(57)【要約】【課題】キャリアの劣化速度を効率的に抑制可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】現像装置３ａの現像容器２０には、排出用仕切壁３１と、排出用仕切壁３１の一部を形成すると共に排出用仕切壁３１に昇降可能に支持されるシャッター３３と、該シャッター３３とリンク部材３５及びカム部材３７を介して連結される正逆回転可能なモータ３９と、を有するシャッター機構３０が設けられ、現像容器２０には、補給装置２７からトナー及びキャリアから成る現像剤が補給されるようになっている。制御部４９により、画像の印字率に応じてシャッター３３が昇降することにより、現像容器２０内の現像剤総量を増減することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア及びトナーを少なくとも含む現像剤を収容する収容部と、該収容部に現像剤を補給する補給手段と、を有し、像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、前記収容部から現像剤を排出するためのものであって前記収容部からの現像剤の排出量を調整可能な排出手段が設けられ、前記収容部から前記静電潜像の現像に使用されるトナー使用量に応じて前記収容部内の現像剤総量を増減させることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナー使用量が増加するとき前記収容部内の現像剤総量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
画像の印字率に基づいて前記トナー使用量を検知することを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
高印字率の画像が所定数量以上連続した後、前記収容部内の現像剤総量を減少させることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記排出手段は、前記収容部内に形成され、前記収容部内の現像剤を溢れ出させることが可能な仕切壁と、該仕切壁の一部を構成すると共に前記仕切壁に昇降可能に支持され、最上部の高さが可変して前記収容部からの現像剤の排出量を調整可能な昇降部材と、を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
前記補給手段は、トナーとキャリアとを、別々に収容し且つ前記収容部に別々に補給可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の現像装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、磁性キャリアとトナーとを有する二成分現像剤を使用する現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、現像ローラ上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより像担持体（感光体）上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。
【０００３】
一成分現像方式は、磁気ブラシによって像担持体上の静電潜像が乱されることがなく高画質化に適している反面、トナーをチャージローラで帯電させ、弾性規制ブレードで現像ローラ上の層厚を規制するため、トナーの添加剤がチャージローラに付着して帯電能力が低下し、トナーの帯電量を安定して維持することが困難であった。また、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になって画像欠陥をきたすことがあった。
【０００４】
また、色重ねを行うカラー印刷の場合、カラートナーに透過性が要求されるため、非磁性トナーである必要がある。そこで、フルカラー画像形成装置においてはキャリアを用いてトナーを帯電及び搬送する二成分現像方式を採用する場合が多い。しかし、二成分現像方式は安定した帯電量を長期間維持できトナーの長寿命化に適している反面、前述した磁気ブラシによる影響のため画質の面で不利であった。
【０００５】
これらの問題を解決する手段の一つとして、磁気ローラを用いて現像剤を像担持体に対して非接触に設置した現像ローラ上に移行させる際に、磁気ローラ上に磁性キャリアを残したまま現像ローラ上に非磁性トナーのみを転移させてトナー薄層を形成し、交流電界によって像担持体上の静電潜像にトナーを付着させる現像方式が提案されている。
【０００６】
このような二成分現像方式においては、現像剤中のトナー粒子は画像形成時に除々に消費されるのに対して、キャリア粒子は消費されず現像装置内を循環するため、経時的に疲労、劣化が進行していく。このため、一般に、画像形成装置のメンテナンスサービス時期に合わせて全ての現像剤の交換が行われている。現像剤の交換時期は、印字数量や現像装置の駆動累計時間などを目安に、予め一律に決められていることが多い。
【０００７】
しかし、想定した画像濃度よりも薄い画像や、或いは濃い画像が多く印字されると、劣化程度が異なるキャリアを交換時期まで使い続けることになり、場合によっては、著しく劣化したキャリアを使用することが原因で、一定レベル以上の画像品質が保てなくなることもある。
【０００８】
キャリアの劣化状態を検知する方法として、キャリアの抵抗値や摩擦抵抗の変化を捉える方法が提案されている。例えば、特許文献１には、現像ロールから像担持体への電流の検出値に基づいて二成分現像剤の交換時期を通知することにより、劣化が進んだ適切な時期に二成分現像剤を交換する方法が開示されている。また、特許文献２には、劣化により表面の摩擦係数が大きくなったキャリアを円筒との摩擦により選択的に排出することにより、高メンテナンス性と高画質安定性を図る方法が開示されている。
【０００９】
また、近年のカラー画像の普及により、キャリアの劣化を管理または抑制する必要性が高まっている。劣化した現像剤を入れ替えるためのメンテナンスを無くす方法として、少量のキャリアを含む現像剤を現像容器に補給すると共に現像容器から現像剤を排出することにより、劣化した現像剤、特にキャリアを新しいものと除々に入れ替えるトリクル現像方式が提案されている。このようなトリクル現像方式は、例えば上記した特許文献２に示される。
【００１０】
一方、特許文献３には、潜像担持体上での非画像部における地汚れの検知結果に基づいて現像剤の劣化状態を判別し、この判別結果に応じて現像剤の補給量、排出量の少なくともいずれかを制御することにより、現像剤を無駄なく利用し、現像剤の特性を長期間安定させる方法が開示されている。
【００１１】
また、特許文献４には、検出されたトナー消費量に応じて二成分現像剤を補給すると共に回収容器に排出させて現像容器内の現像剤を所定量に保持することにより、現像剤の帯電性能を一定に維持して安定した画像を維持する方法が開示されている。また、かかる特許文献４には、シャッターの開閉によって現像剤を現像容器から回収容器に回収する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−５０１８３号公報
【特許文献２】特開２００７−３３９８９号公報
【特許文献３】特開２００６−２０８５６４号公報
【特許文献４】特開平１０−６３０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、特許文献１は、キャリアのコート層の剥がれ状態を検知する方法であり、キャリアに対するトナー樹脂やトナー外添剤の付着状態を検知する方法ではない。加えて、キャリアの抵抗値が低下し、像担持体に過大な電流が流れると、像担持体を電気的に破壊し、ピンホール状の欠陥が生じるおそれもある。また、特許文献２では、現像装置内に劣化した現像剤を選別するための円筒を設けているため、現像装置が大型化するおそれがあり、加えて、円筒と内壁との間を通過する現像剤が存在するため、現像剤の循環速度が低下し、現像剤の入れ替え効率が低下するおそれがある。
【００１４】
また、特許文献３では、地汚れの発生を検知する、すなわちトナーが飛散を起こし易い条件下でキャリアの劣化を検知しているため、トナーの飛散により画像形成装置本体内、画像濃度センサの発光面や受光面がトナーで汚れるおそれがある。加えて、非画像領域を幅広く確保する必要があるため、像担持体の長尺化（大型化）を招くおそれがある。また、特許文献４では、現像剤排出後に必ずシャッターを閉じる必要があるため、シャッター開閉のための複雑な駆動機構が必要となり、コストアップにつながるおそれがある。
【００１５】
ここで、現像剤の劣化には、トナーの劣化とキャリアの劣化の２種類があるが、キャリアの劣化原因としては、（１）トナーへの荷電性を調整するためにキャリア表面に被覆されたコート層の磨耗、剥がれ、（２）キャリア表面へのトナー樹脂のスペント、（３）キャリア表面へのトナー外添剤であるシリカや酸化チタンのスペント、が考えられる。
【００１６】
キャリアの周りにはトナーが接触しているため、現像剤にストレスがかかると、トナー樹脂やトナー外添剤がキャリアに強く押し付けられて付着する。更に強く押し付けられると、キャリアのコート層にヒビが入り、部分的にコート層が剥がれてしまう。また、現像剤がせん断力を受けると、トナー外添剤のシリカや酸化チタンによってコート層が削られ、磨耗し、これらが進行するとコート層が減っていく。このように、キャリアの劣化には、現像剤へのストレスが大きく関与している。
【００１７】
また、近年のカラー化に伴い、画像品質の向上を目的としてトナーの小径化が急速に進んでいる。トナーは小径になるほど流動性が低くなり、補給性能、混合性能、現像性能などに影響を及ぼす。かかるトナーの流動性を改善するために、一般的には、外添剤の添加量が増量されており、上記したキャリアの劣化には、増量された外添剤の影響が大きく関与している。
【００１８】
例えばトナー外添剤であるシリカの付着量の増加に伴いキャリアの帯電能力は低下し、これによりトナー帯電量が低下すると、トナーの飛散やカブリ画像等の画像不具合が発生する。劣化した現像剤を順次入れ替えるトリクル現像方式においては、キャリアに対するトナー外添剤の付着量を過度に増加させないという観点から、出来る限り速やかに劣化した現像剤を排出し、新しい現像剤を補給することが望ましい。しかし、単に現像剤を排出するのみでは、現像剤を無駄に廃棄することにつながり、コストアップばかりか環境に及ぼす影響も大きくなる。
【００１９】
本発明は、上記問題点に鑑み、キャリアの劣化速度を効率的に抑制可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために本発明は、キャリア及びトナーを少なくとも含む現像剤を収容する収容部と、該収容部に現像剤を補給する補給手段と、を有し、像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、前記収容部から現像剤を排出するためのものであって前記収容部からの現像剤の排出量を調整可能な排出手段が設けられ、前記収容部から前記静電潜像の現像に使用されるトナー使用量に応じて前記収容部内の現像剤総量を増減させることを特徴としている。
【００２１】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記トナー使用量が増加するとき前記収容部内の現像剤総量を増加させることを特徴としている。
【００２２】
また本発明は、上記構成の現像装置において、画像の印字率に基づいて前記トナー使用量を検知することを特徴としている。
【００２３】
また本発明は、上記構成の現像装置において、高印字率の画像が所定数量以上連続した後、前記収容部内の現像剤総量を減少させることを特徴としている。
【００２４】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記排出手段は、前記収容部内に形成され、前記収容部内の現像剤を溢れ出させることが可能な仕切壁と、該仕切壁の一部を構成すると共に前記仕切壁に昇降可能に支持され、最上部の高さが可変して前記収容部からの現像剤の排出量を調整可能な昇降部材と、を有することを特徴としている。
【００２５】
また本発明は、上記構成の現像装置において、前記補給手段は、トナーとキャリアとを、別々に収容し且つ前記収容部に別々に補給可能であることを特徴としている。
【００２６】
また本発明は、上記構成の現像装置を備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の第１の構成によれば、収容部からの現像剤の排出量を調整可能な排出手段を設け、収容部から静電潜像の現像に使用されるトナー使用量に応じて収容部内の現像剤総量を増減させることにより、収容部内に存在するキャリアの劣化状態に応じて該キャリアのトナーとの接触時間を調整することができるため、キャリア劣化速度を効率的に抑制することができる。
【００２８】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、トナー使用量が増加するとき収容部内の現像剤総量を増加させることにより、キャリアが劣化し易いときに、収容部内に存在するキャリアのトナーとの接触頻度を小さくすることができるため、効果的にキャリアの劣化速度を抑制することができる。
【００２９】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１または第２の構成の現像装置において、画像の印字率に基づいてトナー使用量を検知することにより、より確実且つ効率的にトナー使用量を算出することができる。
【００３０】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第３の構成の現像装置において、高印字率の画像が所定数量以上連続した後、収容部内の現像剤総量を減少させることにより、劣化の進行したキャリアの入れ替えを促進し、トナーとの接触時間の短いキャリアを収容部内に存在させることができるため、より効果的にキャリアの劣化速度を抑制することができる。
【００３１】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１〜第４のいずれかの構成の現像装置において、排出手段が、収容部内に形成され、収容部内の現像剤を溢れ出させることが可能な仕切壁と、仕切壁の一部を構成すると共に仕切壁に昇降可能に支持され、最上部の高さが可変して収容部からの現像剤の排出量を調整可能な昇降部材と、を有することにより、収容部から溢れ出す量によって現像剤の排出量を調整できるため、複雑な構成を用いることなく収容部内の現像剤総量の調整を行うことができる。
【００３２】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第１〜第５のいずれかの構成の現像装置において、補給手段を、トナーとキャリアとを、別々に収容し且つ収容部に別々に補給可能とすることにより、キャリアの補給量のみを調整して現像剤総量を調整可能となるため、トナーの無駄な廃棄を防止することができる。
【００３３】
また、本発明の第７の構成によれば、上記第１〜第６のいずれかの構成の現像装置を備えた画像形成装置とすることにより、キャリア劣化による画像不具合の発生を防止した画像形成を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の全体構成を示す概略断面図
【図２】本実施形態の現像装置の構成を示す側面断面図
【図３】トナー使用量とＳｉ強度との関係を示すグラフ
【図４】図２のＡ−Ａ’断面図
【図５】本実施形態の現像装置の制御経路を示すブロック図
【図６】本実施形態の現像装置の第１制御例の制御手順を示すフローチャート
【図７】本実施形態の現像装置の第２制御例の制御手順を示すフローチャート
【図８】印字開始からの画像印字率の設定状態を示す図
【図９】Ｓｉ強度とトナー帯電量との関係を示すグラフ
【図１０】実施例１における印字数量とトナー帯電量との関係を示すグラフ
【図１１】実施例２における印字数量とトナー帯電量との関係を示すグラフ
【図１２】従来の現像装置であって、現像剤を排出できない現像装置の構成の一例を示す側面断面図
【図１３】従来の現像装置であって、シャッター機構が設けられておらず現像剤総量を可変できない現像装置の構成の一例を示す側面断面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラー画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
【００３６】
この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム（像担持体）１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転し、各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラ９において転写紙Ｐ上に一度に転写され、さらに、定着部７において転写紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。
【００３７】
トナー像が転写される転写紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナ１９が配置されている。
【００３８】
次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光ユニット４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。
【００３９】
ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット４によって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーがキャリアと共に、それぞれ各色用の補給装置２７（図２参照）によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００４０】
そして、中間転写ベルト８に所定の転写電圧で電界が付与された後、中間転写ローラ（一次転写ローラ）６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。
【００４１】
中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラ１０と、下流側の駆動ローラ１１とに掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラ９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着部７へと搬送される。
【００４２】
定着部７に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラ対１３により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００４３】
一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した転写紙Ｐは分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。
【００４４】
図２は、本実施形態の現像装置の構成を示す側面断面図である。なお、ここでは図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。
【００４５】
図２に示すように、現像装置３ａは、二成分現像剤（現像剤、以下、単に現像剤と呼ぶ）が収納される現像容器（収容部）２０を備えており、現像容器２０は区画用仕切壁２０ａによって第１攪拌室２０ｂと第２攪拌室２０ｃとに区画され、第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃには補給装置２７から補給されるトナー及びキャリア（現像剤）を混合して撹拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが回転可能に配設されている。
【００４６】
第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、区画用仕切壁２０ａに形成された現像剤通過路（図示せず）を介して第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃ間を循環する。また、第２攪拌室２０ｃの外側壁（図２の右側）として、第２攪拌室２０ｃから現像剤を溢れ出させることが可能な排出用仕切壁（仕切壁）３１が形成されており、排出用仕切壁３１を挟んで第２攪拌室２０ｃと隣接する位置には、第２攪拌室２０ｃから溢れ出し現像剤が排出される排出用室４１が形成されている。なお、排出用仕切壁３１及び排出用室４１周辺の詳細については後述する。
【００４７】
また、図示の例では、現像容器２０は左斜め上方に延在しており、現像容器２０内において第１攪拌スクリュー２１ａの上方には磁気ローラ２２が配置され、磁気ローラ２２の左斜め上方には現像ローラ２３が対向配置されている。そして、現像ローラ２３は現像容器２０の開口側（図２の左側）において感光体ドラム１ａに対向しており、磁気ローラ２２及び現像ローラ２３は図中時計回りに回転する。
【００４８】
磁気ローラ２２は、非磁性の回転スリーブ２２ａと、回転スリーブに内包される複数の磁極（ここではＮ１極、Ｎ２極、Ｎ３極、Ｓ１極、Ｓ２極から成る５極）を有する固定マグネットローラ体２２ｂで構成されている。現像ローラ２３は、非磁性の現像スリーブから構成されており、磁気ローラ２２と現像ローラ２３とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。
【００４９】
また、現像容器２０にはドクターブレード２５が磁気ローラ２２の長手方向（図２の紙面表裏方向）に沿って取り付けられており、ドクターブレード２５は、磁気ローラ２２の回転方向（図中時計回り）において、現像ローラ２３と磁気ローラ２２との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、ドクターブレード２５の先端部と磁気ローラ２２表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００５０】
磁気ローラ２２及び現像ローラ２３には、不図示のバイアス回路から直流電圧及び交流電圧からなる現像バイアスが印加されるようになっている。前述のように、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内を循環してトナーを帯電させ、第１攪拌スクリュー２１ａによって現像剤が磁気ローラ２２に搬送される。そして、磁気ローラ２２上に磁気ブラシ（図示せず）を形成する。
【００５１】
磁気ローラ２２上の磁気ブラシはドクターブレード２５によって層厚規制された後、磁気ローラ２２と現像ローラ２３との対向部分に搬送され、固定マグネットローラ体２２ｂとの間の磁界、及び磁気ローラ２２に印加される直流電圧と現像ローラ２３に印加される直流電圧との電位差によって現像ローラ２３上にトナー薄層を形成する。
【００５２】
現像ローラ２３上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラ２２と現像ローラ２３との回転速度差等によっても変化するが、磁気ローラ２２と現像ローラ２３との間の直流電位差（実効電位）によって制御することができる。実効電位を大きくすると現像ローラ２３上のトナー層は厚くなり、実効電位を小さくすると薄くなる。現像時における実効電位の範囲は一般的に２５０Ｖ〜４５０Ｖ程度が適切である。
【００５３】
磁気ブラシによって現像ローラ２３上に形成されたトナー薄層は、現像ローラ２３の回転によって感光体ドラム１ａと現像ローラ２３との対向部分に搬送され、現像ローラ２３に印加される現像バイアスにより、感光体ドラム１ａとの間の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。
【００５４】
現像に用いられずに現像ローラ２３上に残ったトナーは、再度現像ローラ２３と磁気ローラ２２との対向部分に搬送され、磁気ローラ２２上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは固定マグネットローラ体２２ｂの同極部分（Ｎ２極とＮ３極の境界）で磁気ローラ２２から引き剥がされた後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として磁気ローラ２２上に磁気ブラシを形成し、ドクターブレード２５へ搬送される。
【００５５】
また、第２攪拌スクリュー２１ｂの上方には、補給口２０ｄが形成されており、かかる補給口２０ｄを介して、補給装置２７から現像容器２０に現像剤が補給される。補給装置２７には、例えば重量比１：０．２５のトナー及びキャリアが混合されて成る現像剤が収容されている。また、トナーとして正帯電の非磁性トナー、キャリアとしてフェライトの表面にフッ素を含むコート層が被覆された磁性キャリアが用いられている。
【００５６】
補給装置２７から現像容器２０への現像剤の補給量は、現像に使用されたトナー分のトナーを現像容器２０に補うことができるように、後述する制御部４９によって調整されている。補給装置２７から現像剤が補給されると、現像容器２０内の現像剤量が一時的に増加する。このとき現像容器２０内の現像剤量が予め設定された量よりも多くなると、第２攪拌室２０ｃを循環する現像剤が排出用仕切壁３１から溢れ出し、排出用室４１に排出される。
【００５７】
ここで、前述した通り現像時には、現像剤中のトナーは除々に消費されるのに対して、キャリアは消費されず現像装置３ａ内を循環するため、キャリア表面へのトナー外添剤であるシリカ（Ｓｉ）等の付着量が経時的に増加し、キャリア表面のコート層の磨耗、剥がれ、キャリア表面へのトナー樹脂若しくはトナー外添剤であるシリカ等のスペントが生じ、キャリアの劣化が進行する。
【００５８】
トナー外添剤であるシリカ付着量の増加に伴いキャリアの帯電能力が低下し、トナー帯電量が低下すると、トナーの飛散やカブリ画像等が発生する。このような外添剤の付着によって生じるキャリアの劣化は、現像装置３ａから現像に供給（消費）されるトナー使用量、すなわち、キャリアと接触したトナー累計量の影響を受ける。
【００５９】
そこで、容量が異なる略相似形状の現像容器２０をそれぞれ備えた３水準の現像装置３ａを用い、トナー使用量とＳｉ強度との関係を調べることとした。各現像装置３ａにおいて、現像容器２０の容量に応じ、現像容器２０内の現像剤量が１７０ｇ、３４０ｇ及び５１０ｇに維持されるように排出用仕切壁３１の高さを設定して実験を行った。結果を図３に示す。
【００６０】
図３は、現像剤量が異なる現像容器を用いた現像装置におけるトナー使用量とＳｉ強度との関係を示すグラフであり、図３において、横軸は現像装置３ａから感光体ドラム１ａへと供給（使用）されたトナー使用量（総使用量）を示す。また、縦軸は、キャリアの蛍光Ｘ分析で得られたＳｉ強度を示し、かかるＳｉ強度は、Ｆｅ（キャリアコア成分）に対するＦｅに付着したＳｉ（シリカ）の比率を示す。また、得られたデータについて現像剤量毎に線形近似を行った。
【００６１】
図３に示すように、現像容器２０内の現像剤量によって線形近似データのグラフの傾きは変わり、現像剤量が大きくなるとその傾きは小さく、現像剤量が小さくなるとその傾きは大きくなる傾向にある。具体的には、現像剤量が２分の１、３分の１になると、それぞれ傾きは概ね２倍、３倍となる。
【００６２】
また、トナーの消費量（使用量）は画像の印字率等によって影響を受ける。例えば印字率が高いと、現像容器２０からのトナー消費速度及び補給装置２７からのトナー（現像剤）補給速度が増加するため、キャリアと接触しながら現像容器２０内を通過するトナー量も増加し、キャリアに対するシリカの付着量が急激に増加する。
【００６３】
しかし、図３に示すように、現像容器２０内を同量のトナーが通過しても、現像容器２０内の現像剤の総量が多ければ、Ｓｉ強度の増加の傾きを抑制することができる。すなわち、現像容器２０内のキャリアに対する外添剤等の付着を抑制することができる。また、現像容器２０内の現像剤総量を５１０ｇに維持すれば、キャリアの劣化速度をある程度は抑制可能であるが、後述する比較例２に示すように、キャリアの劣化速度を長時間抑制することができない。また、初期現像剤コストが高くなり、現像装置３ａの駆動に負荷がかかり、消費電力も多くなる。
【００６４】
そこで、本発明では、現像容器２０にシャッター機構（排出手段）３０を設け、トナー使用量に応じて現像容器２０内の現像剤総量を増減することにより、現像装置３ａ内のキャリアの劣化速度を抑制することとした。
【００６５】
図２及び図４に示すように、シャッター機構３０は、前述の排出用仕切壁３１、シャッター（昇降部材）３３、リンク部材３５、カム部材３７及び駆動手段としてのモータ３９を備えている。排出用仕切壁３１における第２攪拌スクリュー２１ｂの現像剤搬送方向下流側（図４の右側）端部は、略矩形状に切り欠かれている。
【００６６】
シャッター３３は、略矩形板状から成り、排出用仕切壁３１の切り欠き部の端縁と現像容器２０の側壁との間に嵌め込まれて、鉛直方向（図４の上下方向）に昇降可能に支持されると共に、排出用仕切壁３１の一部を構成している。シャッター３３の下端部は、リンク部材３５を介してカム部材３７の上端と連結されており、カム部材３７は、正逆回転可能なモータ３９に連結されている。
【００６７】
モータ３９が正逆回転することにより、シャッター３３が昇降して、シャッター３３の高さ（最上部の高さ）を可変することができる。このようにシャッター３３の高さを可変することにより、第２攪拌室２１ｃから溢れ出て排出される現像剤量（現像剤の排出量）を可変することができ、現像容器２０内の現像剤総量を増減させることができる。
【００６８】
また、排出用室４１には、排出スクリュー４３が設けられており、排出用室４１及び排出スクリュー４３は、現像容器２０の外側（図４の右側）に延出している。排出用室４１に排出された現像剤は、排出スクリュー４３により、排出用室４１の底部に形成された排出口４１ａに搬送され、排出口４１ａから現像装置３ａ外へ排出され、不図示の回収容器に回収される。
【００６９】
なお、排出用仕切壁３１の長手方向におけるシャッター３３の配置は、特に限定されるものではないが、上記の通り第２攪拌スクリュー２１ｂの搬送方向上流側に配置することにより、磁気ローラ２２から離脱したキャリアを優先的に排出することができるため、効果的である。
【００７０】
また、シャッター３３の高さは、現像容器２０の形状や大きさ、磁気ローラ２２の径、固定マグネットローラ体２２ｂの磁力や磁力配置、第１及び第２攪拌スクリュー２１ａ、２１ｂの径や、印字される画像の種類等に応じて適宜設定することができ、特に限定されるものではない。例えば、上記図３に示したように、現像容器２０内の現像剤総量毎にトナー使用量とキャリアに付着するシリカ量等の関係を予備実験等により調べ、かかる実験結果に基づいてシャッター３３の高さを適宜設定することができる。
【００７１】
具体的には、例えば図３の結果に基づき、シャッター３３の高さについて、現像容器２０内の現像剤総量を約５１０ｇに維持することが可能な最上方位置と、約４００ｇに維持することが可能な最下方位置と、を設定し、かかる最上方位置と最下方位置との間でシャッター３３が昇降するように設定することができる。
【００７２】
なお、かかる最上方位置では、シャッター３３の最上部は、排出用仕切壁３１の最上部と略面一となっている。また、シャッター３３の幅も、特に限定されるものではなく、装置構成等に応じて適宜設定することができる。例えば、シャッター３３の高さと所望の現像剤量総量との関係を考慮して、シャッター３３の幅を設定することができる。また、排出用仕切壁３１の高さも適宜設定できる。
【００７３】
図５は、本実施形態の現像装置の制御経路を示すブロック図である。記憶手段としての記憶部４７は、例えば読み書き自在のＲＡＭ（Random Access Memory）から成り、制御手段としての制御部４９により使用される現像剤の攪拌搬送や現像バイアスに関する制御プログラムが記憶されている。また、記憶部４７には、画像の印字率（トナー使用量）と補給装置２７からの現像剤の補給量とを関連付けた現像剤補給用パラメータが記憶されている。その他、記憶部４７には、現像によるトナー使用量とシャッター３３の高さ（現像容器２０内の現像剤総量）とを関連付けた現像剤排出用パラメータ等も記憶されている。
【００７４】
制御部４９は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）から成り、現像剤を攪拌搬送すると共に磁気ローラ２２及び現像ローラ２３に現像バイアスを印加してトナーを感光体ドラム１ａに供給する機能の他、操作パネル（不図示）のキー操作やパーソナルコンピュータからの操作等により画像の印字が開始されると、画像データを受信して印字率を検知する機能、連続する複数枚（例えば１０枚）の平均印字率を算出する機能、算出された平均印字率を記憶部４７に記憶された現像剤補給用パラメータと比較して補給装置２７からの現像剤補給量を調整する機能、平均印字率を記憶部４７に記憶された現像剤排出用パラメータと比較してシャッター３３の高さを調整する機能を有している。なお、制御部４９及び記憶部４７は、画像形成装置１００全体の制御部及び記憶部と兼用しても良いし、現像装置３ａ〜３ｄを制御するために独立して配置しても良い。
【００７５】
次に、本実施形態の現像装置３ａの現像剤総量の調整動作の第１制御例について説明する。図６は、本実施形態の現像装置の第１制御例の制御手順を示すフローチャートである。本制御例では、トナー使用量が増加したとき、現像装置３ａ内の現像剤総量を増加させることとし、トナー使用量として、画像印字率を検知することとした。
【００７６】
また、上記した通り、現像装置３ａ内の現像剤総量を５１０ｇに維持可能な位置をシャッター３３の最上方位置、４００ｇに維持可能な位置を最下方位置に設定し、シャッター３３の高さを、最上方位置と最下方位置との２段階に切り替え可能とした。また、本制御例では、最下方位置をホームポジションとした。
【００７７】
まず、電源ＯＦＦ時や待機時には、シャッター３３は最下方位置に移動している（ステップＳ１）。電源がＯＮとなり、印字数量、印字倍率等の印字条件がユーザにより設定された後、印字が開始されると（ステップＳ２）、制御部４９は、送信された画像データから印字率を検知し、連続印字１０枚ごとに直近の平均印字率を算出する（ステップＳ３）。次に、制御部４９により、直近１０枚の平均印字率が１０％以上か否かが判断される（ステップＳ４）。
【００７８】
直近１０枚の平均印字率が１０％未満の場合、制御部４９は、シャッター３３を最下方位置に下降させて次の１０枚を印字する（ステップＳ５）。なお、シャッター３３が最下方位置に下降した状態で直前の印字が行われた場合には、シャッター３３がそのまま最下方位置に留まった状態で次の１０枚が印字される。
【００７９】
一方、直近１０枚の平均印字率が１０％以上の場合、制御部４９は、シャッター３３を最上方位置に上昇させて、次の１０枚を印字する（ステップＳ６）。なお、シャッター３３が最上方位置に上昇した状態で直前の印字が行われた場合には、シャッター３３がそのまま最上方位置に留った状態で次の１０枚が印字される。
【００８０】
そして、印字数量がステップＳ２の設定数量に到達して印字終了するか否かが判断され（ステップＳ７）、設定数量に到達していない場合は、ステップＳ３に戻り、以降、ステップＳ４〜Ｓ６の操作を繰り返す。一方、ステップＳ７で設定数量に達した場合には、シャッター３３を最下方位置に下降させた後（ステップＳ８）、次の印字が開始されるまで待機する。なお、シャッター３３が最下方位置に下降した状態で直前の印字が行われた場合には、シャッター３３はそのまま最下方位置に留まった状態で待機する。
【００８１】
また、ステップＳ８を行うことなく終了し、その代わり、ステップＳ１でシャッター３３を最下方位置に下降させることもできる。また、シャッター３３のホームポジションを、最上方位置に設定することもできる。また、ここではシャッター３３の高さを２段階に切り換え可能としたが、印字率を３段階以上に細かく分割し、これに合わせてシャッター３３の高さも３段階以上に調整すれば、より一層キャリアの劣化を抑制することができる。
【００８２】
例えば、シャッター３３の高さを３段階とする場合、上記した最上方位置と最下方位置との間に、現像装置３ａ内の現像剤総量を４５０ｇに維持可能な中間位置を設け、直近１０枚の平均印字率を５％未満、５％以上１０％未満、１０％以上の３段階に設定する。そして、シャッター３３の高さを、直近１０枚の平均印字率が５％未満のときは最下方位置、５％以上１０％未満のときは中間位置、１０％以上のときは最上方位置、とするように調整することもできる。
【００８３】
このように、トナー使用量が増加するとき現像容器２０内の現像剤総量を増加させることにより、多くのトナーが現像容器２０を通過し、キャリアが劣化し易いときに、現像容器２０内に存在するキャリアのトナーとの接触頻度を小さくすることができるため、効果的に現像容器２０内のキャリアの劣化速度を抑制することができる。
【００８４】
次に、本実施形態の現像装置３ａの現像剤総量の調整動作の第２制御例について説明する。図７は、本実施形態の現像装置の第２制御例の制御手順を示すフローチャートである。本制御例でも、上記制御例１と同様、現像装置３ａ内の現像剤総量を５１０ｇに維持可能な位置をシャッター３３の最上方位置、４００ｇに維持可能な位置を最下方位置に設定し、シャッター３３の高さを、最上方位置と最下方位置との２段階に切り替え可能とした。
【００８５】
そして、本制御例では、直近１０枚の平均印字率を算出し、平均印字率が高印字率（１０％以上）となる算出結果が１０回以上連続した場合には、１０回目の印字終了後、シャッター３３を最下方位置に下降することにより、現像装置３ａから現像剤を排出することとした。また、最上方位置をホームポジションとした。
【００８６】
まず、シャッター３３が最上方位置に移動した状態から（ステップＳ１）、第１制御例のステップＳ２〜Ｓ４と同様に、印字が開始され（ステップＳ２）、直近１０枚の平均印字率が算出され（ステップＳ３）、直近１０枚の平均印字率が１０％以上か否かが判断される（ステップＳ４）。
【００８７】
次に、直近１０枚の平均印字率が１０％未満（低印字率）の場合、制御部４９は、シャッター３３を最上方位置に位置させて次の１０枚を印字する（ステップＳ５）。なお、シャッター３３が最上方位置に位置した状態で直前の印字が行われた場合には、シャッター３３がそのまま最上方位置に留った状態で次の１０枚が印字される。
【００８８】
一方、直近１０枚の平均印字率が１０％以上（高印字率）の場合、制御部４９は、Ｘ回目（Ｘは整数）の連続した高印字率の算出結果として積算すると共にこれを記憶し（ステップＳ６）、高印字率の算出結果が連続して１０回以上継続した（Ｘ≧１０）か否かを判断する（ステップＳ７）。高印字率の算出結果が１０回以上継続していない場合（Ｘ＜１０）、ステップＳ５に移行して、上記の通りシャッター３３を最上方位置に位置させて次の１０枚を印字する。
【００８９】
ステップＳ７で、高印字率の算出結果が１０回以上継続した場合（Ｘ≧１０）、制御部４９は、シャッター３３を最下方位置に下降させて、その後１００枚の印字を行う（ステップＳ８）。なお、１００枚の印字後、Ｘのカウントがリセットされる。そして、ステップＳ５及びステップＳ８の後、印字数量がステップＳ２の設定数量に到達して印字終了するか否かが判断され（ステップＳ９）、設定数量に到達していない場合は、ステップＳ３に戻り、以降、ステップＳ４〜Ｓ８の操作を繰り返す。
【００９０】
なお、ステップＳ８からステップＳ９を経てステップＳ３に以降した場合には、ステップＳ９での１００枚の印字における最終の１０枚について、直近１０枚の平均印字率が算出される。一方、ステップＳ９で設定数量に達した場合には、シャッター３３を最上方位置に上昇させた後（ステップＳ１０）、次の印字が開始されるまで待機する。なお、シャッター３３が最上方位置に上昇した状態で直前の印字が行われた場合には、シャッター３３がそのまま最上方位置に留まった状態で待機する。
【００９１】
本制御例においても、上記第１制御例と同様、ステップＳ１０を行うことなく終了し、その代わり、ステップＳ１でシャッター３３を最上方位置に上昇させることもでき、シャッター３３のホームポジションを、最下方位置に設定することもできる。また第１制御例と同様に、装置構成等に応じてシャッター３３の高さを３段階以上とすることもできる。
【００９２】
このように、高印字率の画像が所定数量（ここでは１００枚に相当する）以上連続した後、現像容器２０内の現像剤総量を減少させることにより、劣化の進行したキャリアの入れ替えを促進し、トナーとの接触時間の短いキャリアを現像容器２０内に存在させることができるため、より効果的に現像装置３ａ内のキャリアの劣化速度を抑制することができる。
【００９３】
また、現像装置３ａの現像剤総量の調整動作は上記第１及び第２制御例に特に限定されるものではない。またその他、上記第１及び第２制御例を組み合わせることも可能である。例えば、シャッター３３を、直近１０枚の平均印字率が１０％未満のときは最下方位置に下降させて次の１０枚を印字、１０％以上のときは最上方位置に上昇させて次の１０枚を印字し、１０％以上が連続して１０回以上継続したときは次の１００枚を最下方位置に下降させて印字することもできる。
【００９４】
また、上記第１及び第２制御例では、画像の印字率に基づいてトナー使用量を検知したため、より確実且つ効率的にトナー使用量を算出することができる。しかし、トナー使用量を検知可能であれば、その他、透磁率センサを用いてトナー濃度、光学センサを用いて画像濃度を検知することによって、トナー使用量を検知することもできる。また、直近の平均印字率を算出するための母数、その算出頻度や高印字率の連続回数等は特に限定されるものではなく、装置構成等に応じて適宜設定することができる。また、印字数量として、現像装置３ａの駆動時間をモニターすることもできる。
【００９５】
また、上記実施形態では、排出用仕切壁３１と、排出用仕切壁３１の一部を構成すると共に排出用仕切壁３１に昇降可能に支持され、最上部の高さが可変して現像容器２０からの現像剤の排出量を調整可能なシャッター３３と、を有するシャッター機構３０を用いたため、現像容器２０から溢れ出す量によって排出量を調整でき、複雑な構成を用いることなく現像装置３ａ内の現像剤総量の増減を行うことができる。
【００９６】
また、カム部材３７とモータ３９とを用いてシャッター３３を昇降させたため、簡単な機構でシャッター３３を昇降させることができ、さらに、排出スクリュー４３を設けたため、シャッター３３から溢れた現像剤を速やかに回収することができる。しかし、シャッター機構３０は、本実施形態に特に限定されるものではなく、その他例えば、ソレノイド等を用いてシャッター３３を昇降させることもできる。
【００９７】
また、本発明の排出手段は、上記したような現像剤を溢れ出させるオーバーフロー方式に特に限定されるものではなく、その他例えば、現像容器２０の底部に開閉可能なシャッターを設ける、或いは、排出スクリュー４３と同様の排出スクリューを第２攪拌室２０ｃの内側と外側とを連通するように配置し、かかる排出スクリューによって現像剤を現像容器２０から排出すること等もできる。
【００９８】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態では、補給装置２７にトナー及びキャリアを収容したが、その他、トナーとキャリアとを、別々の補給装置に収容し、これら補給装置から現像容器２０に別々に補給することもできる。これにより、キャリアの補給量のみを調整して現像剤総量を調整可能となるため、トナーの無駄な廃棄を防止することが可能となる。
【００９９】
また、上記実施形態では、磁気ローラ２２と現像ローラ２３とを用いて感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像を現像したが、現像ローラ２３を用いることなく、磁気ローラ２２のみを用いて、磁気ローラ２２から感光体ドラム１ａ〜１ｄにトナーのみを移行させることもできる。
【０１００】
また、上記実施形態では帯電方向が正（プラス側）である正帯電トナーを用い、感光体表面の露光部にトナーを飛翔させる反転現像方式を例に挙げて説明したが、帯電方向が負（マイナス側）である負帯電トナーを用いる現像装置や、感光体表面の未露光部にトナーを飛翔させる正転現像方式の現像装置にも全く同様に適用可能である。
【０１０１】
また、本発明は図１に示したタンデム式のカラープリンタに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、モノクロプリンタ及びロータリー現像式のカラープリンタ及びカラー複写機、ファクシミリ等、現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用可能である。
【０１０２】
以下、本発明について実施例により更に具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【０１０３】
図２に示した本発明の実施形態に係る現像装置３ａ〜３ｄが搭載された画像形成装置１００を用い、４つ現像装置３ａ〜３ｄのうち現像装置３ａのみにシャッター機構３０を設け、補給装置２７には、上記と同様、トナーとキャリアが重量比１：０．２５で混合された現像剤を収容し、現像装置３ａ内のキャリアの劣化を調べた。
【０１０４】
また、上記した第１制御例と同様にして、シャッター３３の最上方位置を、現像装置３ａ内の現像剤総量が５１０ｇに維持される高さ、最下方位置を４００ｇに維持される高さとし、印字開始から１０枚毎に、直近１０枚の平均印字率を算出し、かかる平均印字率が１０％以上の場合にはシャッター３３を最上方位置に上昇させ、１０％未満のときは最下方位置に下降させて次の１０枚の印字を行うことにより、１０００枚の連続印字（耐刷安定性）を行った。この際、実験の便宜上、図８に示すように、印字開始から１００枚毎に画像の印字率を５％と１５％とに交互に設定して印字を行った。
【０１０５】
従って、実施例１では、印字１枚目〜１１０枚目、２１１枚目〜３１０枚目、４１１枚目〜５１０枚目、６１１枚目〜７１０枚目、８１１枚目〜９１０枚目では、シャッター３３を最下方位置に下降させて印字を行い、それ以外は、最上方位置に上昇させて印字を行うよう、現像剤総量の調整がなされた。
【比較例１】
【０１０６】
図１２は、従来の現像装置であって、現像剤を排出できない現像装置の構成の一例を示す側面断面図である。図２と共通する部分には共通する符号を付して説明を省略する。図１２に示すように、現像容器２０内に排出用仕切壁３１、排出用室４１やシャッター機構３０も設けられておらず、現像容器２０から現像剤を排出できない現像装置３ａを用いること以外は、上記実施例１と同様にして、図８に示す印字率の設定で連続印字を行った。
【比較例２】
【０１０７】
図１３は、従来の現像装置であって、シャッター機構が設けられておらず現像剤総量を可変できない現像装置の構成の一例を示す側面断面図である。図２と共通する部分には共通する符号を付して説明を省略する。図１３に示すように、現像剤の排出は可能であるが、排出用仕切壁３１にシャッター機構３０が設けられておらず現像容器２０内の現像剤総量を可変できない現像装置３ａを用いること以外は、上記実施例と同様にして、図８に示す印字率の設定で連続印字を行った。
【０１０８】
そして、実施例１、比較例１及び比較例２で連続印字を行ったときの、キャリアに対するシリカの付着量をそれぞれ調べた。ここでは、トナー帯電量により、シリカの付着量（Ｓｉ強度）を算出することとした。図９は、Ｓｉ強度とトナー帯電量との関係を示す図である。図９の関係を求めるに際し、重量比１：０．１のトナー及びキャリアから成る現像剤を用いた。
【０１０９】
図９に示すように、シリカの付着量（Ｓｉ強度）とトナー帯電量（μＣ／ｇ）とは反比例の関係にある。従って、連続印字中のキャリアに対するシリカの付着量を、蛍光Ｘ線で直接測定する代わりにトナー帯電量を測定することによって、キャリアの劣化の程度を評価できる。なお、トナー帯電量が１２μＣ／ｇを下回ると、トナー飛散やカブリ画像が顕著になるため、印字を中止することとした。結果を図１０に示す。
【０１１０】
図１０に示すように、現像剤を入れ替えない比較例１では、トナー帯電量が下がり続け、１２μＣ／ｇを下回り、画像カブリやトナー飛散が激しくなったため、途中で連続印字を中止した。また、現像容器２０内の現像剤総量を可変できない比較例２では、トナー帯電量は緩やかに下がり続け、１０００枚印字時点では印字初期から約６μＣ／ｇも低くなり、キャリアに対するシリカの付着が認められた。
【０１１１】
これに対し、本発明に係る実施例１では、印字率１５％の画像を連続印字している間でも、現像剤総量を増やすことによってトナー帯電量がほとんど低下せず、最終的に１０００枚印字後まで、印字初期と略同じトナー帯電量を維持することができた。この結果、本発明に係る実施例１では、キャリアに対するシリカの付着量はほとんど認められず、比較例１及び比較例２よりもキャリアの劣化を顕著に抑制できることがわかった。
【実施例２】
【０１１２】
上記した実施例１と同様の現像装置３ａ及び画像形成装置１００を用い、上記した第２制御例と同様にして、シャッター３３の最上方位置を、現像装置３ａ内の現像剤総量が５１０ｇに維持される高さ、最下方位置を、４００ｇに維持される高さとした。また、印字開始から１０枚毎に、直近１０枚の平均印字率を算出し、かかる平均印字率が１０％以上（高印字率）の算出結果が１０回以上連続した場合にはシャッター３３を最下方位置に下降させて次の１００枚の印字を行い、それ以外は最上方位置に上昇させて次の１０枚の印字を行うことにより、１０００枚の連続印字（耐刷安定性）を行った。
【０１１３】
また、上記実施例１と同様に、図８に示すように、印字開始から１００枚毎に画像の印字率を５％と１５％とに交互に設定して印字を行った。従って、実施例２では、印字２０１枚目〜３００枚目、４０１枚目〜５００枚目、６０１枚目〜７００枚目、８０１枚目〜９００枚目では、シャッター３３を最下方位置に下降させて印字を行い、それ以外は、最上方位置に上昇させて印字を行うよう、現像剤総量の調整がなされた。そして、連続印字中のトナー帯電量を測定してキャリアの劣化を評価した。結果を図１１に、上記比較例１及び比較例２の結果と併せて示す。
【０１１４】
本実施例２では、印字率１５％（高印字率）の画像印字中にトナー帯電量がわずかに低下する。しかし、続く印字率５％の画像を１００枚印字する際には、シャッター３３が最下方位置に下降しており、この間に現像容器２０内の劣化キャリアを排出して入れ替えることができるため、トナー帯電量を印字初期の値に戻すことができる。そして、最終的に１０００枚印字後まで印字初期と略同じトナー帯電量を維持することができた。
【０１１５】
この結果、本発明に係る実施例２では、キャリアに対するシリカの付着量はほとんど認められず、比較例１及び比較例２よりもキャリアの劣化を顕著に抑制できることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明は、収容部からの現像剤の排出量を調整可能な排出手段を設け、収容部から静電潜像の現像に使用されるトナー使用量に応じて収容部内の現像剤総量を増減させるものである。
【０１１７】
これにより、キャリア劣化速度を効率的に抑制することができるため、効果的にメンテナンスを行うことが可能となる。また、トナー使用量が増加するとき収容部内の現像剤総量を増加させることにより、効果的にキャリアの劣化速度を抑制することができる。また、画像の印字率に基づいてトナー使用量を検知することにより、より確実且つ効率的にトナー使用量を算出することができる。また、高印字率の画像が所定数量以上連続した後、収容部内の現像剤総量を減少させることにより、より効果的にキャリアの劣化速度を抑制することができる。
【０１１８】
また、排出手段が、仕切壁と収容部からの現像剤の排出量を調整可能な昇降部材とを有することにより、複雑な構成を用いることなく収容部内の現像剤総量の調整を行うことができるため、装置の大型化やコストアップを防止することができる。また、補給手段を、トナーとキャリアとを、別々に収容し且つ収容部に別々に補給可能とすることにより、トナーの無駄な廃棄を防止することができ、環境に及ぼす影響を回避することができる。また、上記現像装置を備えた画像形成装置とすることにより、キャリアの劣化による画像不具合の発生を防止した画像形成を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【０１１９】
１ａ〜１ｄ        感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ        現像装置
２０              現像容器（収容部）
２０ｂ            第１攪拌室
２０ｃ            第２攪拌室
２１ａ            第１攪拌スクリュー
２１ｂ            第２攪拌スクリュー
２７              補給装置（補給手段）
３０              シャッター機構（排出手段）
３１              排出用仕切壁（仕切壁）
３３              シャッター（昇降部材）
３５              リンク部材
３７              カム部材
３９              モータ
４３              排出スクリュー
４７              記憶部
４９              制御部
１００            画像形成装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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