(57)【要約】【課題】  最適な量の新しいキャリアが無駄なく現像部に補給される、経済性及び環境性の高い、トリクル現像方式を用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】  現像剤Ｇが収容されるとともに像担持体２１上に形成される潜像を現像する現像部２３と、現像部２３内に新たにキャリアＣを補給する補給手段４７と、を備える。そして、画像面積率に対する検出結果と、トナー消費量に対する検出結果と、現像部の稼働時間に対する検出結果と、１ジョブ当たりの出力画像の枚数に対する検出結果と、のうち少なくとも２つの検出結果に基いて、キャリアＣの補給量を可変する。【選択図】        図２
2007047711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとからなる現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、
前記現像部内に新たにキャリアを補給する補給手段と、
前記補給手段によって補給するキャリアの補給量を可変する可変手段と、
装置から出力される画像の画像面積率を直接的又は間接的に検出する検出手段と、
前記現像部で消費されるトナーの消費量を直接的又は間接的に検出する第２検出手段と、
前記現像部の稼働時間を直接的又は間接的に検出する第３検出手段と、
装置の稼動が間欠されずに連続的に出力される画像の枚数を直接的又は間接的に検出する第４検出手段と、を備え、
前記可変手段は、前記検出手段、前記第２検出手段、前記第３検出手段、前記第４検出手段のうち少なくとも２つで検出された検出結果に基いて前記キャリアの補給量を可変することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記可変手段は、前記第２検出手段で検出された検出結果に基いて前記キャリアの補給量の基準値を定め、前記第４検出手段で検出された検出結果に基いて前記基準値を補正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】
前記可変手段は、前記第４検出手段で検出された画像枚数が１０枚以下であるときに、前記基準値よりも大きくなるように前記補給量を補正することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記可変手段は、前記第３検出手段で検出された検出結果に基いて前記キャリアの補給量の基準値を定め、前記検出手段で検出された検出結果に基いて前記基準値を補正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５】
前記可変手段は、前記検出手段で検出された画像面積率が所定値を超えたときに、前記基準値よりも大きくなるように前記補給量を補正することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記画像面積率の所定値は、１０％であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
トナーとキャリアとからなる現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、
前記現像部内に新たにキャリアを補給する補給手段と、
前記補給手段によって補給するキャリアの補給量を可変する可変手段と、
装置から出力される画像の画像面積率を直接的又は間接的に検出する検出手段と、を備え、
前記可変手段は、前記検出手段で検出された検出結果と、予め設定された単数又は複数の画像面積率の閾値と、を対比して前記キャリアの補給量を段階的に可変することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記可変手段は、段階的に可変する前記補給量の可変量が均一にならないように制御することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記可変手段は、前記検出結果が前記複数の閾値のうち上限閾値以上になったときに前記キャリアの補給量を固定値にすることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記上限閾値は、１０〜１５％の画像面積率の範囲に設定されたことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記可変手段は、前記検出結果が前記複数の閾値のうち下限閾値未満になったときに前記キャリアの補給量をゼロにすることを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記検出手段で検出された検出結果は、装置から出力される所定枚数の画像の画像面積率を平均化したものであることを特徴とする請求項７〜請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記現像部を複数備え、
前記閾値は、前記複数の現像部ごとに設定されることを特徴とする請求項７〜請求項１２のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記現像部内に収容された前記現像剤の一部を排出する排出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記補給手段は、キャリアとともにトナーを前記現像部内に新たに補給することを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記可変手段は、前記補給手段の稼動時間又は稼動回数を可変して前記キャリアの補給量を可変することを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記検出手段は、原稿の画素数を測定してその画素数に当該原稿の倍率を乗じて前記画像面積率を求めることを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記検出手段は、原稿読込部が読み込んだ原稿の画素数に基いて前記画像面積率を求めることを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記検出手段は、通信回路を介して受信された原稿データに基いて前記画像面積率を求めることを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記検出手段は、書込み部によって前記像担持体上に形成される前記潜像の画素数に基いて前記画像面積率を求めることを特徴とする請求項１〜請求項１６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】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた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】
従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた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（添加剤等を添加する場合も含むものとする。）を収容した現像部に、適宜に新しいキャリアを補給する技術（これをトリクル現像方式という。）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
２成分現像剤を用いた現像部は、現像部内におけるトナー消費に応じて、現像部の一部に設けられたトナー補給口から現像部内に適宜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、その一部が現像ローラに供給される。現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレード（現像剤規制部材）によって適量に規制された後に、その現像剤中のトナーが感光体ドラム（像担持体）との対向位置で感光体ドラム上の潜像に付着する。
【０００４】
このように、通常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ために、キャリアに経時劣化が生じてしまう。詳しくは、キャリアが現像部内で長時間かけて撹拌・混合されることでキャリアのコーティング層が磨耗又は剥離してキャリアの帯電能力が低下する「膜削れ現象」や、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「スペント現象」が生じてしまう。
【０００５】
トリクル現像方式は、このような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のものである。すなわち、現像部内に新しいキャリア（又は新しい２成分現像剤）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することで、現像部内の劣化キャリアを減じて現像部内に収容されたキャリアの量と帯電能力とを維持するものである。
このようなトリクル現像方式を用いた画像形成装置は、キャリアの経時劣化が生じるごとに現像部やキャリアを新品のものに交換する必要のある装置に比べて、経時においても出力画像の画質が安定化することになる。
【０００６】
一方、特許文献２等には、トリクル現像方式を用いた画像形成装置であって、現像部で消費されるトナーの消費量に応じて、現像部に補給する新品キャリアの補給量を調整する技術が開示されている。詳しくは、上述のトナー消費量を代用して出力画像の画像面積比率を検出して、検出した画像面積比率が大きい場合には、その大きさに応じてキャリア補給量も比例的に増加させる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−９０９９１号公報
【特許文献２】特開平９−２０４１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来のトリクル現像方式を用いた画像形成装置は、必要量を超えて新品キャリアが現像部に過剰に補給される場合があって無駄が多かった。
すなわち、現像部内に収容されたキャリアが経時劣化する程度は、現像部におけるトナー消費量の変動やその他の条件変動によって、変化する。しかし、従来の画像形成装置は、それらの条件変動に係わらず、常に一定の補給量とタイミングで新品キャリアを現像部に補給していた。したがって、新品キャリアが現像部に過剰に補給される場合があった。
【０００９】
一方、上述の特許文献２等の技術は、出力画像の画像面積率の大小に応じて、現像部に補給する新品キャリアの補給量を比例的に増減するものである。しかし、現像部内に収容されたキャリアが経時劣化する程度と、出力画像の画像面積率と、には完全な比例関係が成立しないために、新品キャリアが現像部に過剰に補給される場合があった。
【００１０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、最適な量の新しいキャリアが無駄なく現像部に補給される、経済性及び環境性の高い、トリクル現像方式を用いた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】
この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、トナーとキャリアとからなる現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、前記現像部内に新たにキャリアを補給する補給手段と、前記補給手段によって補給するキャリアの補給量を可変する可変手段と、装置から出力される画像の画像面積率を直接的又は間接的に検出する検出手段と、前記現像部で消費されるトナーの消費量を直接的又は間接的に検出する第２検出手段と、前記現像部の稼働時間を直接的又は間接的に検出する第３検出手段と、装置の稼動が間欠されずに連続的に出力される画像の枚数を直接的又は間接的に検出する第４検出手段と、を備え、前記可変手段は、前記検出手段、前記第２検出手段、前記第３検出手段、前記第４検出手段のうち少なくとも２つで検出された検出結果に基いて前記キャリアの補給量を可変するものである。
【００１２】
また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記可変手段は、前記第２検出手段で検出された検出結果に基いて前記キャリアの補給量の基準値を定め、前記第４検出手段で検出された検出結果に基いて前記基準値を補正するものである。
【００１３】
また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項２に記載の発明において、前記可変手段は、前記第４検出手段で検出された画像枚数が１０枚以下であるときに、前記基準値よりも大きくなるように前記補給量を補正するものである。
【００１４】
また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記可変手段は、前記第３検出手段で検出された検出結果に基いて前記キャリアの補給量の基準値を定め、前記検出手段で検出された検出結果に基いて前記基準値を補正するものである。
【００１５】
また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項４に記載の発明において、前記可変手段は、前記検出手段で検出された画像面積率が所定値を超えたときに、前記基準値よりも大きくなるように前記補給量を補正するものである。
【００１６】
また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項５に記載の発明において、前記画像面積率の所定値を、１０％としたものである。
【００１７】
また、この発明の請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、トナーとキャリアとからなる現像剤が収容されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像部と、前記現像部内に新たにキャリアを補給する補給手段と、前記補給手段によって補給するキャリアの補給量を可変する可変手段と、装置から出力される画像の画像面積率を直接的又は間接的に検出する検出手段と、を備え、前記可変手段は、前記検出手段で検出された検出結果と、予め設定された単数又は複数の画像面積率の閾値と、を対比して前記キャリアの補給量を段階的に可変するものである。
【００１８】
また、請求項８記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項７に記載の発明において、前記可変手段は、段階的に可変する前記補給量の可変量が均一にならないように制御するものである。
【００１９】
また、請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項７又は請求項８に記載の発明において、前記可変手段は、前記検出結果が前記複数の閾値のうち上限閾値以上になったときに前記キャリアの補給量を固定値にするものである。
【００２０】
また、請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項９に記載の発明において、前記上限閾値は、１０〜１５％の画像面積率の範囲に設定されたものである。
【００２１】
また、請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項７〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記可変手段は、前記検出結果が前記複数の閾値のうち下限閾値未満になったときに前記キャリアの補給量をゼロにするものである。
【００２２】
また、請求項１２記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項７〜請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記検出手段で検出された検出結果は、装置から出力される所定枚数の画像の画像面積率を平均化したものである。
【００２３】
また、請求項１３記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項７〜請求項１２のいずれかに記載の発明において、前記現像部を複数備え、前記閾値は、前記複数の現像部ごとに設定されるものである。
【００２４】
また、請求項１４記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の発明において、前記現像部内に収容された前記現像剤の一部を排出する排出手段をさらに備えたものである。
【００２５】
また、請求項１５記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の発明において、前記補給手段は、キャリアとともにトナーを前記現像部内に新たに補給するものである。
【００２６】
また、請求項１６記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の発明において、前記可変手段は、前記補給手段の稼動時間又は稼動回数を可変して前記キャリアの補給量を可変するものである。
【００２７】
また、請求項１７記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記検出手段は、原稿の画素数を測定してその画素数に当該原稿の倍率を乗じて前記画像面積率を求めるものである。
【００２８】
また、請求項１８記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記検出手段は、原稿読込部が読み込んだ原稿の画素数に基いて前記画像面積率を求めるものである。
【００２９】
また、請求項１９記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記検出手段は、通信回路を介して受信された原稿データに基いて前記画像面積率を求めるものである。
【００３０】
また、請求項２０記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記検出手段は、書込み部によって前記像担持体上に形成される前記潜像の画素数に基いて前記画像面積率を求めるものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、現像部内に補給する新しいキャリアの補給量を最適に可変しているために、キャリアの補給量に無駄がなく、経済性及び環境性の高い、トリクル現像方式を用いた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００３３】
実施の形態１．
図１〜図６にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応したプロセスカートリッジ、２１は各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、２２は感光体ドラム２１上を帯電する帯電部、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫは感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する現像部（現像装置）、２４は感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２７に転写する転写バイアスローラ、２５は感光体ドラム２１上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。
【００３４】
また、２７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、２８は中間転写ベルト２７上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する第２転写バイアスローラ、２９は中間転写ベルト２７上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部、３０は４色カラーのトナー像が転写された記録媒体Ｐを搬送する搬送ベルト、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫは各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫに各色のトナーを補給するトナー補給部、４７Ｙ、４７Ｍ、４７Ｃ、４７ＢＫは各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫに新たにキャリアを補給する補給手段としてのキャリア補給部、５１は原稿Ｄを原稿読込部５５に搬送する原稿搬送部、５５は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部（スキャナ）、６１は転写紙等の記録媒体Ｐが収納される給紙部、６６は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着部を示す。
【００３５】
ここで、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電部２２、クリーニング部２５が、一体化されたものである。
各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにおける感光体ドラム２１上では、それぞれ、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像形成がおこなわれる。
【００３６】
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部５１の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部５５のコンタクトガラス５３上に載置される。そして、原稿読込部５５で、コンタクトガラス５３上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
【００３７】
詳しくは、原稿読込部５５は、コンタクトガラス５３上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部（不図示である。）で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【００３８】
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの感光体ドラム２１上に向けて発せられる。
【００３９】
一方、４つの感光体ドラム２１は、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム２１の表面は、帯電部２２との対向位置で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム２１上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー３に入射して反射した後に、レンズ４、５を透過する。レンズ４、５を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。
【００４０】
イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー６〜８で反射された後に、紙面左側から１番目のプロセスカートリッジ２０Ｙの感光体ドラム２１表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー３により、感光体ドラム２１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部２２にて帯電された後の感光体ドラム２１上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００４１】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー９〜１１で反射された後に、紙面左から２番目のプロセスカートリッジ２０Ｍの感光体ドラム２１表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー１２〜１４で反射された後に、紙面左から３番目のプロセスカートリッジ２０Ｃの感光体ドラム１２表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー１５で反射された後に、紙面左から４番目のプロセスカートリッジ２０ＢＫの感光体ドラム２１表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００４２】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、それぞれ、現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫとの対向位置に達する。そして、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫから感光体ドラム２１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム２１上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、中間転写ベルト２７との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト２７の内周面に当接するように転写バイアスローラ２４が設置されている。そして、転写バイアスローラ２４の位置で、中間転写ベルト２７上に、感光体ドラム２１上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される（第１転写工程である。）。
【００４３】
そして、第１転写工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、クリーニング部２５との対向位置に達する。そして、クリーニング部２５で、感光体ドラム２１上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１における一連の作像プロセスが終了する。
【００４４】
他方、感光体ドラム２１上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト２７表面は、図中の矢印方向に走行して、第２転写バイアスローラ２８の位置に達する。そして、第２転写バイアスローラ２８の位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト２７上のフルカラーの画像が２次転写される（第２転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト２７表面は、中間転写ベルトクリーニング部２９の位置に達する。そして、中間転写ベルト２７上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部２９に回収されて、中間転写ベルト２７上の一連の転写プロセスが完了する。
【００４５】
ここで、第２転写バイアスローラ２８位置の記録媒体Ｐは、給紙部６１から搬送ガイド６３、レジストローラ６４等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部６１から、給紙ローラ６２により給送された転写紙Ｐが、搬送ガイド６３を通過した後に、レジストローラ６４に導かれる。レジストローラ６４に達した記録媒体Ｐは、中間転写ベルト２７上のトナー像とタイミングを合わせて、第２転写バイアスローラ２８の位置に向けて搬送される。
【００４６】
その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルト３０により、定着部６６に導かれる。定着部６６では、加熱ローラ６７と加圧ローラ６８とのニップにて、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラ６９によって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００４７】
次に、図２及び図３にて、画像形成装置の作像部について詳述する。
図２は作像部を示す断面図であり、図３はその現像部を示す長手方向（図２の紙面垂直方向である。）の断面図である。
なお、装置本体１に設置される４つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーＴの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及び現像部及びトナー補給部における符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ）を省略して図示する。
【００４８】
図２に示すように、プロセスカートリッジ２０には、主として、像担持体としての感光体ドラム２１と、帯電部２２と、クリーニング部２５とが、ケース２６に一体的に収納されている。クリーニング部２５には、感光体ドラム２１に当接するクリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂが設置されている。
【００４９】
現像部２３は、主として、感光体ドラム２１に対向する現像ローラ２３ａと、現像ローラ２３ａに対向する第１搬送スクリュ２３ｂと、仕切部材２３ｅを介して第１搬送スクリュ２３ｂに対向する第２搬送スクリュ２３ｃと、現像ローラ２３ａに対向するドクターブレード２３ｄと、で構成される。
【００５０】
また、現像部２３には、仕切部材２３ｅで隔絶された第１現像剤収容部２３ｇと第２現像剤収容部２３ｈとが設けられている。図３を参照して、第１現像剤収容部２３ｇと第２現像剤収容部２３ｈとは長手方向両端部（仕切部材２３ｅが介在しない範囲である。）で連通して、現像剤の循環経路を形成している。第１現像剤収容部２３ｇには、現像ローラ２３ａ、第１搬送スクリュ２３ｂ、ドクターブレード２３ｄ、が配設されている。第２現像剤収容部２３ｈには、第２搬送スクリュ２３ｃ、磁気センサ４０、が配設されている。
【００５１】
図３を参照して、現像ローラ２３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネット２３ａ１と、非磁性材料からなりマグネット２３ａ１の周囲を回転するスリーブ２３ａ２と、で構成される。マグネット２３ａ１によって現像ローラ２３ａ（スリーブ２３ａ２）上に複数の磁極（主極、搬送極、汲み上げ極、剤切り極等である。）が形成される。
【００５２】
現像ローラ２３ａ（スリーブ２３ａ２）は、装置本体１に設置された不図示の駆動モータに連結されていて、駆動モータによって回転駆動される。また、図示は省略するが、現像ローラ２３ａと、第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃとは、ギア列によって駆動連結されている。これにより、現像ローラ２３ａが駆動モータによって回転駆動されるのにともない、それに従動して第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃも回転駆動される。
【００５３】
現像部２３内には、トナーＴとキャリアＣとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。
本実施の形態１におけるトナーＴ（現像剤Ｇ中のトナーとトナー補給部３２内のトナーとである。）は、樹脂及び着色剤からなるトナー母体粒子や添加剤を含有する。
また、本実施の形態１におけるトナーＴは、単量体を使用して乳化重合、懸濁重合等の重合反応によって合成する方法や、樹脂自体を熱等によって熔融し噴霧して微粒子化する方法や、水中等へ分散することによって所定の粒子サイズにして得られる母体粒子に添加剤をヘンシェルミキサー等で混合付着させる方法によって製造することができる。
【００５４】
トナーＴに含有される樹脂としては、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、スチレン／ビニルナフタリン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体、スチレン／アクリロニトリル／インデン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等を単独又は２種以上混合して用いることができる。
【００５５】
トナーＴに用いられる黒色の着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が用いられる。シアンの着色剤としては、フタロシアニンブルー、メチルレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が用いられる。マゼンタの着色剤としては、ローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が用いられる。イエローの着色剤としては、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が用いられる。
【００５６】
これらのトナーＴには、効率的に帯電を付与するために、少量の帯電付与剤（例えば、染顔料、極性制御剤等である。）を含有させることができる。極性制御剤としては、モノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のＣｏ、Ｃｒ又はＦｅ等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム塩等を用いることができる。
【００５７】
添加剤として用いられる無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。その中でも、シリカ、酸化チタンの２種を用いる場合には、トナーに対して添加剤の埋没を抑制する効果と、トナーの帯電を安定させる効果と、が特に大きく発揮される。
【００５８】
また、本実施の形態１における現像剤Ｇ中のキャリアＣは、磁性を有する核体粒子に被覆層が形成されたものである。
キャリアＣの核体粒子としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の合金又はその化合物等が用いられる。
【００５９】
キャリアＣの被覆層を形成するための樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン及びクロロスルホン化ポリエチレン；ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン；塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体；スチレン／アクリル酸共重合体；オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂のようなシリコン樹脂又はその変性品（例えばアルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品）；弗素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン；ポリアミド；ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート；ポリウレタン；ポリカーボネート；アミノ樹脂、例えば尿素・ホルムアルデヒド樹脂；エポキシ樹脂等を用いることができる。これらの樹脂の中でも、トナースペントを防止する点で好ましいのは、アクリル樹脂、シリコン樹脂又はその変性品及び弗素樹脂である（特に、シリコン樹脂又はその変性品が好ましい。）。被覆層の形成方法としては、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等によって樹脂を塗布するものが用いられる。
【００６０】
また、キャリアＣには、キャリア抵抗の調整等をおこなうために、被覆層中に微粉末を添加することができる。被覆層中に分散される微粉末は、０．０１〜５．０μｍ程度の粒径のものが好ましい。また、微粉末は、被覆樹脂１００重量部に対して２〜３０重量部（特に、５〜２０重量部）添加されることが好ましい。微粉末としては、シリカ、アルミナ、チタニア等の金属酸化物やカーボンブラック等の顔料を用いることができる。
【００６１】
先に述べた作像プロセスを、現像工程を中心にしてさらに詳しく説明する。
現像ローラ２３ａは、図２中の矢印方向に回転している。現像部２３内の現像剤Ｇは、図３に示すように、間に仕切部材２３ｅを介在するように配設された第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃの矢印方向の回転によって、トナー補給部３２から補給口２３ｆを介して補給されたトナーＴ（新品トナー）とともに撹拌混合されながら長手方向に循環する（図３中の破線矢印方向の循環である。）。第１搬送スクリュ２３ｂは現像剤Ｇを図３中の左側に搬送して、第２搬送スクリュ２３ｃは現像剤Ｇを図３中の右側（第１搬送スクリュ２３ｂの搬送方向とは逆の方向である。）に搬送する。
【００６２】
そして、摩擦帯電してキャリアＣに吸着したトナーＴは、キャリアＣとともに現像ローラ２３ａ上に担持される。現像ローラ２３ａ上に担持された現像剤Ｇは、その後にドクターブレード２３ｄの位置に達する。そして、現像ローラ２３ａ上の現像剤Ｇは、ドクターブレード２３ｄの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム２１との対向位置（現像領域である。）に達する。
【００６３】
その後、現像領域において、現像剤Ｇ中のトナーＴが、感光体ドラム２１表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Ｌが照射された画像部の潜像電位（露光電位）と、現像ローラ２３ａに印加された現像バイアスとの、電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界によって、トナーＴが潜像に付着する。
【００６４】
その後、現像工程にて感光体ドラム２１に付着したトナーＴは、そのほとんどが中間転写ベルト２７上に転写される。そして、感光体ドラム２１上に残存した未転写のトナーＴが、クリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂによってクリーニング部２５内に回収される。
【００６５】
ここで、装置本体１に設けられたトナー補給部３２は、交換自在に構成されたトナーカートリッジ３３と、トナーカートリッジ３３から排出された新品トナーＴを現像部２３に導くトナー補給経路３４と、で構成されている。また、トナーカートリッジ３３内には、新品のトナーＴ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。）が収容されている。
【００６６】
なお、トナーカートリッジ３３内のトナーＴは、現像部２３内のトナーＴの消費にともない、補給口２３ｆから現像部２３内に適宜に補給されるものである。現像部２３内のトナーＴの消費は、現像部２３の第２搬送スクリュ２３ｃの下方に設置された磁気センサ４０（トナー濃度検知手段）や、感光体ドラム２１に対向するフォトセンサ（不図示である。）によって検出される。そして、磁気センサ４０やフォトセンサの検知結果が狙いのトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーＴの割合である。）の範囲に対応する出力値になるように、トナー補給部３２から補給口２３ｆを介して現像部２３にトナーが補給される。
図示は省略するが、現像部２３に補給するトナー補給量の調整は、トナー補給経路３４内に配置したスクリュの回転量をパルス駆動モータ（トナー輸送用モータ）で制御することによっておこなわれる。
【００６７】
さらに、本実施の形態１における現像部２３は、トリクル現像方式が用いられている。
図２に示すように、本実施の形態１における画像形成装置には、現像部２３内に収容された現像剤Ｇの一部を現像部２３外に排出する排出手段２３ｋと、現像部２３内に新たにキャリアＣを補給する補給手段としてのキャリア補給部４７と、が設けられている。
【００６８】
詳しくは、第２現像剤収容部２３ｈの上方には、トナー補給部３２とは別に、補給手段としてのキャリア補給部４７が設けられている。キャリア補給部４７は、交換自在に構成されたキャリアカートリッジ４８と、キャリアカートリッジ４８から排出された新品キャリアＣを補給口２３ｆを介して現像部２３に導くキャリア補給経路４９と、で構成されている。キャリアカートリッジ４８内には、新品キャリアＣが収容されている。
図示は省略するが、現像部２３に補給するキャリア補給量の調整は、キャリア補給経路４９内に配置したスクリュの稼動時間又は稼動回数をパルス駆動モータ（可変手段）で制御することによっておこなわれる。なお、キャリア補給部４７からのキャリア補給量を可変する可変手段の制御については後で詳しく説明する。
なお、トナー補給経路３４やキャリア補給経路４９における搬送手段としては、上述したスクリュ機構の他に、粉体ポンプ機構を用いることもできる。
【００６９】
一方、第２現像剤収容部２３ｈにおける壁面の上端近傍には、排出手段としての現像剤排出口２３ｋが設けられている。
そして、キャリア補給部４７から現像部２３内に新品キャリアＣが補給されて現像部２３内の現像剤量が所定量を超えると、過剰になった現像剤Ｇが現像剤排出口２３ｋから現像部２３外に排出される。現像剤排出口２３ｋから排出された現像剤Ｇは、現像剤回収経路４３を経由して現像剤回収部４４まで搬送される。
このように、新品キャリアＣの補給にともない現像剤面が上昇して、現像剤排出口２３ｋの高さを超えた現像剤Ｇが現像部２３外に排出されるので、現像部２３内の現像剤面（現像剤量）は常に一定に保たれることになる。
なお、本実施の形態１では、現像部２３から現像剤を排出する排出手段としてオーバーフロー法を用いたが、現像剤排出口２３ｋに開閉自在なシャッタを設けて、シャッタの開閉によって現像剤の排出をおこなうこともできる。
【００７０】
このように構成された画像形成装置は、図４に示す制御フローによって、キャリア補給部４７から現像部２３にキャリア補給がおこなわれる。
図４を参照して、まず、上述のパルス駆動モータ（トナー輸送用モータ）の稼動時間（回転量）等から検出されるトナー補給量を、第２検出手段としての制御部４５によって、現像部２３で消費されるトナー消費量として間接的に検出する（ステップＳ１）。
【００７１】
これと同時に、ユーザーによる入力情報等から検出される１ジョブ当たりのプリント枚数（装置１の稼動が間欠されずに連続的に出力される画像の枚数である。）を、第４検出手段としての制御部４５によって検出する（ステップＳ２）。そして、１ジョブ当たりのプリント枚数が１０枚以下の場合には、後述の図５中に示す現像部稼動時間比率を乗じて累積したデータをカウントする。
【００７２】
そして、ステップＳ１でカウントした値が一定値に達したかが判別される（ステップＳ３）。その結果、トナー消費量のカウント値が一定値に達していないものと判別された場合には、キャリア補給部４７から現像部２３にキャリアを補給する必要がないものと判断して、ステップＳ１以降のステップが繰り返される。これに対して、トナー消費量のカウント値が一定値に達しているものと判別された場合には、キャリア補給部４７から現像部２３にキャリアを補給する必要があるものと判断して、可変手段としての制御部４５によってキャリア補給量の決定をおこなう（ステップＳ４）。
【００７３】
ここで、ステップＳ４において、キャリアの補給量は、トナー消費量に応じた一定量[Ａ]（基準値）に、１ジョブ当たりのプリント枚数のカウント量に比例して増加する分[Ｂ]（補正値）を加えて決定される。なお、上述の[Ａ]及び[Ｂ]は、キャリアの耐久性によって決定される量であって、実験的に決定される数値である。また、[Ｂ]は１ジョブ当たりのプリント枚数の累積データに定数[Ｃ]をかけ合わせて算出される。
【００７４】
その後、ステップＳ４にて決定されたキャリア補給量に基いて、現像部２３へのキャリア補給がおこなわれる（ステップＳ５）。実際のキャリア補給量の可変制御は、キャリア補給部４７を稼動する時間や回数を増減することによっておこなう。
そして、トナー消費量のカウントと１ジョブ当たりのプリント枚数のカウントとをリセットして（ステップＳ６）、その後にステップＳ１以降のステップを繰り返す。
【００７５】
このように、本実施の形態１では、１ジョブ当たりのプリント枚数が少なくなる場合に、キャリアの補給量を増加する補正をおこなう。これは、１ジョブ当たりのプリント枚数が少ない場合には、プリント１枚当たりに要する現像部２３の稼働時間が長くなることにともない、現像部２３内の現像剤を撹拌・混合する時間も長くなって、キャリアに「膜削れ現象」が生じやすくなることによる。
【００７６】
図５は、「プリント枚数／ジョブ」と「プリント１枚に要する現像部２３の稼動時間の比率」との関係を示すグラフである。図５において、縦軸は連続プリント時の現像部２３の稼動時間（プリント１枚に要する稼働時間である。）を１としたときの相対的な比率を示している。図５から、１ジョブ当たりのプリント枚数が１０枚を超える場合には連続プリント時とほぼ同じ稼動時間となるが、１枚／ジョブでは連続プリント時の約５倍の稼動時間となり、５枚／ジョブでは２倍の稼動時間となるのがわかる。したがって、１ジョブ当たりのプリント枚数が少なくなると、トナー消費量の大小に係わらず現像部の稼動時間が増加して、現像部内のキャリアがストレスを受けて劣化しやすくなることになる。
【００７７】
以下、現像部の稼働時間について、詳細に説明する。
図１で説明したように、画像形成装置１は、給紙部６１に収容された記録媒体Ｐを各作像部まで搬送して、トナー像を記録媒体Ｐ上に形成した後に定着部６６にて定着工程をおこなって記録媒体Ｐを出力画像として装置外に排出する。したがって、プリントを開始するときには、記録媒体を作像部に移動する時間や作像部で感光体ドラムや現像部を調整する時間が必要となる。また、プリントを終了するときには、最後の記録媒体を装置外に排出するまで稼動を継続する必要がある。一方、連続プリント動作時における開始から終了に至る途中のプリント工程では、記録媒体と記録媒体との間に僅かな間隔を空けて短時間に連続して画像形成がおこなわれる。
したがって、１回の稼動（１ジョブ）で１枚しかプリントしないときには、給紙動作や調整動作に係わる時間、画像形成に係わる時間、排紙動作に係わる時間、が必要となって現像部の１枚当たりの稼動時間が長くなってしまう。これに対して、１回の稼動（１ジョブ）で多数枚をプリントするときには、全体の稼働時間に対して、画像形成に係わる時間と記録媒体間の移動時間とが占める時間が多くなって、現像部の１枚当たりの稼動時間が短くなる。
【００７８】
以下、キャリアの劣化について、詳細に説明する。
キャリアは、フェライト等の金属の粒子に帯電性制御用のコーティング層を施した粒子であって、主たる劣化原因が２種類がある。第１の劣化原因は、コーティング層が磨耗したり衝撃によりはがれたりすることによるものである（「膜削れ現象」である。）。第２の劣化原因は、キャリアの表面にトナーの成分やトナーに添加する添加剤が付着してしまうことによるものである（「スペント現象」である。）。いずれの場合も、キャリアの帯電能力が低下して、キャリアが劣化してしまうものである。
【００７９】
「膜削れ現象」は、トナー消費量が少ない状態で現像部が稼動する場合に、キャリア同士の摩擦やキャリアとトナーとの摩擦が高まって生じやすくなる。
「スペント現象」は、画像面積率（画像部／（画像部＋非画像部）である。）が大きい画像を連続して出力する場合に、多量のトナーが消費されることにともない現像剤中を多量のトナーが通過して、トナーの微粉末や添加剤が現像剤中に次々と供給されてトナーから遊離した状態で多く滞在する状態となって生じやすくなる。
【００８０】
本実施の形態１では、「スペント現象」を抑止するキャリア補給（現像剤排出をともなうものである。）を基準としつつ、「膜削れ現象」を抑止するためのキャリア補給（現像剤排出をともなうものである。）を補完しておこなっている。すなわち、第２検出手段で検出された検出結果（トナー消費量）に基いてキャリア補給量の基準値を定め、第４検出手段で検出された検出結果（１ジョブ当たりのプリント枚数）に基いて基準値を補正している。
【００８１】
具体的には、トナー消費量に比例したキャリア補給を基準として、１ジョブ当たりのプリント枚数が１０枚以下の場合にはそのプリント枚数の数値に応じた増加分を加えてキャリア補給量の基準値の補正をおこなっている。
これによって、トナー消費が少なく現像部での撹拌が長時間おこなわれたときに発生するキャリアの膜削れによる劣化を適正に防止することができる。なお、トナー消費量に比例したキャリア補給のみをおこなう場合（従来の画像形成装置における制御である。）には、トナー消費量に応じた一定量のキャリア補給量を多めに設定しなければキャリアの劣化を防止することができないために、常に多量のキャリアが補給されることになって経済性及び環境性が低くなってしまう。
【００８２】
以下、図６にて、キャリア補給部の駆動制御にて詳述する。
図６（Ａ）は、累積のプリント枚数と累積のトナー消費量との関係の一例を示すグラフである。図６（Ｂ）は、トナー消費量のカウント状態の一例を示すグラフである。トナー消費量のカウントが一定値（Ｈ）に達したら、キャリア補給をおこないトナー消費量のカウントをリセットして次のカウントをおこなう。
図６（Ｃ）は、キャリア補給部の稼働時間を可変してキャリア補給量を調整したときのタイミングチャートである。キャリア補給は、トナー消費量のカウントが一定値（Ｈ）になったときにおこなう。ただし、キャリア補給量は１ジョブ当たりのプリント枚数の検出結果に基づいて補正されるために、キャリア補給部の稼動時間が基準時（例えば、ｔ１）や補正時（例えば、ｔ２）で可変制御される。
図６（Ｄ）は、キャリア補給部の稼働回数を可変してキャリア補給量を調整したときのタイミングチャートである。キャリア補給は、トナー消費量のカウントが一定値（Ｈ）になったときにおこなう。ただし、キャリア補給量は１ジョブ当たりのプリント枚数の検出結果に基づいて補正されるために、キャリア補給部の稼動回数が基準時（例えば、２回）や補正時（例えば、４回）で可変制御される。
【００８３】
本実施の形態１においては、フェライトを主体とした標準的なキャリアを用いた場合のキャリア補給量を、画像形成１０００枚当たりで１ｇｒ〜１０ｇｒ（体積換算で０．４ｍｌ〜４ｍｌである。）に設定している。キャリアの補給を約１００枚毎に実施すると、その体積は０．０４ｍｌ〜０．４ｍｌの範囲となって、キャリア補給量の可変制御が充分可能なキャリア補給部を構成することができる。
【００８４】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、現像部２３内に補給する新しいキャリアＣの補給量を最適に可変しているために、キャリアＣ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。
【００８５】
なお、本実施の形態１では、キャリア補給部４７から新品のキャリアＣを補給したが、キャリア補給部４７から新品の現像剤Ｇを補給する構成にすることもできる。この場合にも、本実施の形態１と同様の効果を奏することになる。
【００８６】
また、本実施の形態１では、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電部２２、クリーニング部２５を一体化して構成した。また、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫを、単体のユニットとして構成した。これに対して、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫを、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫと一体化することもできる。すなわち、プロセスカートリッジ２０を、感光体ドラム２１、帯電部２２、現像部２３、クリーニング部２５で構成することもできる。この場合にも、本実施の形態１と同様の効果を奏することになる。さらには、作像部のメンテナンス性が向上する。
【００８７】
実施の形態２．
図７にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図７は、実施の形態２における現像部でおこなわれるキャリア補給の制御を示すフローチャートであって、前記実施の形態１における図４に対応するものである。本実施の形態２における画像形成装置は、現像部の稼働時間と画像面積率とに基いてキャリア補給量を可変している点が、トナー消費量と１ジョブ当たりのプリント枚数とに基いてキャリア補給量を可変している前記実施の形態１のものとは相違する。
【００８８】
本実施の形態２における画像形成装置では、キャリア補給部４７から現像部２３へのキャリア補給が次のようにおこなわれる。
図７を参照して、まず、現像部２３を稼動する駆動モータの通電時間等から検出される現像部２３の稼働時間を、第３検出手段としての制御部４５によって検出する（ステップＳ１１）。
【００８９】
これと同時に、出力（プリント）する画像の画像面積率（記録媒体Ｐの全面積に対する画像部の比率である。）を、検出手段としての制御部４５によって検出する（ステップＳ１２）。ここで、検出手段は、原稿Ｄの画素数を測定してその画素数に原稿Ｄの倍率を乗じて画像面積率を求めてもよいし、原稿読込部５５が読み込んだ原稿Ｄの画素数に基いて画像面積率を求めてもよいし、通信回路を介して受信された原稿データに基いて画像面積率を求めてもよいし、書込み部２によって感光体ドラム２１上に形成される潜像の画素数（レーザ光Ｌの点灯時間）に基いて画像面積率を求めてもよい。
【００９０】
そして、ステップＳ１１でカウントした値が一定値に達したかが判別される（ステップＳ１３）。その結果、現像部の稼働時間のカウント値が一定値に達していないものと判別された場合には、キャリア補給部４７から現像部２３にキャリアを補給する必要がないものと判断して、ステップＳ１１以降のステップが繰り返される。これに対して、稼働時間のカウント値が一定値に達しているものと判別された場合には、キャリア補給部４７から現像部２３にキャリアを補給する必要があるものと判断して、可変手段としての制御部４５によってキャリア補給量の決定をおこなう（ステップＳ１４）。
【００９１】
ここで、ステップＳ１４において、キャリアの補給量は、現像部の稼働時間に応じた一定量[Ｄ]（基準値）に、画像面積率が所定値（１０％である。）を超えた場合にその超過量に比例した増加分[Ｅ]（補正値）を加えて決定される。なお、上述の[Ｄ]及び[Ｅ]は、キャリアの耐久性によって決定される量であって、実験的に決定される数値である。また、[Ｅ]は画像面積率が所定値を超えた量に定数[Ｆ]をかけ合わせて算出される。
【００９２】
その後、ステップＳ１４にて決定されたキャリア補給量に基いて、現像部２３へのキャリア補給がおこなわれる（ステップＳ１５）。
そして、現像部の稼働時間のカウントと画像面積率のカウントとをリセットして（ステップＳ１６）、その後にステップＳ１１以降のステップを繰り返す。
【００９３】
このように、本実施の形態２では、出力する画像の画像面積率が大きくなる場合に、キャリアの補給量を増加する補正をおこなう。これは、画像の画像面積率が大きい場合には、多量のトナーが消費されることにともない現像剤中を多量のトナーが通過して、トナーの微粉末や添加剤が現像剤中に次々と供給されてトナーから遊離した状態で多く滞在して、キャリアに「スペント現象」が生じやすくなることによる。
【００９４】
本実施の形態１では、「膜削れ現象」を抑止するキャリア補給（現像剤排出をともなうものである。）を基準としつつ、「スペント現象」を抑止するためのキャリア補給（現像剤排出をともなうものである。）を補完しておこなっている。すなわち、第３検出手段で検出された検出結果（現像部の稼働時間）に基いてキャリア補給量の基準値を定め、検出手段で検出された検出結果（画像面積率）に基いて基準値を補正している。
【００９５】
具体的には、現像部の稼働時間に比例したキャリア補給を基準として、所定の稼働時間ごとにキャリアを補給する。そして、平均化された画像面積率が所定値（１０％）を越えた場合には、その所定値を超えた程度に応じた増加分を加えてキャリア補給量の基準値の補正をおこなっている。画像面積比率がある程度高くなるまでキャリア補給量を増加させて補給することになる。なお、スペント現象が顕著に表れるのは、画像面積率が１０％を超えるときである。
これによって、画像面積率が大きな画像が出力されるときに発生するキャリアのスペント化による劣化を適正に防止することができる。なお、現像部の稼働時間に比例したキャリア補給のみをおこなう場合（従来の画像形成装置における制御である。）には、現像部の稼働時間に応じた一定量のキャリア補給量を多めに設定しなければキャリアの劣化を防止することができないために、常に多量のキャリアが補給されることになって経済性及び環境性が低くなってしまう。
【００９６】
以上説明したように、本実施の形態２によれば、前記実施の形態１と同様に、現像部２３内に補給する新しいキャリアＣの補給量を最適に可変しているために、キャリアＣ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。
【００９７】
実施の形態３．
図８〜図１２にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図８は、本実施の形態３における現像部でおこなわれるキャリア補給量の可変制御を示すグラフである。
本実施の形態３における画像形成装置も、前記各実施の形態のものと同様に、補給手段としてのキャリア補給部４７が設けられたトリクル現像方式の装置である。そして、可変手段としての制御部４５によって、キャリア補給部４７から現像部２３に補給されるキャリア補給量が可変される。本実施の形態３では、検出手段で検出された画像面積率を閾値と対比して、キャリア補給量を段階的に可変している。
【００９８】
具体的には、図３（Ａ）に示すように、検出手段によって検出された検出結果（出力画像の画像面積率）が予め設定された閾値Ｍと対比される。その結果、検出された画像面積率が閾値Ｍよりも小さい場合には、キャリア補給量がＢ１に設定される。これに対して、検出された画像面積率が閾値Ｍ以上である場合には、キャリア補給量がＢ２（＞Ｂ１）に設定される。このように、画像面積率を閾値と対比してキャリア補給量を段階的に可変することで、キャリア補給部４７から現像部２３にキャリアを過剰に補給する不具合を抑止することができる。
【００９９】
これは、本願発明者が研究を重ねた結果知得した以下の内容によるものである。
現像部内に収容されたキャリアの劣化は、画像面積率の増加に対して必ずしも比例的に進むわけではない。画像面積率が所定値以上に高くなっている画像を連続して出力する場合には、キャリア劣化は、画像面積率に依存せずに、プリント枚数の増加にともない進行する。
具体的に、画像面積率が１０％の画像を１万枚プリントした場合と、画像面積率が２０％の画像を１万枚プリントした場合と、を比較すると、キャリア劣化の程度は同等になる。したがって、画像面積率が２０％の画像をプリントする場合のキャリア補給量は、画像面積率が１０％の画像をプリントする場合と同等でよいことになる。
【０１００】
すなわち、画像面積率の大きさに比例してキャリア補給をおこなう制御方法（従来の制御方法である。）では、高画像面積率の画像をプリントするときに、必要以上にキャリア補給（及び現像剤の排出）をおこなうことになって、経済性及び環境性が低くなってしまう。
また、画像面積率の大きさに比例してキャリア補給をおこなう制御方法では、制御部４５における制御上の負荷が大きく、装置全体が複雑化・高価格化してしまう。例えば、従来の制御方法の場合、画像面積率が５％のときのキャリア補給量を基準(１)とすると、画像面積率が５．５％のときのキャリア補給量は基準の１．１倍になる。しかし、キャリア補給はトナー補給とは異なり、それほど正確である必要がなく、画像面積率が５％のときと５．５％のときとのキャリア補給量を同等にしても、画質上まったく問題にならない。
【０１０１】
図９は、画像面積率とキャリア帯電能力との関係を示すグラフである。
図９の実験結果は、２３℃５０％の温湿度にて、画像面積率を０．５％、１％、３％、５％、７％、１０％、１５％、２０％、３０％、４０％、５０％と水準を振ったときの、１万枚プリント後のキャリアの帯電能力を測定したものである。
図９から、画像面積率が１％以下のときにはキャリアの帯電能力は初期と同じで良好であって、画像面積率が１〜１０％のときには画像面積率の増加にともない帯電能力が低下していくのがわかる。また、画像面積率が１０％以上のときには、画像面積率が増加してもキャリアの帯電能力が一定であることがわかる。
【０１０２】
これらのことから、画像面積率には閾値が存在して、その閾値よりも画像面積率が小さい場合には累積のトナー消費量が増加するにつれて現像部２３内のキャリア劣化が進行して、閾値よりも画像面積率が大きい場合にはプリント枚数が増加するにつれて現像部２３内のキャリア劣化が進行することがわかる。なお、トナーやキャリアの種類を変えて同様の実験をおこなったところ、上述したようなキャリア劣化のパターンが変化する画像面積率の閾値は、１０〜１５％の範囲にあることがわかった。
【０１０３】
キャリアにおける帯電能力の低下は、キャリア表面にトナー中の添加剤が付着することによって生じる。
画像面積率が１％〜５％とある程度低い場合には、画像面積率（トナー消費量）が増えるにつれてトナーから遊離してキャリアに付着する添加剤の量が増えるために、画像面積率の増加にともないキャリア劣化が進行する。しかし、画像面積率が高い場合には、キャリア表面に付着する添加剤の量がほとんど変わらなくなるために、キャリア劣化は、画像面積率には依存せずに、プリント枚数の増加に応じて進行する。したがって、上述の閾値（１０〜１５％）よりも低い画像面積率の場合にはキャリア補給量が画像面積率に比例するように制御して、閾値以上の画像面積率の場合にはキャリア補給量が固定値になるように制御するのがよいことになる。
【０１０４】
しかし、先に説明したようにキャリア補給量はそれほど正確である必要がなく、装置の簡易化・低廉化を達成するために、閾値よりも画像面積率が低い場合に、低画像面積率の領域に複数の閾値Ｍ１〜Ｍ５を設定して、複数の閾値Ｍ１〜Ｍ５で分割した領域ごとにキャリア補給量Ｂ１〜Ｂ５を設定して、画像面積率に応じて段階的にキャリア補給量を可変することが好ましい（図８（Ｂ）を参照できる。）。
また、その際に、図８（Ｃ）を参照して、段階的に可変するキャリア補給量Ｂ１〜Ｂ５の可変量が均一にならないように制御することもできる（例えば、Ｂ２−Ｂ１≠Ｂ３−Ｂ２である。）。これにより、キャリア補給量の可変制御の自由度が高まることになる。
【０１０５】
また、図８（Ｄ）を参照して、高画像面積率の領域では画像面積率に係わらずキャリア劣化が進行するために、画像面積率が上限閾値Ｍ３（１０〜１５％の範囲である。）以上になるときには、キャリア補給量を固定値Ｂ３とすることで、無駄のないキャリア補給が可能になる。
また、画像面積率が１％未満の画像をプリントしてもキャリアの帯電能力は低下しないことから、キャリア劣化が進行しない下限閾値Ｍ１を設定することができる。画像面積率が下限閾値Ｍ１（１％である。）未満になるときには、キャリア補給量をゼロとすることで、無駄のないキャリア補給が可能になる。
【０１０６】
以下、本実施の形態３における、キャリア補給量の決定方法について説明する。
まず、画像面積率の閾値を予め複数定めて、それぞれの領域でのキャリア補給量を決める。そして、１枚プリントするごとに画像面積率を検出して、その検出結果（画像面積率）が入る領域によってキャリア補給量を決定する。実際のキャリア補給は、キャリア補給量が決定した直後におこなってもよいし、１枚当たりのキャリア補給量を記憶部に記憶してそのデータが所定量蓄積された後におこなってもよい。ここで、記憶部としては、ＲＡＭや書き換え可能なＲＯＭ等の電気的な記憶手段や、磁気記録媒体や光磁気メモリ等の磁気的記憶手段を用いることができる。
【０１０７】
なお、本実施の形態３における画像形成装置のように複数の現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫを備える場合、キャリアの劣化は現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫごとに異なる。特に、ブラックトナーを用いる現像部２３ＢＫは使用頻度が高いために、他の現像部に比べてキャリアの劣化が進行しやすい。そのため各色の現像部ごとに閾値を設定してキャリア補給量の可変制御をおこなうことで、画像形成装置全体として無駄のないキャリア補給をおこなうことができる。
【０１０８】
以上説明したように、本実施の形態３によれば、現像部２３内に補給する新しいキャリアＣの補給量を最適に可変しているために、キャリアＣ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。
【０１０９】
実施例．
図１０〜図１２にて、上述した実施の形態３における効果を確認するための実験（実施例及び比較例）について説明する。
図１０はキャリア補給量の可変制御を示すグラフであって、横軸が画像面積率を示し、縦軸がプリント１枚当たりのキャリア補給量を示す。図１０において、実線は実施例として実施の形態３におけるキャリア補給量の可変制御を示し、破線は比較例として従来のキャリア補給量の制御を示す。
【０１１０】
詳しくは、実施例は、原稿の画像面積率に応じて段階的にキャリア補給量を可変制御している。その際、画像面積率の上限閾値は１０％に設定して、下限閾値は１％に設定して、その間に１％ごとの閾値を設定した。キャリア補給量は、画像面積率が１%未満の場合にはゼロに設定して、画像面積率が１〜１０％の場合には１％刻みで段階的に増加するように設定して、画像面積率が１０％以上の場合には一定量とした。
また、１枚プリントするたびに、書込み部２におけるレーザ光の点灯時間から画像面積率を測定して、１枚当たりのキャリア補給量を決定・記憶した。これを繰り返して、記憶したキャリア補給量のデータが一定量蓄積されたら、実際にキャリア補給部４７から現像部２３へのキャリア補給をおこなった。
【０１１１】
これに対して、比較例は、画像面積率に比例するようにキャリア補給量を制御している。詳しくは、１枚プリントするたびに画像面積率を測定して、その画像面積率に比例した量のキャリアを現像部に補給した。このとき、補給するトナーとキャリアとの重量比はおよそ９：１であった。
【０１１２】
図１１は、実施例と比較例とにおける、プリント枚数と画質との関係を示すグラフである。図１２は、実施例と比較例とにおける、プリント枚数と累積のキャリア補給量との関係を示すグラフである。実験は、画像面積率が１％から１００％の原稿に対してランダムで合計５万枚プリントして、その出力画像の画質評価と累積キャリア補給量の測定とをおこなったものである。なお、画質評価は、濃度階調のあるチャートのプリントをおこない、その階調性、濃度均一性、エッジ効果の有無を目視で評価したものである。
図１１から、実施例（■印）、比較例（○印）ともに５万枚まで画質が良好であることがわかる。また、図１２から、累積のキャリア補給量は、実施例（■印）が比較例（○印）に比べて圧倒的に少なくなっているのがわかる。すなわち、実施例におけるキャリア補給量の可変制御は、画質を低下させることなく、経済性及び環境性を高めることができることが実験的に確認できた。
【０１１３】
また、上述の実施例に係わる実験に加えて、１００枚プリントするごとに画像面積率を平均化して、その平均化された画像面積率に対応するキャリア補給量を図１０に基いて決定して、その１００倍の量のキャリアを現像部に補給する実験をおこなった。その結果、上述の実施例に係わる実験結果とほぼ同様の実験結果を得ることができた。
【０１１４】
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の画像形成装置における作像部を示す断面図である。
【図３】現像部を長手方向にみた断面図である。
【図４】キャリア補給の制御を示すフローチャートである。
【図５】１ジョブ当たりのプリント枚数と現像部の稼働時間との関係を示すグラフである。
【図６】キャリア補給部の駆動制御を示すタイミングチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２における現像部でおこなわれるキャリア補給の制御を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態３における現像部でおこなわれるキャリア補給量の可変制御を示すグラフである。
【図９】画像面積率とキャリア帯電能力との関係を示すグラフである。
【図１０】画像面積率と出力画像１枚当たりのキャリア補給量との関係を示すグラフである。
【図１１】プリント枚数と画質との関係を示すグラフである。
【図１２】プリント枚数と累積キャリア補給量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１６】
１  画像形成装置本体（装置本体）、
２０、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ  プロセスカートリッジ、
２１  感光体ドラム（像担持体）、  ２２  帯電部、
２３、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫ  現像部（現像装置）、
２３ａ  現像ローラ、  ２３ｂ  第１搬送スクリュ、
２３ｃ  第２搬送スクリュ、  ２３ｄ  ドクターブレード、
２３ｅ  仕切部材、  ２３ｆ  補給口、
２３ｇ  第１現像剤収容部、  ２３ｈ  第２現像剤収容部、
２３ｋ  現像剤排出口（排出手段）、
３２、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫ  トナー補給部、
３３  トナーカートリッジ、  ３４  トナー補給経路、
４３  現像剤回収経路、  ４４  現像剤回収部、  ４５  制御部、
４７、４７Ｙ、４７Ｍ、４７Ｃ、４７ＢＫ  キャリア補給部（補給手段）、
４８  キャリアカートリッジ、  ４９  キャリア補給経路、
Ｇ  ２成分現像剤（現像剤）、  Ｃ  キャリア、  Ｔ  トナー。
【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】
2007047711.tif 000011
【図１０】
2007047711.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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