(57)【要約】【課題】トナーの帯電量が常に適切な範囲に維持されるようにトナーとキャリアを撹拌、混合した現像剤を現像部に補給し、良好な画像が得られる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１は、トナーを収容するトナー補給部５０と、キャリアを収容するキャリア補給部６０と、トナー補給部５０から補給されるトナーと、キャリア補給部６０から補給されるキャリアとを撹拌、混合する補助撹拌部７０と、この補助撹拌部７０から補給される現像剤を収容し、現像剤を感光体１１に供給する現像部２と、補助撹拌部７０での撹拌を制御する撹拌制御部８０とを備える。撹拌制御部８０は、トナーとキャリアの補給量の比率に応じて、補助撹拌部７０での撹拌時間を制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを収容するトナー補給部と、キャリアを収容するキャリア補給部と、前記トナー補給部から補給されるトナーと、前記キャリア補給部から補給されるキャリアとを撹拌、混合する補助撹拌部と、前記補助撹拌部から補給される現像剤を収容し、トナーを像担持体に供給する現像部と、前記補助撹拌部での撹拌を制御する撹拌制御部とを備える画像形成装置において、
前記撹拌制御部は、トナーとキャリアの補給量の比率に応じて、前記補助撹拌部での撹拌時間を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像部の稼働時間を検知する第１検知部と、装置から出力される画像の画像面積率を検知する第２検知部と、装置内の温度及び湿度を検知する第３検知部とを備え、前記撹拌制御部は、前記第１〜第３検知部の検知結果に基づいて前記キャリア補給部から補給されるキャリア量を算出す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】
キャリアの補給量は、前記現像部に収容されるキャリアのトナーを帯電させる能力に基づいて算出され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】
キャリアのトナーを帯電させる能力は、前記現像部に収容されるトナーに対するキャリアの重量比率Ｔ／Ｃと、トナー単位重量当りの帯電量Ｑ／Ｍとの積Ｔ／Ｃ・Ｑ／Ｍで表されることを特徴とする請求項３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、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤が収容されるとともに新しいキャリアが適宜に補給される現像部を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を収容した現像部に、適宜に新しいキャリアを補給し、余剰となった現像剤を現像部外に排出する技術が知られている。
【０００３】
具体的には、２成分現像剤を用いる現像部は、現像部内におけるトナー消費に応じて、補給部から現像部内にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像部内の現像剤とともに、搬送スクリュー等の撹拌部材によって撹拌、混合される。撹拌・混合された現像剤は現像ローラに供給される。そして、現像ローラに担持された現像剤は適量に規制された後に、その現像剤中のトナーが感光体に供給され、感光体上の潜像がトナー像に現像される。
【０００４】
この現像工程において、現像部内に収容された現像剤中のキャリアは消費されることなく現像部内に残る。このために、現像部内のキャリアが長期間に亘って撹拌、混合されることで、キャリアの表面にトナーの成分や添加剤が付着してキャリアの帯電能力が低下する。このようにキャリアの帯電能力が低下すると、現像剤の現像特性が不安定になり、印字する画質が低下する。
【０００５】
このキャリアの経時劣化による出力画像の画質低下を防止するために、現像部内に新しいキャリアを適宜に補給するとともに、現像部内に収容された２成分現像剤の一部を適宜に現像部外に排出している。これによって、現像部内の劣化キャリアを減じて、現像部内に適正な量のキャリアを収容し、キャリアの帯電能力を維持することができる。
【０００６】
しかしながら、新しく補給されたキャリアは、現像部内に従前から存在するキャリアに対して帯電容量が大きいため、現像部内で帯電したトナーを引き付け、キャリアの劣化が進行し易く、また、新しいキャリアによってトナーが過帯電して画像かぶりが発生するといった問題があった。
【０００７】
そこで、特許文献１では、トナーを収容するトナー補給容器、キャリアを収容するキャリア補給容器、及び補助撹拌容器を設けている。補助撹拌容器は、撹拌搬送スパイラルを備えており、トナー補給容器から補給されるトナーと、キャリア補給容器から補給されるキャリアを撹拌搬送スパイラルによって撹拌、混合する。そして、撹拌、混合された現像剤が補助撹拌容器から現像部に補給される。このように、補助撹拌容器内で新たなトナー及びキャリアを撹拌、混合することで、予めトナーを帯電させているので、現像部内で現像剤の帯電特性を安定させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２６８７８３号公報（段落［００４５］〜［００４８］、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
通常、現像部における現像剤の撹拌時間やその他現像部の条件変動によって、現像部内のキャリアの経時劣化する程度は変化する。しかしながら、上述した先行技術では、それらの条件変動に係わらず、常に一定のタイミングで、トナー及びキャリアを補助撹拌容器内に補給し更に撹拌、混合して、現像剤を現像部に補給していた。このように、キャリアの経時劣化に係わらずに、補助撹拌容器内の撹拌時間を一定にしていると、適切な帯電特性が得られないという不都合があった。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、トナーの帯電量が常に適切な範囲に維持されるようにトナーとキャリアを撹拌、混合した現像剤を現像部に補給し、良好な画像が得られる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】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、トナーを収容するトナー補給部と、キャリアを収容するキャリア補給部と、前記トナー補給部から補給されるトナーと、前記キャリア補給部から補給されるキャリアとを撹拌、混合する補助撹拌部と、前記補助撹拌部から補給される現像剤を収容し、トナーを像担持体に供給する現像部と、前記補助撹拌部での撹拌を制御する撹拌制御部とを備える画像形成装置において、前記撹拌制御部は、トナーとキャリアの補給量の比率に応じて、前記補助撹拌部での撹拌時間を制御することを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、補助撹拌部内で新たなトナー及びキャリアを撹拌、混合するときに、トナーに対するキャリアの割合に応じて撹拌時間を変えることで、キャリアによるトナーの帯電量が常に適切な範囲に維持される。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明では、前記現像部の稼働時間を検知する第１検知部と、装置から出力される画像の画像面積率を検知する第２検知部と、装置内の温度及び湿度を検知する第３検知部とを備え、前記撹拌制御部は、前記第１〜第３検知部の検知結果に基づいて前記キャリア補給部から補給するキャリア量を算出することを特徴としている。この構成によれば、現像部の稼働時間とともに印字する画像面積率、及び装置内の温度及び湿度に基づいて、キャリアの補給量を算出するので、現像部内に補給する新しいキャリア量が適切なものとなる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明では、キャリアの補給量は、前記現像部に収容されるキャリアのトナーを帯電させる能力に基づいて算出されることを特徴としている。この構成によれば、現像部内のキャリアが長期間に亘って撹拌、混合されると、キャリアの帯電能力が低下するが、低下した帯電能力に基づいてキャリアの補給量を算出するので、現像部内に補給する新しいキャリアの補給量が適切なものとなる。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明では、キャリアのトナーを帯電させる能力は、前記現像部に収容されるトナーに対するキャリアの重量比率Ｔ／Ｃと、トナー単位重量当りの帯電量Ｑ／Ｍとの積Ｔ／Ｃ・Ｑ／Ｍで表されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、補助撹拌部内で新たなトナー及びキャリアを撹拌、混合するときに、トナーに対するキャリアの割合に応じて撹拌時間を変えることで、キャリアによるトナーの帯電量が常に適切な範囲に維持されるので、画像かぶり等のない良好な画像を得ることができる。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明によれば、現像部の稼働時間とともに印字する画像面積率、及び装置内の温度及び湿度に基づいてキャリアの補給量を算出すると、現像部内に補給する新しいキャリアの補給量が適切なものとなるので、キャリアの補給量に無駄がなく、経済性及び環境性を高めることができる。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明によれば、現像部内のキャリアが長期間に亘って撹拌、混合されると、キャリアの帯電能力が低下するが、低下した帯電能力基づいてキャリアの補給量を算出するので、現像部内に補給する新しいキャリアの補給量が適切なものとなる。従って、キャリアの補給量に無駄がなくなるとともに、キャリアによるトナーの帯電量が適切なものとなり、良好な画像を得ることができる。
【００１９】
また、請求項４に記載の発明によれば、キャリアのトナーを帯電させる能力はＴ／Ｃ・Ｑ／Ｍで表されるので、キャリアによるトナーの帯電量が適切なものとなり、良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す平面図
【図２】本発明の実施形態に係る現像部を概略的に示す断面平面図
【図３】本発明の実施形態に係る現像部と補助撹拌部を模式的に示す図
【図４】本発明の実施形態に係る撹拌制御部における制御を示すフローチャート
【図５】本発明の実施形態に係る画像面積率と温湿度に対するトナー消費量を示す図
【図６】本発明の実施形態に係るトナー消費量に対するキャリアの帯電能力を示す図
【図７】本発明の実施形態に係るキャリアの帯電能力に対するキャリア補給量を示す図
【図８】本発明の実施形態に係る補助撹拌部の撹拌時間に対するトナー帯電量を示す図
【図９】本発明の実施形態に係る補助撹拌部の撹拌時間に対する画質の良否を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を概略的に示す平面図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンタであり、回転自在である感光体１１ａ〜１１ｄは、感光層を形成する感光材料として、有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられ、ブラック、イエロー、シアン、及びマゼンタの各色に対応させて配設される。各感光体１１ａ〜１１ｄの周囲に、現像部２ａ〜２ｄ、露光ユニット１２、帯電器１３ａ〜１３ｄ及びクリーニング装置１４ａ〜１４ｄが配設される。
【００２３】
現像部２ａ〜２ｄは、感光体１１ａ〜１１ｄの右方に夫々対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄにトナーを供給する。帯電器１３ａ〜１３ｄは、感光体回転方向に対し現像部２ａ〜２ｄの上流側であって感光体１１ａ〜１１ｄの表面に対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄ表面を一様に帯電させる。
【００２４】
露光ユニット１２は、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（図略）に入力された文字や絵柄などの画像データに基づいて、各感光体１１ａ〜１１ｄを走査露光するためのものであり、現像部２ａ〜２ｄの下方に設けられる。露光ユニット１２には、レーザ光源、ポリゴンミラーが設けられ、各感光体１１ａ〜１１ｄに対応して反射ミラー及びレンズが設けられる。レーザ光源から出射されたレーザ光が、ポリゴンミラー、反射ミラー及びレンズを介して、帯電器１３ａ〜１３ｄの感光体回転方向下流側から、各感光体１１ａ〜１１ｄの表面に照射される。照射されたレーザ光により、各感光体１１ａ〜１１ｄ表面には静電潜像が形成され、この静電潜像が各現像部２ａ〜２ｄによりトナー像に現像される。
【００２５】
無端状の中間転写ベルト１７は、テンションローラ６、駆動ローラ２５及び従動ローラ２７に張架されている。駆動ローラ２５は図示しないモータによって回転駆動され、中間転写ベルト１７は駆動ローラ２５の回転によって循環駆動させられる。
【００２６】
この中間転写ベルト１７に接触するように各感光体１１ａ〜１１ｄが中間転写ベルト１７の下方で搬送方向（図１の矢印方向）に沿って隣り合うように配列されている。各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄは、中間転写ベルト１７を挟んで各感光体１１ａ〜１１ｄと対向し、中間転写ベルト１７に圧接して１次転写部を形成する。この１次転写部において、中間転写ベルト１７の回転とともに所定のタイミングで各感光体１１ａ〜１１ｄのトナー像が中間転写ベルト１７に順次転写される。これにより、中間転写ベルト１７表面にはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたフルカラートナー像が形成される。
【００２７】
２次転写ローラ３４は、中間転写ベルト１７を挟んで駆動ローラ２５と対向し、中間転写ベルト１７に圧接して２次転写部を形成する。この２次転写部において、中間転写ベルト１７表面のトナー像が用紙Ｐに転写される。転写後に、ベルトクリーニング装置３１が中間転写ベルト１７に残存するトナーを清掃する。
【００２８】
画像形成装置１内の下方には、用紙Ｐを収納する給紙カセット３２が配設され、給紙カセット３２の右方には、手差しの用紙を供給するスタックトレイ３５が配設される。給紙カセット３２の左方には、給紙カセット３２から繰り出された用紙Ｐを中間転写ベルト１７の２次転写部に搬送する第１用紙搬送路３３が配設される。また、スタックトレイ３５の左方には、スタックトレイ３５から繰り出された用紙を２次転写部に搬送する第２用紙搬送路３６が配設される。更に、画像形成装置１の左上部には、画像が形成された用紙Ｐに対して定着処理を行なう定着部１８と、定着処理の行われた用紙を用紙排出部３７に搬送する第３用紙搬送路３９とが配設される。
【００２９】
給紙カセット３２は、装置の外部（図１の表面側）に引き出すことにより用紙の補充を可能にしたもので、収納されている用紙Ｐがピックアップローラ３３ｂ及び捌きローラ３３ａにより１枚ずつ第１用紙搬送路３３側に繰り出される。
【００３０】
第１用紙搬送路３３と第２用紙搬送路３６とはレジストローラ３３ｃの手前で合流しており、レジストローラ３３ｃにより、中間転写ベルト１７における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取って、用紙Ｐが２次転写部に搬送される。２次転写部に搬送された用紙Ｐは、バイアス電位が印加された２次転写ローラ３４によって、中間転写ベルト１７上のフルカラーのトナー像を２次転写され、定着部１８に搬送される。
【００３１】
定着部１８は、ヒータにより加熱される定着ベルトと、定着ベルトに内接する定着ローラと、定着ベルトを挟んで定着ローラに圧接して配設された加圧ローラ等とを備え、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱及び加圧することにより定着処理を行なう。用紙Ｐは、トナー像が定着部１８で定着された後、必要に応じて第４用紙搬送路４０で反転されて用紙の裏面にも２次転写ローラ３４でトナー像が２次転写され、定着部１８で定着される。トナー像が定着された用紙は第３用紙搬送路３９を通って、排出ローラ１９ａにより用紙排出部３７に排出される。
【００３２】
図２は、上述の画像形成装置１に用いられる現像部の構成を示す断面平面図である。なお、以下の説明では、図１に示す感光体１１ａに対応する現像部２ａの構成及び動作について説明するが、現像部２ｂ〜２ｄの構成及び動作については現像部２ａと同様であり、説明を省略し、また各色の現像部及び感光体を示すａ〜ｄの符号を省略する。
【００３３】
図２に示すように、現像部２は、現像ローラ２０と、磁気ローラ２１と、規制ブレード２４と、撹拌部材２３、及び現像容器２２等により構成されている。
【００３４】
現像容器２２は、現像部２の外郭を構成し、その下部で仕切り部２２ｂによって第１搬送路２２ｃと第２搬送路２２ｄに仕切られている。第１搬送路２２ｃ及び第２搬送路２２ｄには、磁性キャリアと非磁性のトナーからなる現像剤が収容される。また、第１搬送路２２ｃの上壁には現像剤搬入口２２ｇが設けられる。現像剤搬入口２２ｇは、後述する補助撹拌部（図略）から新たなトナー及びキャリアを第１搬送路２２ｃ内に補給するための開口である。更に、現像容器２２には、現像ローラ２０を感光体１１に向けて露出させる開口２２ａが形成されている。
【００３５】
現像ローラ２０は、感光体１１に対向し、一定の間隔を設けて感光体１１の右方に配設される。また、現像ローラ２０は、感光体１１に接近した対向位置において、感光体１１にトナーを供給する現像領域Ｄを形成している。磁気ローラ２１は、一定の間隔を設けて現像ローラ２０に対向し、現像ローラ２０の右斜め下方に配設される。また、磁気ローラ２１は、現像ローラ２０に接近した対向位置において、現像ローラ２０にトナーを供給する。撹拌部材２３は磁気ローラ２１の略下方に配設される。また、規制ブレード２４は磁気ローラ２１の左斜め下方にて現像容器２２に固定保持されている。
【００３６】
撹拌部材２３は、第１スパイラル２３ａと第２スパイラル２３ｂの２本で構成される。第２スパイラル２３ｂが磁気ローラ２１の下方で、第２搬送路２２ｄ内に設けられ、第１スパイラル２３ａが第２スパイラル２３ｂの右方に隣接して、第１搬送路２２ｃ内に設けられる。
【００３７】
第１及び第２スパイラル２３ａ、２３ｂは現像剤を撹拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーはキャリアに保持される。また、第１搬送路２２ｃと第２搬送路２２ｄを仕切る仕切り部２２ｂの長手方向（図２の表裏面方向）の両端部分には、連通部（図略）が設けられており、第１スパイラル２３ａが回転すると、帯電した現像剤が仕切り部２２ｂに設けた一方の連通部を介して第１搬送路２２ｃから第２搬送路２２ｄに搬送され、現像剤が第１及び第２搬送路２２ｃ、２２ｄ内を循環する。そして、第２スパイラル２３ｂから磁気ローラ２１に現像剤が供給される。
【００３８】
磁気ローラ２１は、ローラ軸２１ａと磁極部材Ｍ及び磁気スリーブ２１ｂを備え、撹拌部材２３により供給された現像剤を担持し、担持した現像剤からトナーのみを現像ローラ２０に供給するものである。磁極部材Ｍは、断面扇形に形成された外周部の極性の異なる複数の磁石が交互に配設され、ローラ軸２１ａに接着等により固着される。ローラ軸２１ａは、磁気スリーブ２１ｂ内で、磁極部材Ｍと磁気スリーブ２１ｂの間に所定の間隔を設けて、現像容器２２に回転不能に支持される。磁気スリーブ２１ｂは、図示しないモータと歯車からなる駆動機構により、現像ローラ２０と同方向（図２の時計回り方向）に回転し、また直流電圧５６ａに交流電圧５６ｂを重畳したバイアス５６を印加される。磁気スリーブ２１ｂ表面において、帯電した現像剤は磁極部材Ｍの磁力によって磁気ブラシを形成して担持され、磁気ブラシは規制ブレード２４によって所定の高さに調節される。
【００３９】
磁気ブラシは、磁極部材Ｍによって磁気スリーブ２１ｂ表面に担持されて搬送され、現像ローラ２０に接触すると、磁気ブラシのトナーのみが、磁気スリーブ２１ｂに印加されたバイアス５６に応じて、現像ローラ２０に供給される。
【００４０】
現像ローラ２０は、固定軸２０ａと、磁極部材２０ｂと、非磁性の金属材料で円筒状に形成される現像スリーブ２０ｃ等により構成されている。
【００４１】
固定軸２０ａは現像容器２２に回転不能に支持される。この固定軸２０ａには、現像スリーブ２０ｃが回転自在に保持され、更に、磁石よりなる磁極部材２０ｂが磁気ローラ２１と対向する位置に現像スリーブ２０ｃと所定の間隔を設けて、接着等により固着される。現像スリーブ２０ｃは、図示しないモータと歯車からなる駆動機構により、図２の矢印方向（時計回り方向）に回転させられる。また、現像スリーブ２０ｃには、直流電圧５５ａに交流電圧５５ｂを重畳した現像バイアス５５が印加される。
【００４２】
現像バイアス５５を印加された現像スリーブ２０ｃが図２の時計回り方向に回転すると、現像領域Ｄにおいて、現像バイアス電位と感光体１１の露光部位の電位との電位差により、現像スリーブ２０ｃ表面に担持されたトナーが感光体１１に飛翔する。飛翔したトナーは矢印Ａ方向に回転する感光体１１上の露光部位に順次付着し、感光体１１上の静電潜像が現像される。
【００４３】
次に、補助撹拌部について図３を用いて説明する。図３は現像部の要部と補助撹拌部とを模式的に示す図である。
【００４４】
前述のように、現像部２は、トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像容器２２を備え、現像容器２２の内壁部には、現像容器２２内のトナーの量を検知するトナーセンサ４６が設けられている。トナーセンサ４６として透磁率センサが用いられ、現像剤中のトナー濃度が検知される。現像容器２２の上方には、トナー補給部５０、キャリア補給部６０、及び補助撹拌部７０が配設される。現像容器２２のすぐ上方に補助撹拌部７０が配置され、さらにその上方にトナー補給部５０とキャリア補給部６０とが、並べて配置される。
【００４５】
トナー補給部５０は、トナーを収容するトナー補給容器５１と、トナー補給容器５１の底部に形成され、トナーを補助撹拌部７０に補給するトナー補給口５２と、トナーをトナー補給口５２に搬送する撹拌搬送部材５３を備えるとともに、トナー補給容器５１内には、図示しない撹拌羽根を備える。パドル状の撹拌羽根の回転によって、トナー補給容器５１内のトナーが撹拌される。
【００４６】
撹拌搬送部材５３は、現像容器２２内の第１及び第２スパイラル２３と同様に軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成され、トナー補給口５２の近傍に配置される。撹拌搬送部材５３が回転すると、トナーが撹拌されながらトナー補給口５２に向かって搬送され、そして、トナー補給口５２から図２の破線に示すように補助撹拌部７０に補給される。従って、撹拌搬送部材５３が回転している時間に応じて、補助撹拌部７０に補給されるトナー量が変化する。
【００４７】
キャリア補給部６０は、キャリアを収容するキャリア補給容器６１と、キャリア補給容器６１の底部に形成され、キャリアを補助撹拌部７０に補給するキャリア補給口６２と、キャリアをキャリア補給口６２に搬送する撹拌搬送部材６３を備えるとともに、キャリア補給容器６１内には、図示しない撹拌羽根を備える。パドル状の撹拌羽根の回転によって、キャリア補給容器６１内のキャリアが撹拌される。
【００４８】
撹拌搬送部材６３は、トナー補給部５０内の撹拌搬送部材５３と同様に軸方向に一定のピッチで且つ撹拌搬送部材５３と逆位相で螺旋状に形成され、キャリア補給口６２の近傍に配置される。撹拌搬送部材６３が回転すると、キャリアが撹拌されながらキャリア補給口６２に向かって搬送され、そして、キャリア補給口６２から図２の破線に示すように補助撹拌部７０に補給される。従って、撹拌搬送部材６３が回転している時間に応じて、補助撹拌部７０に補給されるキャリア量が変化する。
【００４９】
補助撹拌部７０は、トナー補給口５２から補給されるトナーと、キャリア補給口６２から補給されるキャリアを収容する補助撹拌容器７１と、補助撹拌容器７１の底部に形成され、トナーまたは現像剤（トナーとキャリア）を現像容器２２に補給する現像剤補給口７２と、トナーまたは現像剤を現像剤補給口７２に搬送する撹拌搬送部材７３とを備える。
【００５０】
撹拌搬送部材７３は、キャリア補給部６０内の撹拌搬送部材６３と同様に軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成され、現像剤補給口７２の近傍にまで延びて長手方向に配置される。撹拌搬送部材７３が回転すると、トナーまたは現像剤が撹拌、混合されながら現像剤補給口７２に向かって搬送され、そして、現像剤補給口７２から図２の破線に示すように現像剤搬入口２２ｇ（図２参照）を介して現像容器２２内に補給される。
【００５１】
通常の印刷時には、現像容器２２のトナーセンサ４６からの情報に基づいて、トナー補給部５０及び補助撹拌部７０の各撹拌搬送部材５３、７３の回転駆動が制御される。つまり、トナーセンサ４６からの出力が所定レベル以下であれば、現像容器２２内のトナーが消費され少なくなっているので、トナー補給部５０の撹拌搬送部材５３が回転駆動して、トナー補給口５２からトナーが補助撹拌容器７１内に搬送される。所定量のトナーが搬送されると、撹拌搬送部材５３の回転が停止する。そして、補助撹拌容器７１内のトナーが撹拌搬送部材７３の回転駆動によって撹拌され、撹拌されたトナーが現像剤補給口７２から現像容器２２内に補給される。
【００５２】
上記ようにトナー補給量の調整は、撹拌搬送部材５３の回転時間を制御することによっておこなわれるが、この制御は撹拌制御部８０によって行われる。撹拌制御部８０は、トナー補給量の調整の他に、現像ローラ２０の回転駆動時間、温湿度検知部８５の検知結果等の情報に基づいて、現像剤の補給量の調整とキャリアの帯電能力の調整を行っている。
【００５３】
現像部２への現像剤の補給、及び補助撹拌部７０でのキャリアの帯電能力の調整について、図３とともに図４〜図７を用いて詳しく説明する。図４は撹拌制御部における制御を示すフローチャートであり、図５は現像部における画像面積率と温湿度に対するトナー消費量を示す図であり、図６は現像部におけるトナー消費量に対するキャリアの帯電能力を示す図であり、図７はキャリアの帯電能力に対するキャリア補給量を示す図であり、図８は補助撹拌部の撹拌時間に対するトナー帯電量を示す図である。
【００５４】
図４に示す制御フローによって、補助撹拌部７０から現像部２への現像剤の補給と、キャリアの帯電能力の調整がおこなわれる。まず、現像部２への現像剤補給量の調整のために、ステップ１で図５のグラフを参照して現像部２のトナー消費量を算出する。
【００５５】
図５は、グラフの横軸に画像面積率（単位は％）をとり、縦軸に現像部２のトナー消費量（ｍｇ／分）をとり、各画像面積率における温湿度の変化に伴うトナー消費量を示すグラフである。尚、画像面積率は用紙等の記録媒体の全面積に対する画像部の比率である。また、温度は１５℃〜２７度、湿度は１８％〜４３％の範囲で変化している。
【００５６】
図５に示すように、画像面積率が大きくなり、また、温湿度が上昇すると、単位時間における現像部２のトナー消費量は増加する。この画像面積率と温湿度に対するトナー消費量の相関関係は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる記憶部８７（図３参照）に記憶されている。
【００５７】
撹拌制御部８０は、温度計と湿度計からなる温湿度検知部８５から装置内の温度と湿度を検知し、また、印字する原稿の画素数を測定し、印字するときの倍率を該画素数に乗じて画像面積率を求める。更に、撹拌制御部８０は、現像部２の現像ローラ２０を駆動する駆動モータの初期印字からの通電時間を検知する。そして、撹拌制御部８０は、検知した画像面積率、温湿度、駆動モータの通電時間、及び図４のトナー消費量の相関関係に基づいて、初期印字から所定印字枚数時までを積算したトナー消費量を算出する（ステップ１）。尚、画像面積率及び現像ローラ２０用駆動モータの通電時間を夫々検知する検知部材を撹拌制御部８０とは別に設けて、各検知部材から撹拌制御部８０に検知した情報を入力するように構成してもよい。
【００５８】
次に、ステップ２で上記ように積算したトナー消費量から現像部２におけるキャリアの劣化の程度を予測する。
【００５９】
例えば、図６のトナー消費量に対するＴ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値を示すグラフから現像部２でのキャリアの劣化の程度を割り出す。Ｔ／Ｃ・Ｑ／Ｍはキャリアの帯電能力を評価する指標となるものであり、トナー消費量が増加したときのＴ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値は、トナー消費の初期のＴ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値から低下しており、この低下量がキャリアの経時劣化となる。尚、Ｔ、Ｍはトナー重量、Ｃはキャリア重量、Ｑはトナーの帯電量であり、Ｔ／Ｃはキャリアに対するトナー重量比率（単位は％）であり、Ｑ／Ｍはトナー単位重量当りの帯電量（単位はμＣ／ｇ）を示している。従って、Ｔ、Ｍはともにトナー重量であるので、Ｔ／Ｃ・Ｑ／Ｍ（Ｔ／ＣとＱ／Ｍの積）は、Ｑ／Ｃと同等となり、Ｔ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値はキャリア単位重量当りのトナー帯電量、つまりキャリアのトナーを帯電させる能力となる。Ｔ／Ｃ及びＱ／Ｍの各値は事前に実験的に決定される数値である。
【００６０】
Ｔ／Ｃ及びＱ／Ｍの測定については、現像部２のトナーとキャリアの混合した現像剤の重量を電子天秤で測定し、その後、帯電量測定装置（トレックジャパン（株）製）によって、トナーとキャリアを分離するとともにトナー帯電量（Ｑ）を測定する。分離したキャリアから、電子天秤でキャリアの重量（Ｃ）を測定し、現像剤の重量との差分からトナー重量（Ｔ、Ｍ）を得る。測定したトナー重量（Ｔ、Ｍ）とキャリア重量（Ｃ）からＴ／Ｃを算出し、また、トナー帯電量（Ｑ）とトナー重量（Ｔ、Ｍ）からＱ／Ｍを算出する。
【００６１】
図６は、Ｔ／Ｃが１２％である場合のＴ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値を示している。上記の測定によれば、印字の初期（トナー消費の初期）ではＴ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値は略２００であり、トナー消費量が増えると、キャリアが劣化してＴ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値が低下する。このトナー消費量に対するＴ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値の相関関係を記憶部８７に記憶しておく。同様に、他のＴ／Ｃ値においてもＴ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値を測定して、トナー消費量に対するＴ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値の相関関係を記憶部８７に記憶しておく。
【００６２】
撹拌制御部８０は、ステップ１で算出した積算トナー消費量と、Ｔ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値の相関関係（図６参照）から所定印字枚数時のＴ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値（キャリアのトナー帯電能力）を算出する（ステップ２）。
【００６３】
記憶部８７には、Ｔ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値と画質の良否との関係を記憶させておく。Ｔ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値と画質の相関を事前に測定し、許容できる画質に基づいてＴ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値の閾値を決めておき、例えば、許容画質が得られる閾値をトナー消費の初期のＴ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値に近い領域（Ｔ／Ｃ・Ｑ／Ｍ＞１８０）とする。
【００６４】
また、記憶部８７には、Ｔ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値とキャリア補給量の相関関係が図７に示すキャリア補給テーブルによって記憶されている。図７は、積算トナー消費量が２０００ｇであるときの、Ｔ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値と、許容画質を得る閾値を越えるために必要なキャリア補給量を示している。Ｔ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値が小さい場合にはキャリアの補給量を増やすことになる。他の積算トナー消費量に対しても、Ｔ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値とキャリア補給量の相関関係を示すキャリア補給テーブルが記憶部８７に記憶されている。
【００６５】
撹拌制御部８０は、積算トナー消費量に応じたキャリア補給テーブルを選定し、そのキャリア補給テーブルからステップ２で算出したＴ／Ｃ・Ｑ／Ｍ値に対するキャリア補給量を算出する（ステップ３）
【００６６】
ステップ４では、算出したキャリア補給量と現像部２のＴ／Ｃ値とに基づいてトナーの補給量が算出される。
【００６７】
ステップ５では、上記で算出したトナーをトナー補給部５０（図３参照）から補助撹拌部７０に補給するために、撹拌搬送部材５３が補給トナー量に応じた時間だけ回転駆動させられる。また、上記で算出したキャリアをキャリア補給部６０から補助撹拌部７０に補給するために、撹拌搬送部材６３が補給トナー量に応じた時間だけ回転駆動させられる。尚、トナー及びキャリアの補給量を調整するために、パルスモータによって撹拌搬送部材５３、６３を回転させて、補給量に応じてパルスモータの回転量を制御しても良い。
【００６８】
次に、ステップ６では、補助撹拌部７０でトナーとキャリアからなる現像剤を撹拌、混合する時間が調整される。撹拌、混合するときに、トナーに対するキャリアの比率に応じて撹拌時間を調整することで、新たに補給されるキャリアによるトナーの帯電量が適切な範囲に維持される。例えば図８に示すように、グラフの横軸に撹拌時間（単位は秒）をとり、縦軸にＱ／Ｍ（トナー単位重量当りの帯電量）をとり、各Ｔ／Ｃ値における現像剤１０ｇに対する撹拌時間を見てみると、Ｔ／Ｃ値が小さい（トナーに対するキャリアの重量比率が大きい）場合には、Ｑ／Ｍ値の上昇カーブが急であるが、Ｑ／Ｍ値が飽和するのに撹拌時間を多くとる必要がある。また、Ｔ／Ｃ値が大きい（トナーに対するキャリアの重量比率が小さい）場合には、Ｑ／Ｍ値が上昇するカーブは当初から緩やかで、Ｑ／Ｍが飽和するのに撹拌時間が少なくて済む。尚、Ｑ／Ｍ値が飽和すると、トナーとキャリアが十分に撹拌、分散されており、キャリアの帯電容量が低くなっている。
【００６９】
従って、Ｔ／Ｃ値が小さい場合には、補助撹拌部７０の撹拌搬送部材７３による撹拌時間を長くして、Ｔ／Ｃ値が大きくなるにつれて、撹拌搬送部材７３による撹拌時間を短くしていき、キャリアによるトナーの帯電量を適切な範囲にする。
【００７０】
記憶部８７には、現像剤の単位重量当りにおけるＴ／Ｃ値と撹拌搬送部材７３の回転時間との相関関係が記憶されている。
【００７１】
撹拌制御部８０は、補助撹拌部７０内の現像剤のＴ／Ｃ値と撹拌する現像剤量とに基づいて、撹拌時間を算出し、撹拌搬送部材７３をその撹拌時間だけ回転駆動させる。撹拌、混合が完了すると、現像剤は補助撹拌部７０から現像部２に補給される（ステップ６）。
【００７２】
図９は、ステップ６に基づいて撹拌した現像剤を用いて、印字した時の画質の良否を評価した図である。図９の画質評価に用いる現像部２の現像容器２２内のトナーは着色剤、電荷制御剤およびワックス等の添加剤をバインダー樹脂中に分散させた粒径が６〜１２μｍの微粉体であり、キャリアは磁鉄鉱（Ｆｅ3Ｏ4）等の粒径が６０〜２００μｍの磁性粒子であり、トナーを帯電させるために使用される。現像容器２２内には現像剤が３１０ｇ収容される。補助撹拌部７０のトナーは現像容器２２のトナーと同じものであり、キャリアもまた現像容器２２と同じキャリアを使用し、補助撹拌部７０内には現像剤が３０ｇ収容される。補助撹拌部７０内で所定の時間だけ現像剤を撹拌、混合した後、その現像剤を現像部２に補給し、印字を行なった。
【００７３】
上記の構成において、現像部２内及び補助撹拌部７３内の現像剤のＴ／Ｃ値を所定の値とし、撹拌搬送部材７３の回転時間をＴ／Ｃ値に応じて変化させ、所定の時間（図９の撹拌時間）だけ撹拌、混合した現像剤を現像部２に補給して印字をおこなった。画質の評価は、画像かぶりの発生が実用上問題のない範囲であった場合を○とし、画像かぶりが顕著に発生した場合を×とした。この結果、現像剤のＴ／Ｃ値に係わらず、撹拌時間が長くなると良好な画質が得られた。これは、撹拌時間の延長によりトナーの帯電量が画像かぶりの発生しない適切な範囲に維持されたためである。
【００７４】
なお、現像剤のＴ／Ｃ値が大きい（１２％）場合には、撹拌時間が比較的短くても良好な画質（図９の○印）が得られ、現像剤のＴ／Ｃ値が小さくなる（９％以下）につれて、撹拌時間を長くした方が良好な画質が得られた。Ｔ／Ｃ値が大きいと、通常のトナーのみを補給する場合と同じように、補助撹拌部７３内で撹拌をそれほど行なわなくても問題とならない。一方、Ｔ／Ｃ値が小さいと、トナーに対するキャリアの割合が比較的多いため、十分な撹拌を行なわないと、トナーとキャリアのみが分離した状態で補給される場合がある。また、キャリアの割合が比較的多くなると、現像部２内に従前から存在するキャリアよりも帯電容量が比較的大きいキャリアが補給されやすく、現像部２内で帯電したトナーを引き付け、キャリアの劣化が進行し易く、更に、補給されたキャリアによってトナーが過帯電して画像かぶりが発生するといった問題が解決したことによる。
【００７５】
上記実施形態によれば、画像形成装置１は、トナーを収容するトナー補給部５０と、キャリアを収容するキャリア補給部６０と、トナー補給部５０から補給されるトナーと、キャリア補給部６０から補給されるキャリアとを撹拌、混合する補助撹拌部７０と、この補助撹拌部７０から補給される現像剤を収容し、トナーを感光体１１に供給する現像部２と、補助撹拌部７０での撹拌を制御する撹拌制御部８０とを備える。撹拌制御部８０は、トナーとキャリアの補給量の比率に応じて、補助撹拌部７０での撹拌時間を制御する。
【００７６】
この構成によると、補助撹拌部７０内で新たなトナー及びキャリアを撹拌、混合するときに、トナーに対するキャリアの割合に応じて撹拌時間を変えることで、キャリアによるトナーの帯電量が常に適切な範囲に維持されるので、画像かぶり等のない良好な画像を得ることができる。
【００７７】
また、上記実施形態によれば、撹拌制御部８０（第１検知部）は現像ローラ２０の回転駆動時間（現像部２の稼働時間）を検知し、また、撹拌制御部８０（第２検知部）は装置から出力される画像の画像面積率を検知する。画像形成装置１は、装置内の温度及び湿度を検知する温湿度検知部８５（第３検知部）を備える。そして、撹拌制御部８０は、検知した現像部２の稼働時間とともに画像面積率と温度及び湿度に基づいてキャリア補給部６０から補給するキャリア量を算出する。このようにキャリアの補給量を算出すると、現像部２内に補給する新しいキャリア量が適切なものとなるので、キャリアの補給量に無駄がなく、経済性及び環境性を高めることができる。
【００７８】
また、上記実施形態によれば、現像部２内のキャリアが長時間に亘って撹拌、混合されると、キャリアの帯電能力が低下するが、低下した帯電能力に基づいてキャリアの補給量を算出するので、現像部２内に補給する新しいキャリアの補給量が適切なものとなる。従って、キャリアの補給量に無駄がなくなるとともに、キャリアによるトナーの帯電量が適切なものとなり、良好な画像を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に利用することができ、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤が収容されるとともに新しいキャリアが適宜に補給される現像部を備えた画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１    画像形成装置
２、２ａ〜２ｄ    現像部
１１、１１ａ〜１１ｄ    感光体
２０    現像ローラ
２１    磁気ローラ
２２    現像容器
２２ｂ    仕切り部
２２ｃ    第１搬送路
２２ｄ    第２搬送路
２２ｇ    現像剤搬入口
２３    撹拌部材
２３ａ    第１スパイラル
２３ｂ    第２スパイラル
４６    トナーセンサ
５０    トナー補給部
５１    トナー補給容器
５２    トナー補給口
５３、６３、７３    撹拌搬送部材
６０    キャリア補給部
６１    キャリア補給容器
６２    キャリア補給口
７０    補助撹拌部
７１    補助撹拌容器
７２    現像剤補給口
８０    撹拌制御部（第１検知部、第２検知部）
８５    温湿度検知部（第３検知部）
８７    記憶部
【図１】
2011128526.tif 000003
【図２】
2011128526.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011128526.tif 000008
【図７】
2011128526.tif 000009
【図８】
2011128526.tif 000010
【図９】
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