(57)【要約】【課題】既存の部品構成を利用して、現像装置の大型化等を招くことなく、現像容器内を循環する現像剤量の管理精度を高めることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】現像容器２２には磁性キャリアを１０％含む補給用現像剤が供給される一方、現像室２３の内壁に設けた排出部４０から余剰な現像剤をオーバーフローさせることで現像容器２２内の現像剤量を一定に保っている。しかし、現像剤の温度が上昇して流動性が低下すると、排出部４０を通じたオーバーフローが阻害されて現像容器内２２の現像剤量が増え過ぎるので、画像形成を停止して搬送スクリュー２５、２６を通常よりも高速回転させる強制排出モードを実行する。【選択図】図３
2011048117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を担持する像担持体と、
前記像担持体と対向する現像位置に現像剤を担持搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された潜像をトナーとキャリアを有する現像剤を用いて現像する現像装置と、
前記現像装置に現像剤が補給されることで前記現像装置内の余剰現像剤を排出するための排出部と、
前記現像装置内の現像剤を搬送する搬送部材と、
前記現像剤担持体もしくは前記搬送部材のどちらか少なくとも一方の駆動条件を変更することで、前記排出部から現像剤を強制的に排出する強制排出動作を制御するコントローラと、
前記現像装置内の現像剤の流動性に相関する情報を検知する検知手段と、を備え、
前記コントローラは、前記検知手段の検知結果に基き、前記現像装置内の現像剤の量が許容範囲内となるように前記強制排出動作を制御可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記検知手段の検知結果に基き、前記現像装置内の現像剤の流動性が、所定値よりも低い場合の方が前記所定値よりも高い場合よりも、前記強制排出動作の頻度を多くする、もしくは前記強制排出動作の実行時間を長くするように前記強制排出動作を制御可能であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記検知手段の検知結果に基き、前記現像装置内の現像剤の流動性が所定値よりも低い場合は前記強制排出動作を実行し、前記現像装置内の現像剤の流動性が前記所定値よりも高い場合は前記強制排出動作を実行しないように前記強制排出動作を制御可能であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前回の前記強制排出動作の後に前記現像器に供給された現像剤量の総和が所定量に達した場合に、前記強制排出動作を実行可能であって、前記検知手段の検知結果に基いて前記所定量が変更されることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
現像剤の流動性に相関する前記情報は、装置本体内の温度、もしくは前記搬送部材の駆動トルク、もしくは前記搬送部材の回転速度であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体の回転速度が第一速度にて画像形成する第一モードと、前記像担持体の回転速度が前記第一速度よりも遅い第二速度にて画像形成する第二モードがそれぞれ実行可能であって、
前記コントローラは、前記第一モードよりも前記第二モードの方が、前記強制排出動作の頻度を多くする、もしくは前記強制排出動作の実行時間を長くするように前記強制排出動作を制御可能であることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項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、搬送スクリュー部材で搬送される現像剤のうちの余剰部分を現像容器の排出部から定常的に排出する画像形成装置、詳しくは現像剤の過剰が問題を引き起す前に強制排出モードを割り込ませる制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーと磁性キャリアを主成分とする現像剤（二成分現像剤）を用いて像担持体の潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置が広く用いられている。現像剤を用いる現像装置では、現像容器に設けた循環経路内で搬送スクリュー部材が現像剤を攪拌しつつ搬送して、磁性キャリアとトナーとを摩擦帯電させる。そして、画像形成に伴ってトナーが消費される一方、磁性キャリアは、現像容器内を循環し続けるため、次第に表面が汚染されて帯電性能が劣化してしまう。このため、補給用現像剤に重量比１０％程度の磁性キャリアを混合して現像容器内に補給する一方、補給によって過剰になった現像剤を、循環経路に設けた排出部から溢れ出させて、現像容器内の現像剤の量を一定に保っている（特許文献１、２、３）。
【０００３】
特許文献１には、現像容器の長手方向の突き当たり位置に、シャッタを作動させて開口面積を二段階に変更可能な排出部を設けた現像装置が示される。ここでは、補給用現像剤の補給に伴って過剰になった現像剤が排出部から溢れ出しており、シャッタを開くことで、循環する現像剤を通常よりも多く排出させる強制排出モードを実行できる。
【０００４】
特許文献２には、現像剤担持体と反対側の現像容器壁面に排出部を設け、現像容器内の過剰になった現像剤が搬送スクリュー部材の回転に伴って排出部から溢れ出すようにした現像装置が示される。
【０００５】
特許文献３には、現像容器の底に排出専用の排出スクリュー部材を配置し、現像容器内の現像剤が所定量を越えると、排出スクリュー部材を所定時間回転させる強制排出モードを実行する現像装置が示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−４８９３７号公報
【特許文献２】特開２００４−２０６０８８号公報
【特許文献３】特開２００８−２８７０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
二成分現像剤を用いる現像装置では、現像容器を循環する現像剤の量が不足すると、現像剤担持体に必要な量のトナーを供給できなくなってコート不良という画像不良が発生し易くなる。一方、現像容器内を循環する現像剤量が過剰になると、滞在時間が長い劣化したトナーの割合が増えて画像濃度が変動したり白地かぶり等の画像不良が発生したりする。搬送スクリュー部材の回転抵抗が高まって現像装置の電力消費も増えてしまう。このため、特許文献１、３に示されるように、現像容器内を循環する現像剤量を所定範囲に保つ制御が行われている。
【０００８】
ところで、現像剤の温度上昇や現像容器内での滞在時間の増大に伴って、循環する現像剤の流動性が低下すると、現像剤の流動性の低下に伴う不都合が発生する。そして、一対の搬送スクリュー部材を縦に並べた現像装置（図２参照）では、横に並べた現像装置（図１８参照）よりも、現像剤の流動性の低下に伴う不都合は深刻である。
【０００９】
現像剤の流動性が変化すると、現像器から排出される排出特性が変化する。一般的には、流動性が高い場合は、排出されやすくなり、流動性が低い場合は、排出されにくくなる。場合によっては現像剤溢れを引き起こしてしまう。特に、図４のように現像室２３と攪拌室２４を重力方向に重なるように設けられた現像器の場合、流動性が低くなると、開口部１１を通じた攪拌室２４から現像室２３への現像剤の押し上げが困難になる。このため攪拌室２４の現像剤が過剰になる。その結果攪拌室２４の下流側では現像剤溢れが発生し易くなる。そこで、流動性が低下しても現像剤溢れを抑制すべく、排出部の高さを低くし、現像剤を排出されやすくすることも考えられる。しかしながら、上記構成の場合では、逆に現像剤の流動性が高い場合には、現像剤が過剰に排出されてしまい、現像器内の現像剤量が低下し、現像スリーブのコート不良が発生してしまう。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、現像剤の流動性の変化することによって、現像容器内の排出特性が変化しても、現像容器内の現像剤量の変動を抑制可能な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】
【００１１】
本発明の画像形成装置は、潜像を担持する像担持体と、前記像担持体と対向する現像位置に現像剤を担持搬送する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された潜像をトナーとキャリアを有する現像剤を用いて現像する現像装置と、前記現像装置に現像剤が補給されることで前記現像装置内の余剰現像剤を排出するための排出部と、前記現像装置内の現像剤を搬送する搬送部材と、前記現像剤担持体もしくは前記搬送部材のどちらか少なくとも一方の駆動条件を変更することで、前記排出部から現像剤を強制的に排出する強制排出動作を制御するコントローラと、前記現像装置内の現像剤の流動性に相関する情報を検知する検知手段とを備えるものである。そして、前記コントローラは、前記検知手段の検知結果に基き、前記現像装置内の現像剤の量が許容範囲内となるように前記強制排出動作を制御可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像形成装置では、現像剤の流動性が変化することによって、現像容器内の排出特性が変化しても、現像容器内の現像剤量の変動を抑制可能な画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】現像装置の構成の説明図である。
【図３】現像容器に形成される現像剤の循環経路の説明図である。
【図４】現像容器内の現像剤の循環状態の説明図である。
【図５】現像剤の安息角の測定の説明図である。
【図６】現像装置における現像剤の排出特性の説明図である。
【図７】循環する現像剤の温度上昇を検出する構成の説明図である。
【図８】画像形成の累積に伴う現像剤の温度上昇の説明図である。
【図９】強制排出モードで現像スリーブを停止させる効果の説明図である。
【図１０】実施例１の制御のフローチャートである。
【図１１】強制排出モードの制御のフローチャートである。
【図１２】実施例３における搬送スクリューの駆動負荷の検出の説明図である。
【図１３】駆動モータの出力トルクと現像剤の流動性の関係の説明図である。
【図１４】実施例３の制御のフローチャートである。
【図１５】実施例３における搬送スクリューの回転速度の検出の説明図である。
【図１６】実施例４の制御のフローチャートである。
【図１７】駆動モータの起動制御の説明図である。
【図１８】実施例５の現像装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、現像剤の流動性が低下すると現像容器から現像剤が強制排出される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１５】
従って、現像剤を用いる現像装置を備えていれば、タンデム型でも１ドラム型でも実施でき、中間転写方式、記録材搬送方式、枚葉式に記録材へ転写する直接転写方式の区別無く実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００１６】
なお、特許文献１〜３に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００１７】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト５に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００１８】
画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト５に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト５のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム１ｃ、１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト５に順次重ねて一次転写される。
【００１９】
中間転写ベルト５に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置１６で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、積載トレイ１７へ排出される。
【００２０】
中間転写ベルト５は、テンションローラ５３、駆動ローラ５１、及び対向ローラ５２に掛け渡して支持され、駆動ローラ５１に駆動されて３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ２方向に回転する。
【００２１】
記録材カセット１４から引き出された記録材Ｐは、分離ローラ１３で１枚ずつに分離してレジストローラ１５へ送り出される。レジストローラ１５は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト５のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。
【００２２】
二次転写ローラ１０は、対向ローラ５２に内側面を支持された中間転写ベルト５に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ１０に正極性の直流電圧が印加されることによって、負極性に帯電して中間転写ベルト５に担持されたトナー像が記録材Ｐへ二次転写される。
【００２３】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的にほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、画像形成部Ｐａの構成部材に付した符号末尾のａをｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。
【００２４】
画像形成部Ｐａは、像担持体の一例である感光ドラム１ａの周囲に、コロナ帯電器２ａ、露光装置３ａ、現像装置４ａ、一次転写ローラ６ａ、クリーニング装置７ａを配置している。感光ドラム１ａは、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性の感光層が形成され、３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印方向に回転する。
【００２５】
コロナ帯電器２ａは、コロナ放電に伴う荷電粒子を感光ドラム１ａに照射して、感光ドラム１ａの表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。露光装置３ａは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１ａの表面に画像の潜像を書き込む。現像装置４ａは、後述するように、現像剤を用いて、感光ドラム１ａの潜像（露光部）にトナーを付着させて、トナー像を反転現像する。
【００２６】
一次転写ローラ６ａは、中間転写ベルト５の内側面を押圧して、感光ドラム１ａと中間転写ベルト５との間に一次転写部Ｔａを形成する。一次転写ローラ６ａに正極性の直流電圧が印加されることにより、感光ドラム１ａに担持された負極性のトナー像が、一次転写部Ｔａを通過する中間転写ベルト５へ一次転写される。
【００２７】
クリーニング装置７ａは、感光ドラム１ａにクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト５への転写を逃れて感光ドラム１ａに残った転写残トナーを回収する。ベルトクリーニング装置１８は、中間転写ベルト５にクリーニングブレードを摺擦させて、記録材Ｐへの転写を逃れて二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト５に残った転写残トナーを回収する。
【００２８】
＜現像装置＞
図２は現像装置の構成の説明図である。図３は現像容器に形成される現像剤の循環経路の説明図である。
【００２９】
図２に示すように、現像装置４ａは、いわゆる縦攪拌型であって、第１の搬送スクリュー部材（２５）と第２の搬送スクリュー部材（２６）とが現像容器内（２２）で現像剤（二成分現像剤）を循環させる。第１の搬送スクリュー部材（２５）は、現像剤担持体（２８）に現像剤を供給しつつ長手方向に搬送する。第２の搬送スクリュー部材（２６）は、現像剤担持体（２８）から回収された現像剤を第１の搬送スクリュー部材（２５）とは逆方向に搬送する。図３に示すように、排出部（４０）は、第１の搬送スクリュー部材（２５）に沿って現像剤の搬送方向に現像剤担持体（２８）を通過した位置に配置される。
【００３０】
現像装置４ａは、現像容器２２内で現像剤を攪拌して帯電させ、穂立ち状態で現像スリーブ２８に担持させて、感光ドラム１ａを摺擦する。直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ２８に印加することで、現像スリーブ２８に対して相対的に正極性になった感光ドラム１ａの露光部に、負極性に帯電したトナーが移転して、潜像が反転現像される。
【００３１】
現像容器２２には、イエローのトナー（非磁性）と磁性キャリアを主成分とする現像剤（二成分現像剤）が所定量充填されている。供給装置の一例であるホッパ３１には、イエローのトナーに磁性キャリアを混合した補給用現像剤が充填され、画像形成に使用された分量のトナーを現像装置４ａに補給する。これにより、現像装置４ａ内の現像剤に占めるトナーの重量比であるトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が所定範囲に維持される。
【００３２】
感光ドラム１ａに対向する位置に形成された現像容器２２の開口部に、現像スリーブ２８が、感光ドラム１ａ側へ一部露出して回転可能に配設されている。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、直径はφ２０ｍｍ、感光ドラム１ａの直径はφ３０ｍｍである。感光ドラム１ａに対向する現像位置では、現像スリーブ２８と感光ドラム１ａとの対向距離が約３００μｍに設定されている。
【００３３】
現像容器２２は、内部が隔壁２７によって上下に区画されて、現像スリーブ２８を設けた現像室２３と、現像室２３に両端部を連通させた攪拌室２４とを構成する。現像剤の攪拌・搬送手段として、現像室２３には搬送スクリュー２５が、攪拌室２４には搬送スクリュー２６がそれぞれ配置される。
【００３４】
搬送部材の一例である搬送スクリュー２５は、現像室２３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、現像室２３内の現像剤を、長手方向に沿って一方向に搬送する。一方、搬送部材の一例である搬送スクリュー２６は、攪拌室２４内の底部に搬送スクリュー２５とほぼ平行に配置され、攪拌室２４内の現像剤を搬送スクリュー２５と反対方向に搬送する。
【００３５】
現像スリーブ２８の内部には、磁界発生手段であるマグネットローラ２８ｍが非回転に固定設置されている。マグネットローラ２８ｍは、現像位置で感光ドラム１ａに対向するように配置された現像極Ｓ２と、規制ブレード２９に対向するように配置された磁極Ｓ１と、磁極Ｓ１、Ｓ２の間に配置された磁極Ｎ２を有する。また、現像室２３及び撹拌室２４にそれぞれ対向するように配置された磁極Ｎ１及びＮ３を有している。
【００３６】
現像室２３の開口部に近接した位置で現像スリーブ２８に対向させて、規制ブレード２９が配置される。規制ブレード２９は、現像スリーブ２８の長手方向に沿って配置されたアルミニウム板材で形成された非磁性部材２９ａに鉄材の磁性部材２９ｂを貼り合わせて構成される。規制ブレード２９は、感光ドラム１ａよりも現像スリーブ２８の回転方向上流側に配設され、規制ブレード２９の先端部と現像スリーブ２８との間を現像剤が通過して現像位置へ送られる。
【００３７】
規制ブレード２９と現像スリーブ２８の対向間隔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の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。規制ブレード２９と現像スリーブ２８の間隙は、２００〜８００μｍ、好ましくは３００〜５００μｍに設定される。ここでは、４００μｍに設定して、現像スリーブ２８上の単位面積当りの現像剤のコート量を２５ｍｇ／ｃｍ２に規制している。
【００３８】
現像スリーブ２８は、現像時に、規制ブレード２９によって層厚を規制された現像剤を穂立ち状態で担持搬送して、矢印Ｒ４方向に回転する。現像スリーブ２８は、感光ドラム１ａの回転方向と順方向で回転し、感光ドラム１ａに対する周速比は、１．７５である。周速比に関しては、０．５〜３．０の間、好ましくは、１．０〜２．０の間に設定されることが好ましい。現像スリーブ２８の周速は、大きくなればなるほど現像効率がアップするが、大きすぎると、トナー飛散、規制ブレード２９による現像剤の劣化等の問題点が発生するからである。
【００３９】
現像スリーブ２８には、電源Ｄ４から−５００Ｖの直流電圧に、ピーク電圧Ｖｐｐ＝１８００Ｖ、周波数ｆ＝１２ｋＨｚの方形波の交流電圧を重畳した振動電圧が印加される。一般に、二成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると、現像効率が増して、画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生し易くなる。このため、現像スリーブ２８に印加する直流電圧Ｖｄｃと感光ドラム１ａの帯電電位（暗部電位ＶＤ）との間に電位差（かぶり取りコントラストＶｃｏｎｔ）を設けて、かぶりを防止している。しかし、現像スリーブ２８に印加する電圧の直流電圧値、交流電圧、波形は、これに限られるものではない。
【００４０】
＜二成分現像剤＞
現像剤（二成分現像剤）は、トナーと磁性キャリアとを主成分としている。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径はφ４μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。画像上のドット再現性を良化させるためには、φ８μｍ以下であることが好ましいため、本実施例ではφ５．５μｍを用いた。トナーは、結着樹脂、着色剤、その他の添加剤を含む着色樹脂粒子に、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている。
【００４１】
トナーは、さらに、定着装置（１６）でのオフセット（付着）抑制のためにパラフィン系ワックスを添加している。ワックスの添加部数は、質量部数で５部とした。尚、ワックスの種類としては、精製ノルマルパラフィン、エステルワックス、パラフィン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを用いることができ、これらを任意にブレンドしたものも用いることができる。
【００４２】
トナーの体積平均粒径の測定には、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を用いた。そして、測定結果から個数平均分布、体積平均分布を出力するためのインターフェース（日科機製）及びＣＸ−Ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン製）を使用した。
【００４３】
測定試料の電解水溶液として、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を使用した。電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加えた。測定試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行なった後にコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型にセットした。コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型では、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求めた。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得た。
【００４４】
磁性キャリアは、表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどの磁性粒子が使用可能であり、磁性粒子の製造法は特に制限されない。磁性キャリアは、体積平均粒径が２０〜６０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍであり、抵抗率が１０７Ωｃｍ以上、好ましくは１０８Ωｃｍ以上である。本実施例では、磁性キャリアの体積平均粒径はφ４０μｍ、抵抗率が５×１０８Ωｃｍである。
【００４５】
磁性キャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いた。１ｋｇの重量の加圧下で、セルの両電極間に印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流からキャリアの抵抗率を測定した。
【００４６】
磁性キャリアの体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置ＨＥＲＯＳ（日本電子製）を用いて、体積基準で粒径０．５〜３５０μｍの範囲を３２対数分割して測定した。そして、それぞれのチャンネルにおける粒子数をカウントした結果から体積５０％のメジアン径をもって体積平均粒径とした。
【００４７】
ところで、電子写真方式によってフルカラー画像を形成する画像形成装置では、発色性や混色性といった観点から、現像装置がトナーと磁性キャリアを混合した現像剤を使用している。二成分現像剤を用いる場合、磁性キャリアとトナーの摩擦帯電によってトナーに電荷を付与し、電荷が付与されたトナーを潜像に対して静電的に付着させることによってトナー像を形成する。そのため、磁性キャリアの帯電付与能力の低下を低減することが必要である。
【００４８】
現像装置４ａは、磁性キャリアを１０％含んだ補給用現像剤を補給することにより磁性キャリアの帯電付与能力低下を抑制する。そして、磁性キャリアを含んだ補給用現像剤の供給を受ける一方で、補給によって過剰になった現像容器２２内の余剰現像剤が、現像容器２２の壁面に設けた排出部４０から排出されて回収される。
【００４９】
しかし、印字率の低い原稿の画像形成処理が行なわれる割合が多いと、現像剤の帯電性能や流動性が大きく低下する場合がある。攪拌スクリュー２５、２６による攪拌・摺擦や規制部材（２９）との摺擦によって、トナーに含まれる電荷制御や流動性制御のための外添剤が剥れたり、トナー表面に埋め込まれたりするからである。その結果、排出部４０を通じた排出不良によって現像容器２２内で余剰現像剤が増えて現像装置４ａから溢れ出し、出力画像を汚してしまうことがある。
【００５０】
逆に、何らかの理由で流動性が高まると、現像剤の排出過多になって、現像容器２２内で現像剤量が減り、現像スリーブ２８に対し十分な現像剤を供給できないことでコート不良が発生し、画像濃度ムラが発生することがある。
【００５１】
このような問題に対して、従来は、専ら現像剤の排出部や搬送スクリューの設計の最適化が行われていた。例えば、特許文献１においては、現像容器の壁面にシャッタ部材を備えた排出部が記載されている。また、特許文献２においては、排出部近傍における搬送スクリューの搬送能力を、現像剤搬送方向における排出部の下流側及び上流側の領域よりも大きくする構成が提案されている。
【００５２】
しかし、特許文献１の構成では、シャッタ開閉のために稼動モータが必要となるため現像器構成が煩雑となり、全体がどうしても大型化してしまう。また、シャッタ等を用いて極微量の現像剤を精度良く排出させることは難しいため、現像容器２２内の現像剤量を安定して維持できない。
【００５３】
また、特許文献２の構成では、排出部近傍で搬送スクリュー部材の搬送能力を搬送方向で差をつける構成であるため、排出部近傍で現像剤の滞留部が発生する。この滞留部では剤面が安定しないため、排出部では、不安定な排出が繰り返されてしまう。
【００５４】
このように、特許文献１、２の構成では、現像剤溢れや画像濃度ムラを防止することは難しかった。さらに、特許文献１〜３に記載されていない現像剤の流動性変化要因として、現像剤の温度特性があることが判明した。また、厚紙に画像形成を行うためにプロセススピードが低速モードに切り替えられた場合、現像剤の排出特性が大幅に変化することが判明した。
【００５５】
したがって、現像剤の流動性変化やプロセススピードの切り替えにより、現像剤の排出特性が変化した場合でも、現像剤の必要な排出特性を確保して現像剤溢れや画像濃度ムラを抑制することが望まれている。
【００５６】
＜補給用現像剤の補給と現像剤の排出＞
図４は現像容器内の現像剤の循環状態の説明図である。図４に示すように、搬送スクリュー２５、２６が回転すると、現像剤が搬送されて隔壁２７の両端部の開口部１１、１２を通じて受け渡され、現像室２３と攪拌室２４とを循環する。搬送スクリュー２５、２６は、いずれも直径がφ１８ｍｍ、ピッチが２０ｍｍになっており、通常の画像形成時には、それぞれ７５０ｒｐｍの回転数で回転している。
【００５７】
現像装置４ａの上部には、トナーに重量比１０％の割合で磁性キャリアを混合した補給用現像剤を収容するホッパ３１が配置される。補給装置の一例であるホッパ３１は、下部に補給スクリュー３２を備え、補給スクリュー３２の一端が現像装置４ａの前端部に設けられた補給口３０の位置まで延びている。
【００５８】
ホッパ３１から補給口３０を通過して現像容器２２に補給用現像剤が補給されると、現像装置４ａに、前回の画像形成で消費した分量のトナーが補充されると同時に新しい磁性キャリアが供給される。
【００５９】
補給用現像剤の補給量は、補給スクリュー３２の外径、ピッチ、回転角度により変化する。ここでは、補給量安定化のために、補給スクリュー３２にロータリエンコーダを取り付け、補給スクリュー３２の１回転（１ブロック）を補給用現像剤の１補給単位としている。
【００６０】
すなわち、画像形成と同時進行で、各色ごとに露光信号を積算して各色のトナー消費量を求め、トナー消費量が補給用現像剤の１補給単位のトナー量に達するごとに、補給スクリュー３２を１回転させている。
【００６１】
なお、補給用現像剤の補給量の制御には、現像容器２２内の現像剤におけるトナー濃度（トナー比率：Ｔ／Ｄ比）を光学的又は磁気的に検知して、トナー濃度を一定に保つように補給量を調整する制御を組み合わせてもよい。
【００６２】
また、感光ドラム１ａに所定の露光条件でパッチ画像を形成し、パッチ画像の光学的な反射光を検出してトナー載り量を測定し、パッチ画像のトナー載り量を基準値に近付けるように補給量を調整する制御を組み合わせてもよい。
【００６３】
現像室２３の内壁面には、現像容器２２内の余剰になった現像剤を排出するための排出部４０が設けられている。搬送スクリュー２５の回転に伴って、現像室２３を搬送される現像剤の一部が排出部４０から溢れ出して現像容器２２から排出される。補給口３０を通じて供給された補給用現像剤が排出部４０を通じてすぐに排出されないようにするため、排出部４０は、補給口３０よりも搬送スクリュー２５の搬送方向の上流側に配置されている。
【００６４】
ホッパ３１から補給用現像剤が供給されて、現像容器２２内の現像剤量が増加すると、増加量に応じた量の現像剤が排出部４０を通じて排出される。図２に示すように、排出部４０を通じて排出された現像剤は、回収スクリュー４１によって画像形成装置の奥側へ搬送され、図示しない廃トナーボトルへ搬送されて回収される。
【００６５】
図４に示すように、現像装置４ａの現像室２３では、搬送スクリュー２５が長手方向に現像剤を搬送しながら、現像剤の一部を現像スリーブ２８に供給する。一方、現像スリーブ２８にコートされた現像剤は、感光ドラム（１ａ）に対向する現像位置を通過後、搬送スクリュー２６によって回収されながら、搬送スクリュー２５の搬送方向と逆方向に搬送される。
【００６６】
現像装置４ａでは、通常の画像形成時、実線で示すように、長手方向で剤面が傾斜した状態で、現像剤が現像容器２２内を循環する。攪拌室２４では、搬送スクリュー２６の搬送方向の下流側へ向かって現像剤量が増えて、剤面が高くなる傾向があり、現像室２３では、逆に搬送スクリュー２５の下流側へ向かって現像剤量が減って剤面が低くなる傾向がある。そして、現像剤の剤面の傾きは、現像剤の流動性（凝集性）に応じて変化し、現像剤の流動性が低下すると破線で示すように、剤面の傾きが大きくなる。
【００６７】
現像剤の流動性が低下すると、開口部１１を通じて攪拌室２４から現像室２３へ現像剤を持ち上げる効率が低下するため、攪拌室２４に停滞する現像剤量が増えて現像室２３を循環する現像剤量が減ってしまう。同時に、搬送スクリュー２５による現像室２３での現像剤の搬送効率が低下するため、現像スリーブ２８の下流部Ａで現像剤のコート不良が発生し易くなる。
【００６８】
現像剤の流動性が低下すると、現像室２３を循環する現像剤量が減って排出部４０の位置での剤面高さが低くなって、排出部４０を通じて現像剤が溢れ出しにくくなる。一方で、画像形成が続く限り、消費したトナーを補給するために、ホッパ３１からは補給用現像剤が供給され続けるため、現像容器２２内の現像剤量が過剰になる。ただし、搬送スクリュー２５の回転に伴って剤面が上下するため、破線の傾斜状態でも排出部４０からの排出は継続している。しかし、その排出レベルが低下して、供給による現像剤量の増加分を排出できなくなる。
【００６９】
このとき、開口部１１に近い攪拌室２４内で現像剤が停滞して加圧されるため、搬送スクリュー２６の回転抵抗が高まり、加圧攪拌による現像剤の劣化が促進される。
【００７０】
また、攪拌室２４の下流側に停滞する現像剤が増え過ぎると、攪拌室２４の下流側では、現像スリーブ２８に担持されて現像に関与した現像剤を現像容器２２内へ正常に回収できなくなる。そうなると、現像スリーブ２８に担持された現像剤がそのまま現像容器２２の外側へ落下して中間転写ベルト（５）上に撒き散らされる現像剤溢れが発生する場合もある。
【００７１】
そこで、実施例１では、現像剤の流動性が低下する条件に合致すると、排出部４０を通じた現像剤の自然な溢れ出しには頼らない。その代わりに、画像形成を停止して、搬送スクリュー２５、２６を通常よりも高速で回転させることにより、排出部４０から過剰な現像剤をいち早く強制的に排出する強制排出モードを実行する。搬送スクリュー２５、２６を高速回転させることで、開口部１１を通じた攪拌室２４から現像室２３への持ち上げ効率が上昇して、開口部１１に近い攪拌室２４での現像剤の停滞が解消される。搬送スクリュー２５を通常よりも高速で回転させることで、排出部４０の前を通過する現像剤の剤面が高くなり、排出部４０を通じた現像剤の排出が促進される。
【００７２】
＜実施例１＞
図５は現像剤の安息角の測定の説明図である。図６は現像装置における現像剤の排出特性の説明図である。
【００７３】
実施例１では、条件の異なる現像剤の流動性（凝集性）を、円錐状に堆積した山の麓の安息角Φを測定して評価した。安息角Φは、測定装置としてホソカワミクロン株式会社のパウダーテスターＰＴ−Ｎ型を用いて、パウダーテスターＰＴ−Ｎ型に付属する取り扱い説明書における安息角の測定に準拠して測定した。図５に示すように、篩３０１の目開き７１０μｍ、振動時間１８０ｓ、振幅２ｍｍ以下に設定し、現像剤をロート３０３から円盤３０２上に落下させ、円盤３０２上に円錐状に堆積したトナーの母線と円盤３０２表面と現像剤５００のなす角を安息角Φとして求めた。
【００７４】
実施例１では、絶対水分量一定で温度を２０℃、３０℃、４０℃、５０℃の五段階に異ならせた恒温層内で、イエローの現像装置４ａの空回転を１時間実施した。その後、現像装置４ａから、現像剤を取り出して安息角を測定した。現像装置４ａにおける空回転の条件は、前述した画像形成装置条件と同一でおこなった。安息角の測定結果を表１に示す。
【００７５】
【表１】
2011048117.tif 000003
【００７６】
表１に示すように、新品の現像剤（初期）の流動性は、温度に依存しており、高温環境下では安息角が大きく流動性が低下している。これは、現像剤の温度が高くなるほど、トナー表面近傍に分散されたワックスがトナー表面へ染み出し易くなって、現像剤の粒子間の凝集性が上昇したためと考えられる。この傾向は、ワックスの添加部数、ワックス種類、トナーの融点によって大きな差を有することが、別の実験によって確認されている。
【００７７】
次に、上記実験で得られた安息角の現像剤を用いて現像装置４ａにおける現像剤の排出特性を図６のように評価した。図６の横軸は現像装置４ａ内の現像剤の重量、縦軸は排出部４０を通じた単位時間あたりの現像剤排出量である。
【００７８】
現像装置４ａは、現像剤量の中心値が３３０ｇであって、補給用現像剤に含まれる磁性キャリアの重量比（ＣＤ比）は１０％に調整されている。そして、Ａ３サイズの全面最大濃度（ベタ）画像の画像形成で必要な補給用現像剤の補給量は７００ｍｇである。
【００７９】
図４を参照して図６に示すように、排出部４０を通じた現像剤の排出量は、上述したように、現像室２３の現像剤の剤面が低下し過ぎて、下流部Ａで現像スリーブ２８のコート不良が発生しない範囲に制御される必要がある。現像装置４ａは、左側の縦線で示すように、コート不良が発生する現像剤量の下限値が２５０ｇである。このため、画像比率の低い画像（白地画像）が続いて補給用現像剤の補給が停止した状態でも、現像容器２２内には、２５０ｇ以上の現像剤量が確保される必要がある。つまり、白地画像が続いた時は、排出量が０ｍｇで現像剤量が２５０ｇ以下にならないことが求められる。
【００８０】
また、現像装置内の余剰現像剤を排出するための排出部４０を通じた現像剤の排出量は、同時に、攪拌室２４の現像剤量が増加し過ぎて現像剤溢れが発生しない範囲に制御される必要がある。現像装置４ａは、右側の縦線で示すように、現像剤溢れが発生する現像剤量の上限値が４５０ｇである。このため、Ａ３サイズの全面最大濃度画像が続いて、図中のベタ黒供給量として示すように、補給用現像剤の補給が最大の状態でも、現像容器２２内の現像剤量が４５０ｇを超えない必要がある。つまり、Ａ３サイズの全面最大濃度画像が続いた場合、排出部４０を通じて９８ｍｇ／枚の排出を行って、現像剤量を４５０ｇ以下に保つことが求められる。
【００８１】
ところで、現像装置４ａの現像剤排出特性は、現像装置内の余剰現像剤を排出するための排出部４０の高さを調整することでも調整可能である。具体的には、排出部４０の高さを下げることで、現像剤を溢れ出し易くして、現像装置４ａ内の現像剤量を減らす方向へ誘導して現像剤溢れを抑制することができる。また、排出部４０の高さを上げることで、現像剤を溢れにくくして、現像装置４ａ内の現像剤量を増やす方向へ誘導してコート不良側を抑制することができる。
【００８２】
しかし、現像装置４ａでは、流動性が高い安息角４０°の現像剤は、排出部４０を通じて排出され易いため、現像室２３の現像剤量が不足してコート不良が発生する。一方、流動性が低下した安息角６０°の現像剤は、排出部４０を通じて排出されにくいため、攪拌室２４の現像剤量が過剰になって現像剤溢れが発生する。このため、安息角４０°〜６０°の範囲で流動性が変化する現像剤を前提とすると、コート不良の防止と現像剤溢れの防止とを両立できる排出部４０の高さが存在せず、排出部４０の高さでは解決できない。
【００８３】
そこで、実施例１では、流動性が高い安息角４０°の現像剤に対してもコート不良が発生しないように、図６中の破線で示す排出特性を持つように排出部４０の高さを設定した。このとき、実線の排出特性を持たせた場合よりも現像装置４ａ内の現像剤が増える方向となるため、流動性が低下した安息角６０°の現像剤に対しては、図６中の一点鎖線で示すように現像剤溢れが発生し易くなる。
【００８４】
そこで、放置していたのでは４５０ｇを超えて現像剤溢れが発生してしまう現像剤量を、連続画像形成を中断して強制排出モードを実行することにより、現像容器２２から強制的に排出して、４５０ｇから遠ざけている。現像スリーブ２８を停止させた状態で、搬送スクリュー２５、２６を高速回転させることにより、現像室２３内の現像剤の剤面を一時的に高くして、図６中にハッチングで示した部分の現像剤を排出部４０から溢れ出させている。
【００８５】
すなわち、現像スリーブ２８のコート不良は、現像容器２２内の現像剤量が少ない場合に発生する。これを阻止するために、循環している現像剤よりも高濃度のトナーを含む補給用現像剤を補給すると、現像装置４ａ内のトナー濃度が変化してしまう。具体的には、１ブロックの補給用現像剤を補給すると、補給量の９０％のトナーが現像装置４ａ内に補給されて、現像剤のトナー比率（ＴＤ比）が上昇する。そして、印字比率が低くてトナー消費が行われない状況で、補給用現像剤を補給すると、現像剤のトナー比率が上昇して、トナー帯電量が低下する傾向となり、トナーの飛散や白地カブリ画像と言った画像品質の低下が発生し易くなる。
【００８６】
従って、まず、流動性の高い安息角４０°の現像剤を想定して、コート不良が発生しない排出部４０の高さ及び長さを設計した。この高さは、図６に実線で示した従来の現像装置４ａに比較して１０ｍｍ高い位置に見つけた（図６中の破線）。しかし、上述したように、排出部４０を１０ｍｍ高くすると、流動性が低下した安息角６０°の現像剤での排出特性が更に低下する（図６中の一点鎖線）。
【００８７】
そこで、実施例１では、現像剤の流動性が低下して排出部４０を通じた現像剤の排出が正常に機能しなくなると予測された場合、現像剤の強制排出モードにて余剰の現像剤を排出させる。意図的に準備した非画像形成時において、通常用いる搬送スクリュー２５、２６の搬送速度を高めることにより、通常の排出に係る排出部４０を通じて、現像剤を強制排出する。
【００８８】
＜温度検出＞
図７は循環する現像剤の温度上昇を検出する構成の説明図である。図８は画像形成の累積に伴う現像剤の温度上昇の説明図である。実施例１では、温度検出手段（Ｔ）を設けて現像剤の流動性に相関する情報の一例である現像剤の温度を直接測定して、現像剤の流動性（表１参照）を見積もっている。
【００８９】
図３に示すように、現像容器２２内に露出させて、現像剤の流動性変化の寄与因子である温度を測定するため、検出手段として、温度湿度センサＴが配置されている。温度湿度センサＴの配置場所は、検出精度向上のため、温度湿度センサＴの検出部が現像剤に埋まる位置が望ましく、攪拌室２４の下流側の開口部１１近傍に配置した。実施例１では、温度湿度センサＴは、現像剤の流動性変化の推定精度を上げて、現像剤の強制排出モードを最適化し、生産性と画像品質の最大限の両立を図るために、現像容器２２内の現像剤の温度を直接検出する。しかし、画像形成装置の装置本体内に取り付けられている環境センサから現像剤の温度を予測することで代用することも可能である。
【００９０】
図７に示すように、温度湿度センサＴは、センシリオン（ＳＥＮＳＩＲＩＯＮ）社製、温湿度センサＳＨＴ１Ｘシリーズを用いた。温度湿度センサＴは、湿度検知デバイスとして静電容量ポリマーのセンシング素子１００１、温度検知デバイスとしてバンドギャップ温度センサ１００２を実装している。温度湿度センサＴは、センシング素子１００１とバンドギャップ温度センサ１００２の出力をＡ／Ｄコンバータ１００３でカップリングし、デジタルインターフェース１００４を通じてシリアル出力を行うＣＭＯＳデバイスである。バンドギャップ温度センサ１００２は、温度に対して線形に抵抗値が変化するサーミスタで構成され、抵抗値から温度が算出される。
【００９１】
温度湿度センサＴは、誘電体としてポリマーを挿入したコンデンサのセンシング素子１００１を備え、湿度に応じてポリマーに吸着する水分量が線形に変化する特性を用いて静電容量を湿度に変換する湿度検知機能を併せ持つ。しかし、実施例１では、温度の検知結果のみしか利用しないので、温度のみ検知できるサーミスタ素子等で置き換えてもよい。
【００９２】
図８に示すように、搬送スクリュー２５、２６が回転して現像容器２２内で現像剤を循環させると、現像剤の温度が５０℃近くまで上昇する。ここでは、画像形成装置１００を室温２５℃／相対湿度５０％固定環境下に設置し、Ａ４サイズ普通紙を横送りして連続画像形成している。そして、イエローの現像装置４ａ内に設置された温度湿度センサＴとブラックの現像装置４ｄ内に設置された温度湿度センサＴによる温度測定結果の推移を示した。横軸は出力枚数で、縦軸は測定された温度である。
【００９３】
画像形成装置１００内の各モータの自己昇温や感光ドラム１ａ内に備えられたドラムヒータ（図示しない）や定着装置１６等の熱源による筐体内の昇温特性や画像形成部Ｐａ、Ｐｙの位置の違いによって昇温特性差がある。画像形成装置１００の設置環境が一定（室温２５℃／相対湿度５０％）に保たれていても、現像剤の温度上昇の様子が違ってくる。このため、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄごとに現像剤の流動性が変化していくので、それぞれについて強制排出モードを最適化する必要がある。
【００９４】
実施例１では、現像剤の流動性低下時に現像剤溢れを発生させないため、制御部（コントローラ）５０は、現像剤の流動性変化予測テーブルを用いて、強制排出モードを制御する。
【００９５】
【表２】
2011048117.tif 000004
【００９６】
表２の各欄の値は、各色における現像剤の温度に依存する値であり、各色における２０℃環境の初期剤（具体的にはイエロー剤では安息角４０°）と６０分空回転剤における現像剤安息角に対する変化比率で示した。表２からも明らかな通り、流動性変化予測テーブルは、現像剤の色や材料組成、現像装置の構成等に応じて異なるので適宜算出して設定する必要があることがわかる。
【００９７】
＜現像スリーブの停止＞
図９は強制排出モードで現像スリーブを停止させる効果の説明図である。図３に示すように、実施例１では、従来のように、現像スリーブ２８と搬送スクリュー２５、２６とを現像容器２２の外側でギア連結して同一の駆動モータで駆動していない。現像剤担持体（２８）は、搬送スクリュー部材（２５、２６）を駆動するモータ（Ｍ２）とは独立して作動と停止を制御される別のモータ（Ｍ１）によって駆動される。このため、搬送スクリュー部材（２８）の搬送速度を高めることにより排出部（４０）を通じて現像剤を強制排出させる強制排出モードを、現像剤担持体（２８）の回転を停止した状態で実行可能である。現像スリーブ２８を駆動する駆動モータＭ１とは別の駆動モータＭ２を設けて、搬送スクリュー２５、２６を駆動するので、現像スリーブ２８と搬送スクリュー２５、２６の回転速度及び回転速度比率を任意に設定可能である。強制排出モードでは、現像スリーブ２８を停止させて現像剤の逃げ場を無くした状態で搬送スクリュー２５を回転させることで、排出部４０での現像剤の剤面高さを効率的に高めて、排出部４０を通じた溢れ出しを促進する。こうすることで、排出部４０からトナーとキャリアの両方を強制的に排出することができる。
【００９８】
実施例１の強制排出モードでは、搬送スクリュー２５、２６の回転速度を、通常画像形成時の７５０ｒｐｍよりも高く１．２倍の９００ｒｐｍに設定した。これにより、固定された排出部４０に対して現像剤の剤面を高めて、排出部４０を通じた現像剤の排出量を通常画像形成時よりも増やした。
【００９９】
実施例１では、現像スリーブ２８と、搬送スクリュー２５、２６をそれぞれ独立に駆動できる独立駆動構成を備えるため、強制排出モードでは、現像スリーブ２８の駆動モータＭ１を止めてＭ２のみ駆動させた。
【０１００】
ここで、この効果を確認するために、流動性が低下した安息角６０°の現像剤を用いて、搬送スクリュー２５、２６の回転速度と排出部４０を通じた排出特性の関係を調べた。駆動モータＭ１、Ｍ２を同時に１．２倍に増速させた場合と、駆動モータＭ２のみ１．２倍に増速させた場合とを比較した。
【０１０１】
図９に示すように、駆動モータＭ１、Ｍ２を同時に駆動するよりも、駆動モータＭ２のみを駆動させたほうが、排出部４０を通じた排出量を増大させる効果が大きい。そして、駆動モータＭ２のみを駆動させた場合でも、搬送スクリュー２５、２６の回転速度が画像形成時よりも遅い６００ｒｐｍでは、排出部４０を通じた排出量を増大させる効果が少ない（図９中の二点鎖線）。
【０１０２】
排出部４０を通じた現像剤の排出量を増加させるためには、排出部４０近傍の剤面を高くする必要があり、そのためには現像室２３側の現像剤量を増やすことが望ましい。そのためには、より多くの現像剤を現像室２３へ汲み上げる必要があり、搬送スクリュー２６の回転数を速く回すことが有効である。このとき、現像スリーブ２８が停止していれば、搬送スクリュー２５から現像スリーブ２８へ供給する現像剤量を抑えることができる。このため、現像スリーブ２８が回転している場合よりも剤面が高まり、排出部４０まで届く現像剤量が増えて排出量が多くなる。
【０１０３】
＜実施例１の制御＞
図１０は実施例１の制御のフローチャートである。図１１は強制排出モードの制御のフローチャートである。図３を参照して図１０に示すように、制御部（コントローラ）５０は、画像形成がスタートすると、現像装置４ａ内に配置した温度湿度センサＴにより、現像剤の温度を測定する（Ｓ１）。
【０１０４】
次に、制御部５０は、温度湿度センサＴの測定結果で表２の流動性変化予測テーブルを参照して、現在の温度における現像剤の流動性変化量を算出する（Ｓ２）。
【０１０５】
次に、制御部５０は、画像形成中に補給用現像剤を補給した場合、総補給回数（ΣＸ）をカウントＵＰさせて記憶する（Ｓ３）。
【０１０６】
上述したように、ホッパ３１は、補給用現像剤をブロック補給するため、実施例１では、総補給回数と総補給ブロック数は等しい。そして、１ブロックの補給当たり補給量が２８０ｍｇとなるように補給スクリュー３２のピッチが設定されているので、１ブロックの補給当たり２８ｍｇの磁性キャリアが現像装置４に補給される。従って、制御部５０は、補給ブロック数をカウントすることで現像剤の増加量を推定できる。
【０１０７】
実施例１では、強制排出モードへの移行条件として、表２の現像剤の流動性変化量と総補給回数（ΣＸ）とをパラメータとした強制排出モード移行必要ブロック数テーブルを新たに定義した。
【０１０８】
つまり、温度上昇に伴い現像剤の流動性が変化しても、補給用現像剤が補給されて現像容器２２内の現像剤量が増加しなければ、現像剤溢れの発生には至らない。そこで、本実施例では、ある現像剤温度での補給ブロック数（つまり補給量）から現像剤量の増加量と排出特性を鑑み、制御にフィードバックすることをおこなったのである。
【０１０９】
本実施例で採用した強制排出モード移行必要ブロック数テーブルを表３に示した。ここで本テーブル算出方法を説明する。まず、現像剤安息角毎を用意し、３３０ｇの中心剤量から２０ｇ程度増えるために必要な現像剤補給量を見積もった。具体的には例えば、イエロー５０℃現像剤では、図６からもわかるとおり、３３０ｇでは排出できないため２００ブロック補給されると、単純に補給キャリア分２０ｇが単純に増加することになる。
【０１１０】
そこで、現像剤温度が５０℃の状態で２００ブロック補給された時点で強制排出モードを実施すれば、３５０ｇ以下の現像剤量を満足することができる。このようにして中心剤量３３０ｇから２０ｇ現像剤増加するための補給ブロック数をそれぞれ算出しテーブルを作成したのである。
【０１１１】
そして、表３に示すように、測定温度に応じた所定値の総補給回数（ΣＸ）に達すると、強制排出モードへ移行する。このように、強制排出モードの実行頻度は、強制排出モードの実行間隔における供給装置の作動回数で規定されている。こうして、前回の強制排出動作を実行した後に、現像容器２２に補給された現像剤量の総和が所定量に達した場合に強制排出動作を実行している。こうすることで、現像容器内２２の現像剤量を許容範囲内、本実施例では３３０ｇ〜３５０ｇの許容範囲内に収めることができる。
【０１１２】
【表３】
2011048117.tif 000005
【０１１３】
制御部（コントローラ）５０は、現在の現像剤の温度で表３を参照して強制排出モードに移行するための必要ブロック数（Ｂ）を求める（Ｓ４）。そして、現在の総補給回数（ΣＸ）と比較して必要ブロック数以上補給されているかを判断する（Ｓ５）。
【０１１４】
ここで、総補給回数（ΣＸ）が、必要ブロック数に満たしていない場合（Ｂ＞ΣＸ：Ｓ５のＮＯ）、続けて画像形成を実行する（Ｓ６）。しかし、総補給回数（ΣＸ）が必要ブロック数以上補給されていた場合（ΣＸ≧Ｂ：Ｓ５のＹＥＳ）、連続画像形成を中断して、強制排出モードを実行する（Ｓ７）。
【０１１５】
図３を参照して図１１に示すように、制御部５０は、強制排出モードが開始されると、駆動モータＭ１を停止して現像スリーブを停止させる（Ｔ１）。次に、駆動モータＭ２の回転速度を１．２倍にして搬送スクリュー２５、２６の回転速度を７５０ｒｐｍから９００ｒｐｍに変更する（Ｔ２）。そして、所定時間（１．５ｓｅｃ）に渡って搬送スクリュー２５、２６を回転させて、排出部４０から強制的に余剰の現像剤を排出させる（Ｔ３）。
【０１１６】
ここで、搬送スクリュー２５、２６の回転時間は、強制排出モードによるダウンタイムを最小限に抑えるために極力短いことが望ましく、実施例１では一律１．５ｓｅｃとした。
【０１１７】
強制排出モードの終了後、制御部５０は、駆動モータＭ２の回転数を元の画像形成時の値に戻し（Ｔ４）、駆動モータＭ１を作動させて現像スリーブ２８を回転させる（Ｔ５）。
【０１１８】
最後に、総補給回数（ΣＸ）を０にリセット（Ｔ６）し、強制排出モードを完了して（Ｓ８）、通常の画像形成に復帰する。
【０１１９】
以上の説明では、イエローの現像装置４ａで実行される強制排出モードについて説明したが、マゼンタ、シアン、ブラックの現像装置４ｂ、４ｃ、４ｄでも個別に強制排出モードが制御されている。各色の現像装置４ｂ、４ｃ、４ｄには、それざれ独立して温度湿度センサＴが設けられ、制御部（コントローラ）５０には、各色で独立した制御用テーブルが準備され、それぞれ独立したタイミングで強制排出モードが割り込み実行される。
【０１２０】
ただし、強制排出モードの実行に伴う画像形成装置１００のダウンタイムを最小限に抑えるには、各色の強制排出モードを同時に行うことが望ましい。そのために、例えばイエローの現像装置４ａが強制排出モードへの移行条件を満たした場合、移行条件を満たしていないマゼンタ、シアン、ブラックの現像装置４ｂ、４ｃ、４ｄでも同時に強制排出モードを実行してもよい。その際には、各色で積算した総補給回数（ΣＸ）が少ないほど強制排出モードの実行時間を短くする。これにより、総補給回数（ΣＸ）が少ない現像色での過剰な排出を有効に避けることができる。
【０１２１】
以下の条件で、強制排出モードを実行する実施例１の制御と実行しない従来の制御とで、コート不良と現像剤溢れの評価を行って実施例１の制御の効果を確認した。
（１）現像剤溢れの発生確率が高くなる高温高湿環境下（３０℃８０％）。
（２）Ｄｕｔｙ変動過酷評価を連続２０万枚行う。
（３）Ｄｕｔｙ変動過酷評価では、連続２万枚の「フルカラー低印字率（０％比率）チャート」の出力と連続２万枚の「フルカラー高印字率（１００％比率）チャート」の出力とを交互に実行する。
（４）連続２万枚の出力毎に現像装置を取り外して全重量を測定し、現像剤未充填の初期重量を差し引いて現像剤量を測定する。
【０１２２】
その結果、強制排出モードを実行しない従来の制御では、Ｄｕｔｙ変動過酷評価を通じて現像剤量が３００〜４７０ｇまでの範囲で大きく振れた。そして、累計１０万枚で現像剤量が４７０ｇに達して現像剤溢れが発生し、出力画像に現像剤汚れが発生した。
【０１２３】
これに対して、実施例１の制御では、Ｄｕｔｙ変動過酷評価を通じて現像剤量が３００〜３８０ｇ内で推移して現像剤溢れが発生しなかった。
【０１２４】
そして、現像剤が増える環境条件でＤｕｔｙ変動過酷評価を行ったので、循環する現像剤が不足して発生するコート不良は、実施例１の制御と従来の制御とのどちらでも発生しなかった。
【０１２５】
なお、実施例１では、強制排出モードを実行する必要があると判断した場合には、画像形成を中断して、強制的に割り込み制御として実行した。しかし、画像形成終了後の後回転シーケンスで強制排出モードを実行することもできる。この構成にすれば、割り込み制御のように画像形成装置１００の生産性を落とすことなく、現像剤量を制御可能である。
【０１２６】
以上説明したように、実施例１の制御によれば、現像剤の温度が上昇して流動性が低下した場合でも、排出部４０を通じた必要な現像剤の排出量を確保して、現像剤溢れを防止できる。
【０１２７】
ところで、特許文献１、３に示すように、強制排出のための特別な排出機構を設けると、現像装置の部品点数が増して製造コストが高くなり、現像装置の小型化が難しくなる。そして、現像装置の小型化を前提とすると、特別な排出機構に付与できる単位時間当たりの排出量は小さくなる。単位時間当たりの排出量が小さい排出機構の場合、循環する現像剤量が上限値に近付いたときに排出機構を作動させたのでは、現像剤量が上限値を突破して手遅れになる場合がある。
【０１２８】
また、現像容器内の現像剤量に上限値と下限値を設定して排出機構を制御したのでは、循環する現像剤量の変動幅が大きくなる。現像剤の流動性が低下して、排出部を通じた現像剤の排出性能が低下して、実際に現像剤量が上限値に達するまで、強制排出モードが実行されないからである。そして、現像剤量の変動幅が大きくなると、トナー帯電量の精密な制御が困難になって、画像濃度の変動を引き起す可能性もある。
【０１２９】
また、循環する現像剤量が増加すると、滞在時間の長い劣化したトナーの割合が増えて、画像濃度が変動したり白地かぶり等の画像不良が発生したりする。搬送スクリュー部材の回転抵抗が高まって電力消費も増えてしまう。
【０１３０】
実施例１では、現像剤の温度が高まると、排出部４０を通じた正常な現像剤の排出が抑制されて現像剤が増える前に予測的に強制排出モードの実行頻度が高めることができる。これにより、現像容器内の流動性が低下した現像剤の割合が減って排出部４０を通じた正常な現像剤の排出が回復する。このため、現像容器内の現像剤量がごく狭い範囲に安定的に維持され、現像剤が過剰になって現像剤溢れを引き起すことをより確実に回避できる。
【０１３１】
そして、排出は、既存の排出部４０と搬送スクリュー２５、２６を用いて実行されるため、強制排出モードのための部品追加が不要で、既存の制御プログラムのわずかな変更で実施できる。現像装置４ａの既存の部品構成を利用して、現像装置４ａの大型化等を招くことなく、現像容器２２内の現像剤量の管理精度を高めることができる。
【０１３２】
また、現像装置４ａでは、循環する現像剤の温度が所定値を超えるような場合、循環する現像剤の流動性が低下して排出部を通じた現像剤の排出性能が低下し、現像容器内を循環する現像剤量が増加する。しかし、実施例１では、現像剤の流動性が低下した際に、現像剤量が実際に増えたり減ったりするのを待たないで、予測的に現像剤量の排出量を制御できる。このため、現像剤量の増加を検知して強制排出制御を行う場合よりも現像剤量をより狭い範囲で安定的に維持できる。そして、現像剤量をより狭い範囲で制御することで、現像容器内の流動性が低下した現像剤の割合が下がるため、排出部を通じた現像剤の排出性能が改善される等、現像剤の流動性の低下に起因する不都合が軽くなる。現像剤の流動性に応じて間欠的に現像剤の過剰を解消させることで、現像剤の流動性の変化に伴う不都合をより直接的に解消できる。また、循環する現像剤の流動性に相関する情報として温度を検出するので、現像容器内を循環する現像剤量それ自体を検出したり制御したりする必要がない。
【０１３３】
＜実施例２＞
本実施例と実施例１と異なる点は、強制排出モードの実行頻度を、プロセススピードに応じて変更可能な点が異なる点である。例えば、画像形成装置１００では、厚紙が選択されてプロセススピードが低下した場合、図３に示す搬送スクリュー２５、２６に低い運転速度が設定（減速）される。このとき、排出部４０を通じた現像剤の排出量が減少するため、実施例２では、強制排出モードの実行頻度を高める。
【０１３４】
実施例２では、像担持体の回転速度が第一速度にて画像形成する第一モードと、像担持体の回転速度が第一速度よりも遅い第二速度にて画像形成する第二モードがそれぞれ実行可能である。コントローラは、第一モードよりも第二モードの方が、強制排出動作の頻度を多くする、もしくは強制排出動作の実行時間を長くする。
【０１３５】
画像形成装置１００は、普通紙などに画像形成を行う通常モード（プロセススピード３００ｍｍ／ｓｅｃ）の他に、厚紙やＯＨＰシートに画像形成を行う減速モードの１／２速モード（プロセススピード１５０ｍｍ／ｓｅｃ）を有する。１／２速モードでは、感光ドラム１、中間転写ベルト５、定着装置１６の周速度が通常モードの１／２に減速されるので、普通紙に比べて転写性や定着性が劣る厚紙やＯＨＰシートに対しても、十分な転写と定着を行うことができる。
【０１３６】
通常モードでは、実施例１で説明したように、現像スリーブ２８は、プロセススピードの１．７５倍の周速度で回転し、搬送スクリュー２５、２６の回転速度は７５０ｒｐｍである。これに対して、減速モードでは、現像スリーブ２８は、プロセススピードと同比率で減速されて通常モードの１／２となるが、搬送スクリュー２５、２６の回転速度は、７５０ｒｐｍの１／２よりも速い６００ｒｐｍである。これは、７５０ｒｐｍの１／２の３７５ｒｐｍでは、図３に示す開口部１１を通じた攪拌室２４から現像室２３への現像剤の受け渡しに支障があるからである。また、通常モードと同じ７５０ｒｐｍとすると、トナー消費量当たりの攪拌回数が過剰になって現像剤の劣化が早まるからである。
【０１３７】
詳しく説明すると、現像剤の搬送効率が回転速度により変わらなければ、搬送スクリュー２５、２６をプロセススピードの減速比率で回転速度を減速しても、排出部４０での剤面高さは変わらない。しかし、現像装置４ａでは、攪拌室２４から現像室２３への現像剤の受け渡しを、搬送スクリュー２６による開口部１１への現像剤の押し込み力で行う。このため、搬送スクリュー２６を減速すると押し込み力が低下して、開口部１１を通じて現像室２３へ現像剤が汲み上がりにくくなる。そのため、減速モードが続くと、排出部４０での剤面が次第に低下して余剰な現像剤を排出できなくなり、現像容器２２内の現像剤量が過剰になって現像剤溢れが発生し易くなる。
【０１３８】
そこで、駆動モータＭ１、Ｍ２による駆動構成を利用して、搬送スクリュー２５、２６の回転速度を４００〜１０００ｒｐｍの間で段階的に高めて、現像剤の循環状態、出力画像の品質、及び現像剤溢れの有無を確認した。
【０１３９】
【表４】
2011048117.tif 000006
【０１４０】
表４に示されるように、搬送スクリュー２５、２６の回転速度を６００ｒｐｍ以上にすると、現像剤の循環バランスを通常モードと同等に得られる。しかし、搬送スクリュー２５、２６の回転速度を７００ｒｐｍ以上にすると、出力画像にバンディング（ピッチムラ）が発生してしまった。そして、バンディングの発生要因を詳細に検討したところ、回転速度を７００ｒｐｍ以上にすると、搬送スクリュー２５、２６の振動が露光装置３ａのレーザー光路上のミラーを振動させて、ピッチムラが発生することがわかった。
【０１４１】
ここで、通常モードでの搬送スクリュー２５、２６の回転数（７５０ｒｐｍ）を単純に１／２速で駆動すると、ミラー振動量は通常モードと変わらない。しかし、プロセススピードが１／２速に減速しているため、レーザーの書き込みピッチが２倍に伸びて、ピッチムラに対する視覚感度を高めてしまう。
【０１４２】
しかし、表４に示すように、搬送スクリュー２５、２６の回転速度を７００ｒｐｍ以上にしないと、排出部４０を通じた現像剤の排出性能を十分に確保できない。６００ｒｐｍでは、排出部４０での剤面が低くなって排出特性を満足できず、現像剤溢れが発生し易くなる。通常モードと同じように実施例１の排出モードの実行頻度を設定したのでは、現像剤溢れを十分に阻止できない。
【０１４３】
そこで、実施例２では、１／２速モードが選択されると、実施例１の制御よりも強制排出モードの実行頻度を高めている。具体的には、実施例１で用いた表３の各欄の数値を０．８倍にし、それぞれの条件で２０％速めに強制排出モードを実行させている。前回の強制排出モード以降に選択された画像形成モードが減速モードである場合には、現像剤溢れに対する冗長度が低下するので、通常モードより早い時点で強制排出モードを実行する。
【０１４４】
【表５】
2011048117.tif 000007
【０１４５】
表５に示すように、例えば、画像形成モードが減速モード、イエローの現像剤の温度が５０℃の場合、通常モード（表３）での必要ブロック数３０に対して０．８０を掛けた２４を減速モードでの必要ブロック数としている。
【０１４６】
実施例２では、画像形成開始時に画像形成モードが通常モードか減速モードを確認し、減速モードであると判断された場合には、必要ブロック数を低速モード用の必要ブロック数（Ｂ’）と置き換えて制御を行う。図３を参照して図１０に示すように、画像形成動作がスタートしたときに、現像剤の温度を測定して（Ｓ１）、現像剤の流動性変化量を予測する（Ｓ２）。そして、現像剤の温度に応じた必要ブロック数（補給回数、補給量）を表５のように算出する（Ｓ４）。そして、補給ごとにカウントアップした補給回数（Ｓ３）が必要ブロック数に達すると（Ｓ５のＹＥＳ）、図１１のフローチャートの制御に従って強制排出モードを実行する（Ｓ７）。
【０１４７】
実施例１で述べた（１）〜（４）の条件で実施例１の通常モードと同様に、強制排出モードを実行する実施例２の減速モードと実行しない従来の減速モードとでＤｕｔｙ変動過酷評価を行って実施例２の制御の効果を確認した。
【０１４８】
その結果、強制排出モードを実行しない減速モードでは、Ｄｕｔｙ変動過酷評価を通じて、現像剤量が２９０〜４５０ｇまでの範囲で大きく振れた。そして、累計５万枚で現像剤量が４５０ｇに達して現像剤溢れが発生し、出力画像に現像剤汚れが発生した。
【０１４９】
これに対して、実施例２の減速モードでは、Ｄｕｔｙ変動過酷評価を通じて現像剤量が２９０〜３７０ｇ内で推移して現像剤溢れが発生しなかった。
【０１５０】
実施例２では、現像剤溢れに至ったときの現像剤量やＤｕｔｙ変動過酷評価を通じた現像剤量の変動幅が実施例１と異なった結果になっている。これは、通常モードと減速モードにおける現像剤面の傾きが違うため、現像装置４ａ内の現像剤量の中心値が変わったためと考えられる。
【０１５１】
実施例２では、減速モードが設定されて現像剤の排出特性が低下した場合でも、強制排出モードを実行することで、現像容器２２内を循環する現像剤を適正範囲に維持して、現像剤溢れを抑制できる。
【０１５２】
実施例２の制御によれば、通常モードよりも減速して作像動作を行う減速モードを有する画像形成装置において、減速モードにおいて現像剤の排出特性が低下しないように、通常モードとは別の閾値で強制排出モードを実行させる。これにより、プロセススピード差による現像剤の排出特性の低下に起因する現像剤溢れの発生を防止できる。
【０１５３】
なお、実施例２では、減速モードとして１／２速モードを持つ場合を説明したが、１／３、１／４、１．５倍速等、プロセススピードの異なるモードを複数持つ画像形成装置でも実施できる。その場合、必要ブロック数（Ｂ）の補正係数を、その速度モードのプロセススピードに応じてそれぞれ適切な数値を設定すればよい。
【０１５４】
また、実施例２では、必要ブロック数（Ｂ）に補正をかけたが、強制排出モードにおける搬送スクリュー２５、２６の回転数（回転時間）に対して補正を行うことも可能である。
【０１５５】
＜実施例３＞
本実施例と実施例１と異なる点は、強制排出モードを実行する判断を、現像器の温度ではなく、駆動モータの駆動トルクにて行う点である。図１２は実施例３における搬送スクリューの駆動負荷の検出の説明図である。図１３は駆動モータの出力トルクと現像剤の流動性の関係の説明図である。図１４は実施例３の制御のフローチャートである。実施例３においては、画像形成装置１００及び現像装置４ａの構成は実施例１、２と同様である。
【０１５６】
図３に示すように、実施例３では、駆動モータＭ２の駆動トルクが所定値を越えて高まるような場合、現像剤の流動性が低下して排出部４０を通じた現像剤の排出量が減少していると判断されるため、強制排出モードの実行頻度を高める。
【０１５７】
現像剤の流動性は、画像形成の累積に伴って次第に低下する等、現像剤の温度以外の要因でも変化するので、温度だけに頼っていると現像容器内を循環する現像剤量を正確に推定できない場合がある。この点、駆動モータＭ２の駆動トルクは、現像容器２２内の現像剤量と現像剤の流動性との両方に相関性があるため、現像剤の温度に頼らなくても、強制排出モードの適正な実行タイミングを正確に判断できる。
【０１５８】
図１２に示すように、現像剤を攪拌する搬送スクリュー２５、２６の駆動負荷は、駆動モータＭ２の出力トルクの大部分を占めるため、検出手段として、駆動モータＭ２にトルク検出センサを備えている。トルク検出センサは、現像剤の流動性に相関する情報の一例である「搬送スクリュー２５、２６による現像剤の搬送抵抗」の増加を検出可能である。
【０１５９】
ＤＣブラシレスモータである駆動モータＭ２では、供給される電流と駆動モータＭ２の出力トルクに比例関係がある。駆動モータＭ２内には、トルク検出センサＫとして負荷電流を検出する電流検出用抵抗が備えられている。制御部（コントローラ）５０は、電流検出用抵抗の両端に形成される電位差を電流値検出部（Ａ／Ｄコンバータ）５１を通じて取り込んで、搬送スクリュー２５、２６の駆動トルクを算出する。
【０１６０】
現像装置４ａでは、現像剤の流動性が低下すると（＝安息角が大きくなると）、現像剤の剤面の傾きが大きくなる。現像剤の剤面の傾きが大きくなると、排出部４０を通じた溢れ出しが阻害されて現像容器２２内の現像剤量が増えるので、搬送スクリュー２５、２６の駆動トルクが大きくなる。そして、増えた現像剤が攪拌室２４の下流側に停滞して局所的に圧縮された状態になると、搬送スクリュー２５、２６の駆動トルクがさらに大きくなる。
【０１６１】
このため、図１３に示すように、現像剤の流動性が低下して安息角が大きくなるほど、また、現像容器２２内の現像剤量が増えるほど、搬送スクリュー２５、２６の駆動トルクが大きくなる。
【０１６２】
従って、駆動モータＭ２の出力トルクを検出することで、現像剤量ならびに現像剤の剤面の傾きを予測可能である。駆動モータＭ２の出力トルクが上昇時は現像剤量が増加している、もしくは現像剤の剤面の傾きが大きくなっていると判断できる。そして、いずれにせよ排出部４０を通じた現像剤の排出量が低下して、現像剤溢れの可能性が高まっていると判断されるため、実施例３では、出力トルクの検出結果に応じて強制排出モードの実行頻度を変更する。
【０１６３】
図１２を参照して図１４に示すように、制御部（コントローラ）５０は、画像形成がスタートすると、トルク検出センサＫにより、搬送スクリュー２５、２６にかかる駆動トルクを測定する（Ｕ１）。
【０１６４】
次に、制御部５０は、トルク検出センサＫの検出結果より、駆動トルクが所定レベル以上であるか（具体的には３×１０−２Ｎｍ（３００ｇＦ・ｃｍ）否かを判断する（Ｕ２）。
【０１６５】
駆動トルクが所定レベル以上の場合（Ｕ２のＹＥＳ）、強制排出モードを実行する必要があると判断して、画像形成を中断し、図１１のフローチャートの制御に従って強制排出モードを実行する（Ｕ３）。そして、強制排出モードを完了して（Ｕ４）、通常の画像形成動作に復帰する（Ｕ５）。
【０１６６】
実施例３では、トルク検出センサＫを用いた駆動モータＭ２の出力トルクの検出結果のみに基づいて、強制排出モードの起動タイミングを判断する。
【０１６７】
しかし、実施例１で備えた現像剤の温度検知センサ（Ｔ）との併用構成や、実施例２で設けた減速モードとの併用構成を行えば、更に安定した現像剤量の制御を行える。
【０１６８】
例えば、通常時は、搬送スクリュー２５、２６の駆動トルクを検出しながら、実施例１又は実施例２の制御を行ってもよい。この場合、検出したトルク量に応じて、表３又は表５に示される必要ブロック数（Ｂ）に補正値を乗じて、強制排出モード実行への閾値を小さくすることで、実行頻度を最適化することが可能である。また、搬送スクリュー２５、２６の回転時間に補正値を乗じて排出時間を長くすることで、強制排出モードにおける現像剤の排出量を調整することも可能である。
【０１６９】
実施例３の制御によれば、常時、現像剤量もしくは剤面の傾きを検知して制御できるため、現像剤量が変化した場合でも、現像剤の剤面の傾きが変化した場合でも、現像剤溢れやコート不良を防止できる。
【０１７０】
＜実施例４＞
本実施例と実施例１と異なる点は、強制排出モードを実行する判断を、現像器の温度ではなく、駆動モータの回転速度にて行う点である。図１５は実施例４における搬送スクリューの回転速度の検出の説明図である。図１６は実施例４の制御のフローチャートである。図１７は駆動モータの起動時の回転速度制御の説明図である。実施例４においては、画像形成装置１００及び現像装置４ａの構成は実施例１、２と同様である。
【０１７１】
ＤＣブラシレスモータである駆動モータＭ２では、その加速、減速の駆動条件や、その際に駆動させる負荷等によって、一定の回転数に収束するまでの時間が異なり、一定以上の負荷がかかると所定回転数まで到達できないことがある。その対応として、従来から、最終目標回転数までに予め決められたステップで、段階的に回転数を変更させる段階加速動作制御が行われている。あるいは、回転数を常時監視し、一定時間経過しても所定回転数（実仕様としては所定回転数に対し９０％程度）に未達と判断した場合、モータ回転不良と判断する制御が行われている。
【０１７２】
すなわち、現像剤を攪拌する搬送スクリュー２５、２６の駆動負荷に応じて駆動モータＭ２を起動した際の回転速度の立ち上がりが変化する。そして、駆動モータＭ２の起動時の回転数の立ち上がり時間は、現像容器２２内の現像剤量と現像剤の流動性との両方に相関性があるため、現像剤の温度に頼らなくても、強制排出モードの適正な実行タイミングを正確に判断できる。
【０１７３】
実施例４では、現像剤の流動性に相関する情報の一例である搬送スクリュー２５、２６の回転速度を監視するための検出手段として回転速度センサＺを備えている。搬送スクリュー２５、２６の駆動モータＭ２であるＤＣブラシレスモータ内には、回転速度センサＺとして、ロータ外周上に磁気センサが設けられて回転速度検出が可能となっている。そして、制御部５０は、回転数検出部５１Ｂを通じて搬送スクリュー２５、２６の回転速度を回転速度センサＺによって常時監視している。制御部５０は、回転速度の異常低下が検出されると、現像剤の流動性低下（又は現像剤量の増加）と判断して、制御回路５２を通じて駆動モータＭ２の回転数を高めることにより強制排出モードを実行する。
【０１７４】
図１５を参照して図１６に示すように、制御部（コントローラ）５０は、画像形成がスタートすると、回転速度センサＺにより、搬送スクリュー２５、２６の回転開始から所定時間後（本実施例では５００ｍｓｅｃ後）の回転速度を検出する（Ｗ１）。
【０１７５】
ここで、駆動モータＭ２の立上げ制御は、図１７の（ａ）に示すように１００ｍｓｅｃ毎に回転数を徐々に上げる段階加速動作制御を用いており、５００ｍｓｅｃ後に所定回転速度（７５０ｒｐｍ）へ立ち上がる。図中では、細線が回転速度制御信号、太線が測定された実回転速度を示している。
【０１７６】
制御部５０は、検出した回転速度が所定回転速度（７５０ｒｐｍ）であるか否かを判断する（Ｗ２）。所定値の一例である所定回転速度の９５％以下（７１３ｒｐｍ以下）であった場合（Ｗ２のＹＥＳ）、過剰負荷と判断して強制排出モードを実行する（Ｗ３）。画像形成を中断して、図１１のフローチャートの制御に従って強制排出モードを実行する。
【０１７７】
そして、強制排出モードを完了して（Ｗ４）、通常の画像形成動作に復帰する（Ｗ５）。
【０１７８】
なお、実施例４では、回転速度検出を画像形成の開始時に行ったが、例えば負荷チェックモードとして画像形成終了後の後回転時に行うことも可能である。更に画像形成とは別に実施する場合には、モータ立上げ制御として、図１７の（ａ）に示す五段階加速動作制御ではなく、図１７の（ｂ）に示す１段階で最終目的の７５０ｒｐｍに加速する制御を実施してもよい。これにより、過剰負荷による起動の立ち上がりの遅れが現れ易くなって、検知精度を上げることができる。
【０１７９】
実施例４では、回転速度センサＺを用いた駆動モータＭ２の起動の立ち上がりの検出結果のみに基づいて、強制排出モードの起動タイミングを判断する。
【０１８０】
しかし、実施例１で備えた現像剤の温度検知センサ（Ｔ）との併用構成や、実施例２で設けた減速モードとの併用構成を行えば、更に安定した現像剤量の制御を行える。現像剤の流動性変化やプロセススピードの切り替えにより、現像剤の排出特性が変化した場合にも、余剰の現像剤を排出するための強制排出モードを実行できる。
【０１８１】
例えば、通常時は、駆動モータＭ２の起動の立ち上がりを検出しながら、実施例１又は実施例２の制御を行ってもよい。この場合、駆動モータＭ２の起動の立ち上がり状態に応じて、表３又は表５に示される必要ブロック数（Ｂ）に補正値を乗じて、強制排出モード実行への閾値を小さくすることで、実行頻度を最適化することが可能である。また、搬送スクリュー２５、２６の回転時間に補正値を乗じて排出時間を長くすることで、強制排出モードにおける現像剤の排出量を調整することも可能である。
【０１８２】
実施例４の制御によれば、駆動モータＭ２の起動時に現像剤量もしくは剤面の傾きを検出して制御できるため、現像剤量が変化した場合でも、現像剤の剤面の傾きが変化した場合でも、現像剤溢れやコート不良を防止できる。
【０１８３】
＜実施例５＞
図１８は実施例５の現像装置の斜視図である。
【０１８４】
実施例１〜４では、縦攪拌型の現像装置における本発明の利用例を説明したが、本発明は横攪拌型の現像装置でも利用できる。
【０１８５】
図１８に示すように、現像装置４ａは、現像容器２２が隔壁２７によって、水平方向に現像室２３と攪拌室２４とに分割されている。現像室２３には搬送スクリュー２５が配置されて、矢印Ｂ方向に現像剤を搬送しつつ現像スリーブ２８に供給する。攪拌室２４には搬送スクリュー２６が配置されて、矢印Ｃ方向に現像剤を搬送する。
【０１８６】
隔壁２７の長手方向の両端部に開口部１１、１２が形成され、開口部１１、１２を通じて現像室２３と攪拌室２４との間で現像剤が受け渡されることで、現像剤が現像容器２２内を循環する。
【０１８７】
攪拌室２４の矢印Ｃ方向の突き当たり面に排出部４０が形成され、搬送スクリュー２６の矢印Ｃ方向の末端部には現像剤を逆方向に押し戻す逆スパイラル部２６ａが形成されている。
【０１８８】
現像装置４ａでは、攪拌室２４における開口部１２の近傍で磁性キャリアを含む補給用現像剤が補給され、補給用現像剤の補給によって過剰になった現像剤が排出部４０から溢れ出して、循環する現像剤量が一定に維持される。
【０１８９】
実施例５の現像装置４ａにおいても、現像剤の流動性が低下すると、開口部４０を通じた正常な排出性能を発揮できなくなるため、強制排出モードを実行する。画像形成を中止して、現像スリーブ２８の回転を停止させ、搬送スクリュー２５、２６を画像形成時よりも高速で回転させることにより、逆スパイラル部２６ａを乗り越えて通常よりも多くの現像剤が排出部４０を通じて排出される。
【符号の説明】
【０１９０】
１ａ  感光ドラム（像担持体）、２ａ  帯電ローラ、３ａ  露光装置
４ａ  現像装置、５  中間転写ベルト、６ａ  一次転写ローラ
２２  現像容器、２３  現像室、２４  撹拌室
２５  搬送スクリュー（第１の搬送スクリュー部材）、２６  搬送スクリュー（第２の搬送スクリュー部材）
２８  現像スリーブ（現像剤担持体）、３０  補給口、４０  排出部
Ｔ  温度湿度センサ、Ｋ  トルク検出センサ、Ｚ  回転速度センサ
【図１】
2011048117.tif 000008
【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】
2011048117.tif 000015
【図９】
2011048117.tif 000016
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2011048117.tif 000020
【図１４】
2011048117.tif 000021
【図１５】
2011048117.tif 000022
【図１６】
2011048117.tif 000023
【図１７】
2011048117.tif 000024
【図１８】
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