでプリント試験を中断した。また、トナーの帯電量の変化を観察した。トナーの帯電量の推移を図４に示す。なお、図４中においては、線（３）で示す。
【００６１】
以上の比較例１において得られたハーフトーン画像は、１０万枚目までは良好な均一性を有するものであったが、その後のハーフトーン画像は１０万枚目までのものよりは若干のあれが発生したが、後述する比較例２のものよりは優れていた。図４より、トナー帯を形成しながらプリント試験を行っている間は高い帯電量が得られることから、トナー帯が形成されることによりトナーが強制的に消費され、これにより低カバレッジ連続プリント状態のときにも新トナーが補給されて、現像剤収容部中に収容された現像剤の劣化が抑制されたことによると思われる。ただし、トナー帯の大きさを小さくすると、それに伴って強制的に消費されるトナーの量が減るため、その効果が損なわれる。
【００６２】
＜比較例２＞
トナー帯を形成しないことの他は比較例１と同様にしてプリント試験を行い、ハーフトーン画像の均一性について観察すると共にトナーの帯電量の変化を観察した。トナーの帯電量の推移を図４に示す。なお、図４中においては、線（４）で示す。
【００６３】
以上の比較例２において得られたハーフトーン画像は、５万枚目以降のものに顕著な画像あれが発生した。図４より、原稿のカバレッジが１％である場合、および０．１％である場合に顕著な帯電量の低下が生じていることから、現像剤収容部中に収容された現像剤の劣化が生じたことによると思われる。
【００６４】
＜実施例３：画質優先モード＞
図１に示される構成を有し、現像装置に収容される現像剤の量が１０００ｇである画像形成装置を用い、補給条件におけるキャリア補給の条件を、以下のように変更したことの他は実施例１と同様にしてプリント試験を行い、ハーフトーン画像の均一性について観察すると共にトナーの帯電量の変化を観察したところ、得られたハーフトーン画像はいずれも良好な均一性を有するものであり、また、長期間にわたって高い帯電量が得られた。
−補給条件−
・キャリア補給
現像装置の駆動時間３０秒間に補給される新トナーの累計量が、
（１）８３３ｍｇ（カバレッジ５％であるときに現像によって消費されるトナーの量である規定量Ａ）以上である場合は、当該３０秒間経過ごとに５０ｍｇ（基本量Ｂ）のキャリアを補給し、
（２）８３３ｍｇ未満である場合は、当該３０秒間経過ごとに、図５のグラフに示される下記式（Ｉ）：｛〔８３３−当該３０秒間に補給された新トナーの累計量（ｍｇ）〕2 ／１５００｝＋５０によって算出される量Ｃ（ｍｇ）のキャリア、すなわち、カバレッジ５％のＡ４原稿を用いるときは３０秒間ごとに５０ｍｇ、カバレッジ１％のＡ４原稿を用いるときは３０秒間ごとに４０８ｍｇ、カバレッジ０．１％のＡ４原稿を用いるときは３０秒間ごとに５００ｍｇのキャリアを補給した。
【符号の説明】
【００６５】
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ  感光体ドラム
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ  帯電手段
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ  露光手段
１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ  一次転写手段
１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ  クリーニング手段
１７  中間転写ベルト
１７ａ〜１７ｉ  ローラ
１８  二次転写手段
２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ  現像装置
２１  現像剤収容部
２１ａ  屋根板
２１ｘ  撹拌区域
２１ｙ  供給回収区域
２２  現像ローラ
２３  撹拌部材
２４  供給回収部材
２５  トナー濃度検知手段
２６  現像剤排出口
２７ａ  トナー補給口
２７ｂ  キャリア補給口
２８  現像剤層厚規制部材
２９  隔壁
１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋ  画像形成ユニット
Ｐ  記録材
Ｒ  現像領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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