(57)【要約】【課題】キャリアとトナーとを有する現像剤を収容し像担持体上に形成される潜像を該現像剤で現像する現像装置と、画像面積を記憶する画像面積記憶手段及び画像面積率を演算する演算手段を有し、前記画像面積記憶手段に記憶されている画像面積から算出された画像面積率が所定の画像面積率以下になった場合に、前記現像剤担持体から前記トナーを強制的に消費するトナー強制消費動作を行なう画像形成装置について、トナーの強制消費がなされた現像剤は現像装置内でトナー濃度ムラを生ずるという問題を解消し、安定した濃度の出力を得ること。【解決手段】  トナーが強制消費される現像剤の回収位置に予めトナーＴＮを供給しておくこととした。【選択図】図１４
2012128190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーとを有する現像剤を収容し像担持体上に形成される潜像を該現像剤で現像する現像装置と、画像面積を記憶する画像面積記憶手段及び画像面積率を演算する演算手段を有し、
前記画像面積記憶手段に記憶されている画像面積から算出された画像面積率が所定の画像面積率以下になった場合に、前記現像剤担持体から前記トナーを強制的に消費するトナー強制消費動作を行なう画像形成装置であって、
トナーが強制消費された現像剤の回収位置にトナーを供給しておくことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記供給トナー量は、前記トナー強制消費動作でのトナー強制消費量と同量であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
キャリアとトナーとを有する現像剤を収容し像担持体上に形成される潜像を該現像剤で現像する現像装置と、画像面積を記憶する画像面積記憶手段及び画像面積率を演算する演算手段を有し、
前記現像装置は、前記像担持体に対向し周囲に複数の磁極が形成された現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
当該現像装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する2本の搬送部材と、
前記搬送部材は、前記現像剤担持体に対向配置され、現像剤を長手方向に搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一搬送部材と、
前記現像剤担持体に対向し、前記現像剤担持体から離脱した現像剤を搬送する第二搬送部材と、
前記第一と第二の搬送部材の両端部に配置され、これら搬送部材間で現像剤を受け渡す連通口とを備え、
前記画像面積記憶手段に記憶されている画像面積から算出された画像面積率が所定の画像面積率以下になった場合に、前記現像剤担持体から前記トナーを強制的に消費するトナー強制消費動作を行なう画像形成装置であって、
前記第二の搬送部材の現像剤搬送経路のトナー強制消費された現像剤の回収位置にトナーを供給しておくことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置において、
前記トナー強制消費動作後、一定時間以上の攪拌動作を実施することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置において、
前記トナー強制消費動作及び前記回収位置にトナーを供給するトナー供給動作は、当該画像形成装置の非印刷動作時に行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置において、
前記トナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置において、
前記現像装置を複数個具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置において、
前記現像装置は、前記像担持体としての感光体、帯電手段及びクリーニング手段により選ばれる少なくとも一つと共に一体に支持されていて、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジの一部として構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式複写装置、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ、複合機、印刷装置等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現像剤収容部内の現像剤（キャリア、トナー）を撹拌し、トナーを感光体等の像担持体に対向する現像領域（現像ニップ部）に搬送して像担持体上に形成された潜像を現像し現像領域で現像に用いられなかったトナーを現像剤収容部に戻し、現像剤収容部内に必要に応じてトナーを補給する方式の現像装置を有する画像形成装置がある。また、画像面積を記憶する画像面積記憶手段及び画像面積率を演算する演算手段を有する画像形成装置がある。
【０００３】
上記現像装置の一例として、前記像担持体に対向し周囲に複数の磁極が形成された現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、当該現像装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する2本の搬送部材と、前記搬送部材は、前記現像剤担持体に略下方に対向配置され、現像剤を長手方向に搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一搬送部材と、前記現像剤担持体に対向し、前記現像剤担持体から離脱した現像剤を搬送する第二搬送部材と、前記第一と第二の搬送部材の両端部に配置され、これら搬送部材間で現像剤を受け渡す連通口を備えるタイプのものがある。
【０００４】
このような、現像剤を一方向に循環させる過程で現像を行う所謂「一方向循環現像方式」と称される現像方式では搬送部材上下流において現像剤嵩に偏差が生じる。搬送部材上下流において現像剤嵩に偏差が生じると、現像剤嵩偏差により、第一搬送部材側では現像剤担持体上へ汲上が行われない汲上不良が発生しやすく、また第二搬送部材側では現像剤担持体から離脱した現像剤が回収しきれず現像剤担持体に再付着する連れ回り画像が発生しやすくなる。
【０００５】
また、汲み上げ不良や連れ回りは、低画像面積の印刷が連続した場合にとくに発生しやすい。これはトナーの表面に付着している添加剤の埋没や離脱により現像剤の流動性が低下するためである。このような現像剤の状態は劣化と呼ばれ、異常画像の原因となる。
【０００６】
特に、２成分現像方式において、低画像面積の画像を多く印刷された場合、現像剤は劣化しているので、地汚れやぼそついた画像となってしまう。そこで、現像装置から劣化したトナーの強制消費を行ない、現像装置に新しいトナーを補給することで現像剤をリフレッシュさせ、これにより安定した画像を得ることができる。
【０００７】
（イ）：  上記トナーの強制消費については、像担持体と、画像情報信号に対応した静電潜像を形成する潜像形成手段と、現像装置と、中間転写手段とを備えた画像形成装置において、前記画像情報信号に基づいて画像比率を算出する画像比率算出手段と、潜像形成手段、現像装置及び中間転写手段によって中間転写体上に形成された基準画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、現像装置に収納されている二成分現像剤中のトナーを、像担持体上に転移させる強制消費モードを備える制御手段とを備え、制御手段は、画像比率算出手段による算出結果及び画像濃度検知手段による検知結果に基づいて、前記強制消費モードを実行するか否かを判断するという技術がある（例えば特許文献１参照）。しかし、トナーの強制消費がなされた現像剤は現像装置内でトナー濃度ムラを生ずるという問題がある。
【０００８】
（ロ）：  このトナーの濃度ムラ対策として、トナーを補給するための補給スケジュールに基づき、像担持体上の潜像に対し、トナーを用いる現像手段にトナーを補給する。画像データから、該画像データを形成するために、現像手段の複数の位置の夫々における所定時間毎のトナー消費量を算出する。画像を形成する前の現像手段内のトナー量分布と、算出手段で算出した現像手段の複数の位置の夫々における所定時間毎のトナー消費量とから、前記画像の形成にともなう前記現像手段内のトナー量分布の変遷を予測する。予測されたトナー量分布から前記画像の形成時における前記補給スケジュールを設定する。等のことを行う技術がある（例えば特許文献２参照）。
【０００９】
しかし、現像装置の複数の位置の画像情報を記憶しておくことは、大容量のメモリ、大容量の記憶手段（メモリなど）が必要となり、また、演算手段として高速の処理能力が必要されるので、画像形成装置自体が高価となってしまう。
【００１０】
このように、特に前記「一方向循環現像方式」と称される現像方式では、現像剤搬送部材の上下流での現像剤嵩偏差により、第一搬送部材側では現像剤担持体上へ汲上が行われない汲上不良が発生しやすく、また第二搬送部材側では現像剤担持体から離脱した現像剤が回収しきれず現像剤担持体に再付着する連れ回り画像が発生しやすい。
また、汲み上げ不良や連れ回りは、低画像面積の印刷が連続した場合にとくに発生しやすい。これはトナーの表面に付着している添加剤の埋没や離脱により現像剤の流動性が低下するためである。このような現像材の状態を劣化と呼ぶ。
そこで、現像剤が劣化するような条件（例えば、低画像面積の印刷が連続する場合など）においても、現像剤の必要な流動性を確保し、連れ回りや汲み上げ不良による異常画像の発生を防ぐと同時に、現像装置内のトナー濃度偏差を小さくすることで、画像濃度偏差の少ない安定した画像を提供することが課題となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑み、トナーの強制消費がなされた現像剤は現像装置内でトナー濃度ムラを生ずるという問題を解消し、安定した濃度の出力を得ることが可能になる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記目的を達成するため、以下の構成とした。
（１）：  キャリアとトナーとを有する現像剤を収容し像担持体上に形成される潜像を該現像剤で現像する現像装置と、画像面積を記憶する画像面積記憶手段及び画像面積率を演算する演算手段を有し、前記画像面積記憶手段に記憶されている画像面積から算出された画像面積率が所定の画像面積率以下になった場合に、前記現像剤担持体から前記トナーを強制的に消費するトナー強制消費動作を行なう画像形成装置であって、トナーが強制消費された現像剤の回収位置にトナー強制消費前、予めトナーを供給しておくこととした（請求項１）。
かかる手段により、トナーが強制消費された現像剤は、トナー濃度が低下しているので現像装置内の現像剤にトナー濃度偏差が発生してしまうが、現像剤が回収される位置に予めトナーを供給しておくことで、トナー濃度偏差を抑制することができるため、画像濃度偏差の少ない安定した画像を提供することができる。
（２）：（１）記載の画像形成装置において、前記供給トナー量は、前記トナー強制消費動作でのトナー強制消費量と同量とした（請求項２）。
かかる手段により、消費されたトナー量に対して、過不足なくトナーを供給することで、現像装置中の現像剤のトナー濃度への影響を小さくすることができ、画像濃度偏差の少ない安定した画像を提供することができる。
（３）：キャリアとトナーとを有する現像剤を収容し像担持体上に形成される潜像を該現像剤で現像する現像装置と、画像面積を記憶する画像面積記憶手段及び画像面積率を演算する演算手段を有し、
前記現像装置は、前記像担持体に対向し周囲に複数の磁極が形成された現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
当該現像装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する2本の搬送部材と、
前記搬送部材は、前記現像剤担持体に対向配置され、現像剤を長手方向に搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一搬送部材と、
前記現像剤担持体に対向し、前記現像剤担持体から離脱した現像剤を搬送する第二搬送部材と、
前記第一と第二の搬送部材の両端部に配置され、これら搬送部材間で現像剤を受け渡す連通口とを備え、
前記画像面積記憶手段に記憶されている画像面積から算出された画像面積率が所定の画像面積率以下になった場合に、前記現像剤担持体から前記トナーを強制的に消費するトナー強制消費動作を行なう画像形成装置であって、
前記第二の搬送部材の現像剤搬送経路のトナー強制消費された現像剤の回収位置にトナー強制消費前、予めトナーを供給しておくこととした（請求項３）。
トナーが強制消費された現像剤は、トナー濃度が低下しているので現像装置内の現像剤にトナー濃度偏差が発生してしまうが、現像剤が回収される位置に予めトナーを供給しておくことで、トナー濃度偏差を抑制することができるため、画像濃度偏差の少ない安定した画像を提供することができる。
（４）：（１）乃至（３）の何れか１項に記載の画像形成装置において、前記トナー強制消費動作後、一定時間以上の攪拌動作を実施することとした（請求項４）。
ここで、撹拌動作を行う時間Ｔｄは、以下の（式１）で表される。
Ｔｄ＝現像剤搬送経路長（Lｄ）／現像剤搬送速度（Vｄ）・・・（式１）
ここで、現像剤搬送経路長（Lｄ）として、現像剤搬送経路が循環経路の場合、循環経路を略１めぐりする長さとすることができる。
（５）：（１）乃至（４）の何れか１項に記載の画像形成装置において、前記トナー強制消費動作及び前記回収位置にトナーを供給するトナー供給動作は、当該画像形成装置の非印刷動作時に行うこととした（請求項５）。
非印刷動作時であれば、印刷時間に対して影響を与えることなく、現像装置内の現像剤のトナー濃度ムラをなくすことができ、安定した画像を提供することができる。
（６）：（１）乃至（４）の何れか１項に記載の画像形成装置において、前記トナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることとした（請求項６）。
かかる形状特性のトナーを用いることで流動性を確保できる現像剤を提供することができ、汲み上げ不良や連れ回りによる異常画像のない安定した画像を提供することができる。
（７）：（１）乃至（６）の何れか１項に記載の画像形成装置において、前記現像装置を複数個具備することとした（請求項７）。
かかる手段により、現像装置を複数個具備するカラー画像形成装置においても、トナー濃度偏差を抑制することができるため、画像濃度偏差の少ない安定した画像を提供することができる。
（８）：（１）乃至（７）の何れか１項に記載の画像形成装置において、前記現像装置は、前記像担持体としての感光体、帯電手段及びクリーニング手段により選ばれる少なくとも一つと共に一体に支持されていて、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジの一部として構成されていることとした（請求項８）。
かかる手段により、少なくとも現像装置を含むプロセスカートリッジのメンテナンスが容易となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、トナーの強制消費がなされた現像剤は現像装置内でトナー濃度ムラを生ずるという問題を解消し、安定した濃度の出力を得ることが可能になる画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置としてのプリンタを示す構成図である。
【図２】図１に示したプリンタ作像部を示す拡大図である。
【図３】現像剤担持体の軸方向から見た改良型現像装置の断面図である。
【図４】（ａ）は改良型現像装置の平面図、（ｂ）は改良型現像装置の正面図である。
【図５】２つの搬送スクリュが見えるように切断した改良型現像装置の断面図である。
【図６】改良型現像装置の斜視図である。
【図７】改良型現像装置内における現像剤の循環経路を説明した改良型現像装置の断面図である。
【図８】改良型現像装置における現像剤の循環経路を説明した要部斜視図である。
【図９】改良型現像装置において、現像ローラの軸方向から見た断面図である。
【図１０】一般型現像装置において、現像ローラの軸方向から見た断面図である。
【図１１】一般型現像装置において、現像剤の循環経路を説明した模式的な図である。
【図１２】一般型現像装置において、トナー強制消費時における現像剤の循環経路を説明した模式的な図である。
【図１３】一般型現像装置において、トナー強制消費の場合における、供給トナーの分布を示した図である。
【図１４】改良型現像装置において、トナー強制消費の場合における、供給トナーの分布を示した図である。
【図１５】トナーの強制消費のタイミングを示したタイムチャートである。
【図１６】トナーの形状係数を説明するための模視的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
［画像形成装置の構成・動作］
この発明の実施の形態について詳細に説明する。まず、図１及び図２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は画像形成装置としてのプリンタを示す構成図であり、図２はその作像部を示す拡大図である。
【００１７】
図１に示すように、中間転写ユニット１０の中間転写ベルト８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫが並設されている。なお、装置本体１００に設置される４つの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、図２において、作像部６と感光体ドラム１と１次転写バイアスローラ９と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。
【００１８】
図２を参照して、作像部６は、像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１の周囲に配設された帯電部４、現像部としての現像装置５、クリーニング部２等で構成されている（図１では現像装置５のみ表示）。感光体ドラム１上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われ、感光体ドラム１上に所望のトナー像が形成される。
【００１９】
作像部６を構成する、感光体ドラム１、帯電手段による帯電部４、現像装置５、クリーニング手段によるクリーニング部２は、それぞれ、単独なユニットとして画像形成装置本体１００に対して着脱自在に設置できるように構成される。或いは、作像部６を構成するこれらを一体化して画像形成装置本体１００に対して着脱自在なプロセスカートリッジとして構成することもできる。プロセスカートリッジはまた、感光体ドラム１、帯電部４及びクリーニング部２により選ばれる少なくとも一つと、現像装置５とを一体に支持するものとして構成することもできる。プロセスカートリッジは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応して複数設けられる。作像部６を構成するこれら感光体ドラム１、帯電部４、クリーニング部２、現像装置５はそれぞれが、寿命に達したときに、新品のものに交換される。プロセスカートリッジは、一体化されているので、作像部６のメンテナンスをおこなう際の交換性が良好なので作業性が向上する。
【００２０】
図２を参照して、感光体ドラム１は、不図示の駆動部によって図２中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部４の位置で、感光体ドラム１の表面が一様に帯電される（帯電工程）。
【００２１】
その後、感光体ドラム１の表面は、不図示の露光部から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成される（露光工程）。
【００２２】
その後、感光体ドラム１の表面は、現像装置５の対向位置である現像ニップ部５ａに達して、この位置で静電潜像が現像されて、所望のトナー像が形成される（現像工程）。
【００２３】
その後、感光体ドラム１の表面は、中間転写ベルト８及び第１転写バイアスローラ９（図１では９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫ）との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（１次転写工程）。このとき、感光体ドラム１上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
【００２４】
その後、感光体１の転写後の表面は、クリーニング部２との対向位置に達し、感光体ドラム１上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって回収、潤滑剤塗布ローラ７による塗布などがなされる（クリーニング工程）。
【００２５】
最後に、感光体ドラム１の表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上の残留電位が除去される。こうして、感光体ドラム１上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
【００２６】
なお、上述した作像プロセスは、４つの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫで、それぞれ行われる。すなわち現像色の異なる複数個の現像装置を有してカラー画像の形成が可能である。図１において、作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫの下方に配設された露光部（図示省略）から、画像情報に基いたレーザ光Ｌが、各作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫの感光体ドラム１上に向けて照射される。詳しくは、露光部は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体ドラム１上に照射して潜像を形成する。その後、現像工程を経て上記潜像はトナーにより現像される。各感光体ドラム１上に形成した各色のトナー像は、中間転写ベルト８上に重ねて転写される。こうして、中間転写ベルト８上に色重ねカラー画像が形成される。
【００２７】
詳しくは、図１に示すように、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫに、トナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
【００２８】
中間転写ベルト８が矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫの１次転写ニップを順次通過し、この課程で感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に色重ねカラー画像が１次転写されるのである。
【００２９】
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写ローラ１９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ１２が、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップ１９Ｎを形成している。そして、中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像は、この２次転写ニップ１９Ｎの位置に搬送された転写紙等の被転写材Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト８には、被転写材Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。中間転写ベルト８上に残存する未転写トナーは、図示せぬクリーニングユニットによって除去されることで初期状態に復帰する。
こうして、中間転写ベルト８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
【００３０】
ここで、２次転写ニップ１９Ｎの位置に搬送された記録媒体である被転写材Ｐは、装置本体１００の下方に配設された給紙部２６から、給紙ローラ２７やレジストローラ対２８等を経由して搬送されたものである。
【００３１】
詳しくは、給紙部２６には、転写紙等の被転写材Ｐが複数枚重ねて収納されている。給紙ローラ２７が図１中で反時計方向に回転駆動されると、一番上の被転写材Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給送される。
【００３２】
レジストローラ対２８に搬送された被転写材Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、被転写材Ｐが２次転写ニップ１９Ｎに向けて搬送される。こうして、被転写材Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
【００３３】
その後、２次転写ニップ１９Ｎの位置でカラー画像が転写された被転写材Ｐは、定着部２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が被転写材Ｐ上に定着される。
【００３４】
その後、被転写材Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対２９によって装置本体１００外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部３０上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３５】
このような画像形成装置であって、画像面積を記憶する画像面積記憶手段及び面積を演算する演算手段を有しているものに本発明は適用される。
【００３６】
［現像装置の構成・動作］
図１で説明した画像形成装置に構成された現像装置５は、本発明によく適合する改良された現像装置であり、この明細書では第１のタイプの現像装置と称する。図1に示した画像形成装置には、第1のタイプの現像装置の他に、改良前の一般的なタイプである第２のタイプの現像装置を構成することもできる。以下では、第１のタイプの現像装置と、第２のタイプの現像装置について、それぞれ、本発明の適用例を説明する。
【００３７】
≪第１のタイプの現像装置：改良型現像装置≫
ここで説明する第１のタイプの現像装置は、「キャリアとトナーとを有する現像剤を収容し像担持体上に形成される潜像を該現像剤で現像する現像装置と、画像面積を記憶する画像面積記憶手段及び画像面積率を演算する演算手段を有し、前記現像装置は、前記像担持体に対向し周囲に複数の磁極が形成された現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、当該現像装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する2本の搬送部材と、前記搬送部材は、前記現像剤担持体に対向配置され、現像剤を長手方向に搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一搬送部材と、前記現像剤担持体に対向し、前記現像剤担持体から離脱した現像剤を搬送する第二搬送部材と、前記第一と第二の搬送部材の両端部に配置され、これら搬送部材間で現像剤を受け渡す連通口とを備え、前記画像面積記憶手段に記憶されている画像面積から算出された画像面積率が所定の画像面積率以下になった場合に、前記現像剤担持体から前記トナーを強制的に消費するトナー強制消費動作を行なう画像形成装置」に適用される現像装置である。図３〜図９にて、作像部６における第１のタイプの現像装置５の構成・動作について、さらに詳しく説明する。
【００３８】
現像装置５は、複数の部材を組み合わせたケーシング６０内に構成され、感光体ドラム１に対向する現像剤担持体としての現像ローラ５１、現像ローラ５１の下方に設置された現像剤規制部材としてのドクターブレード５２、現像剤収容部５８、５９内に配設された第一の搬送部材としての搬送スクリュ５３と第二の搬送部材としての搬送スクリュ５４の２つの搬送スクリュを有し、現像剤収容部５８、５９内には、キャリアとトナーとからなる２成分の現像剤Ｇ、現像剤Ｇ中のトナー濃度を検知するための、トナー濃度センサ、などが収容されている。
【００３９】
ドクターブレード５２は現像ローラ５１に担持された現像剤の量を規制する部材である。現像剤収容部５８と５９間は回収ガイド（分離板）５７で仕切られ、回収ガイド５７の先端部は現像ローラ５１の外周部を構成して回転する現像スリーブ５１ａと所定間隔をあけて対向している。
【００４０】
図３、図９に示すように、現像ローラ５１は、内部に固設されたマグネットを有するマグローラ５５や、該マグネットの周囲を回転する現像スリーブ５１ａ等で構成され、図８に示すように感光体ドラム１に近接対向して配置されている。図３、図９にもどり、マグローラ５５には、Ｐ１極〜Ｐ５極の５つの磁極が形成されている。そして、これら５つの磁極が形成されたマグネットの周囲を現像スリーブ５１ａが回転することで、その回転にともない現像剤Ｇが現像スリーブ５１ａ上を移動することになる。なお、図３の現像ローラ５１に付した放射状の線分は、Ｐ１極〜Ｐ５極のそれぞれの磁力がピークになる位置を示すものである。
【００４１】
（代表例の構成）
図３において、現像装置５は現像ローラ５１とドクターブレード５２、供給用搬送スクリュ５３、回収用搬送スクリュ５４を有する構成である。ポリエステル樹脂を主成分とするトナー（５．８μm）と磁性微粒子であるキャリア（３５μm）を７ｗｔ％に均一混合した現像剤が一定量充填されており、現像ローラ５１の長手方向に沿って並列に配置した搬送スクリュ５３と搬送スクリュ５４内を６００〜８００ｒｐｍで回転させることによって現像ローラ５１に対する補給後のトナー攪拌と搬送を同時に行い、トナーとキャリアの均一混合と帯電付与を行っている。
【００４２】
均一混合された現像剤は現像ローラ５１に近接して平行に設けられた供給用搬送スクリュ５３より現像ローラ５１に内包されたマグローラ５５のＰ４，Ｐ５磁力によって現像ローラ５１の外周部を構成する現像スリーブ５１ａ外周部の表面に搬送され、該スリーブ５１ａが図中矢印の向きに回転することによって感光体1とスリーブによって作られる現像領域である現像ニップ部５１Ｎに運ばれ、図示しない高圧電源による現像電界を形成することによってトナーが感光体ドラム１上の潜像を現像する。現像後の現像剤はスリーブ５１ａの回転に伴って回収ガイド（分離板）５７を介して回収用搬送スクリュ５４に回収されるようになっている。
【００４３】
供給用搬送スクリュ５３、回収用搬送スクリュ５４は、現像装置内に収容された現像剤を長手方向に搬送して循環経路を構成する。供給用搬送スクリュ５３は現像剤を長手方向に搬送しながら現像ローラ５１に現像剤を供給する。回収用搬送スクリュ５４は現像ローラ５１に対向し、現像ローラ５１から離脱した現像剤を回収搬送する。
【００４４】
図５は現像装置５の２つの搬送スクリュ５３、５４が見える断面に破断した図であり、現像剤の流れ（スクリュ間および現像ローラから回収スクリュへの流れ）を示すものである。
【００４５】
スクリュ端の領域ａ及びｂでは上段の回収用搬送スクリュ５４と下段の供給用搬送スクリュ５３による攪拌・搬送室が上下に連通した連通口を構成しており、a部では上段から下段へ、ｂ部では下段から上段へ現像剤が受け渡され搬送されるようになっている。連通部におけるスクリュの形状はパドルや逆巻きのスクリュを設けており、搬送方向に対して垂直方向への搬送能力を持たせている。回収用搬送スクリュ５４に沿う上流側の端部にはトナー補給用のトナー補給口１７が開口している。
【００４６】
図７は現像装置中における現像剤の堆積の様子を示す概略図である。図中の白抜きの矢印は現像剤の移動方向を示す。供給用搬送スクリュ５３にて攪拌搬送を行いつつ現像ローラ５１に現像剤供給を行い回収用搬送スクリュ５４にすべて回収する方式を取っているため、現像剤収容部５８において現像剤の堆積状態が破線で示すように斜めになる。供給用搬送スクリュ５３にそう現像剤量が矢印で示す搬送方向で下流方向に従って減少している。
【００４７】
供給用搬送スクリュ５３の径、ピッチと回転数から求まる現像剤搬送量能力:Ｗmと現像スリーブ５１上の現像剤搬送量：Wsの関係がWm>Wsとなる場合に現像剤が一様に現像スリーブ５１ａ上に搬送されるようになる。この条件が成立しないと供給用搬送スクリュ５３の下流側において現像剤が不足してしまい現像スリーブ５１ａへの現像剤の供給が不可能となってしまう。
【００４８】
また、同様に図３、図８に矢印Ｇ２で示すように、現像スリーブ５１ａから回収用搬送スクリュ５４へ現像剤を回収するが、嵩が高くなることにより回収されない現像剤が分離板５７と現像スリーブ５１の隙間から供給スクリュ側へ矢印Ｇ１で示すように入り込み、供給用搬送スクリュ５３にて十分に攪拌されることなく再び現像ニップ部５１Ｎへ供給されてしまう。即ち供給用及び回収用搬送スクリュ５３、５４の回転数を現像スリーブ５１上の現像剤搬送量を上回るように設定する必要が有り、必然的にスクリュは高回転の設定になってしまう。図７において、第一の搬送経路Ｔ１内の現像剤の嵩の高さは、連通口Ｕ１側から連通口Ｕ２側にかけて現像剤嵩が増加しており、搬送経路Ｔ１内で現像剤量が偏差をもっている。搬送経路Ｔ１の一端側である連通口Ｕ１側の現像剤の嵩の高さをｈ１、連通口Ｕ２側現像剤の嵩の高さをｈ２とするとｈ１＜ｈ２の傾向となっている。
【００４９】
≪第２のタイプの現像装置：一般型現像装置≫
ここで説明する第２のタイプの現像装置は、「キャリアとトナーとを有する現像剤を収容し像担持体上に形成される潜像を該現像剤で現像する現像装置と、画像面積を記憶する画像面積記憶手段及び画像面積率を演算する演算手段を有し、前記画像面積記憶手段に記憶されている画像面積から算出された画像面積率が所定の画像面積率以下になった場合に、前記現像剤担持体から前記トナーを強制的に消費するトナー強制消費動作を行なう画像形成装置」に適用される現像装置である。
【００５０】
図１０〜図１３を参照して第２のタイプの現像装置を説明する。
第２のタイプの現像装置は図１の画像形成装置において、図２に示す現像装置５に代えて配置されるものであり、図１０に示す現像装置５００である。現像装置５００は、ケーシング６００内に構成され、感光体ドラム１に対向する現像剤担持体としての現像ローラ５１、現像ローラ５１の下方に設置された現像剤規制部材としてのドクターブレード５２０、現像剤収容部５８０、５９０内に配設された２つの搬送スクリュ５３０、５４０を有し、現像剤収容部５８０、５９０内には、キャリアとトナーとからなる２成分の現像剤Ｇ、現像剤Ｇ中のトナー濃度を検知するための、トナー濃度センサ、などが収容されている。
【００５１】
ドクターブレード５２０は現像ローラ５１に担持された現像剤の量を規制する部材である。現像剤収容部５８０と５９０間は分離板５７０で仕切られている。分離板５７０の先端部は、第１のタイプの現像装置５のように現像ローラ５１とは対向しておらず、単に現像剤収容部５８０と５９０をその長手方向の両端部を残して仕切る。２つの搬送スクリュのうち、搬送スクリュ５３０だけが現像ローラ５１と対向している。現像ローラ５１の構成は、図３、図９で説明したとおりマグローラ５５、現像スリーブ５１ａからなる。
【００５２】
現像装置５００はドクターブレード５２０、回転部として現像ローラ５１と、搬送スクリュ５３０、搬送スクリュ５４０を有する構成である。ポリエステル樹脂を主成分とするトナー（５．８μm）と磁性微粒子であるキャリア（３５μm）を７ｗｔ％に均一混合した現像剤が一定量充填されており、現像ローラ５１の長手方向に沿って並列に配置した搬送スクリュ５３０と搬送スクリュ５４０を回転させることによって現像ローラ５１に対する補給、攪拌と搬送を同時に行い、トナーとキャリアの均一混合と帯電付与を行っている。
【００５３】
図１０における現像装置５００を上から見た図１１において、現像剤収容部５９０へは搬送スクリュ５４０の一端部延長上にあるトナー補給口１７０から適宜トナーが補給されるようになっている。
【００５４】
図１１において、現像剤の横方向の循環経路は、トナー補給口１７０から補給されたトナーなどは搬送スクリュ５４０の回転により、搬送スクリュ５４０に沿う白抜き矢印の向きに送られ、該搬送スクリュ５４０の端部であって分離板５７０から外れた部位で白抜き矢印の向きに移動して搬送スクリュ５３０に受け渡され、搬送スクリュ５３０により、トナー補給口１７０がある側に向かう白抜き矢印の向きに送られる。そして、搬送スクリュ５３０のトナー補給口１７０側の端部であって分離板５７０から外れた部位で、白抜き矢印の向きに移動して搬送スクリュ５３０から搬送スクリュ５４０側に受け渡される。以下、同様の循環をする。
【００５５】
また、縦方向の循環経路は、図１０において、搬送スクリュ５３０で搬送される間に、現像ローラ５１側に供給され、この供給された現像剤はドクターブレード５２０で一定量を残して掻き落とされ、現像ローラ５１側に残った現像剤が現像ニップ５１Ｎに送られて現像に供され、残余の現像剤が現像ローラ５１とともに回転して再び搬送スクリュ５３０の部位に回収される。ここでの供給部位と回収部位は、図１０中に破線の円で示す同じ領域（以下、共通領域Ｗという。）であり、現像ローラ５１に供給された現像剤は、現像に供されたのち、残余の現像剤が供給位置と同じ共通領域Ｗに回収される。
【００５６】
このような現像装置５００を備えた画像形成装置であって、画像面積を記憶する画像面積記憶手段及び画像面積率を演算する演算手段を有し、前記画像面積記憶手段に記憶されている画像面積から算出された画像面積率が所定の画像面積率以下になった場合に、前記現像剤担持体から前記トナーを強制的に消費するトナー強制消費動作を行なう画像形成装置では、現像装置５００に収納されている二成分現像剤中のトナーを、感光体ドラム１上に転移させるトナー強制消費動作のモードを実行することができる。
【００５７】
（請求項に対応する実施形態）
２成分現像方式において、低画像面積の画像が多く印刷された場合、現像剤は劣化しているので、地汚れやぼそついた画像となってしまう。そこで、現像装置から劣化したトナーの強制消費を行ない、かつ、新しいトナーを補給することで現像剤をリフレッシュすることで安定した画像を得ることはできる。
【００５８】
（請求項１の発明）
この発明は、第２のタイプの現像装置：一般型現像装置（図１、図１０〜図１３）を用いた画像形成装置で実施される。
トナーの強制消費がなされた現像剤は図１０に示した現像装置内で特定の部位（共通領域Ｗ）でトナーが消費されるため、部分的にトナーが減少して、トナー濃度ムラとなってしまう。トナー強制消費された現像剤はトナー濃度が低くなっている。そこで、本発明では、その現像剤が現像ローラから回収される部分に予めフレッシュなトナーを供給しておくことで、トナー濃度のムラを小さくする。トナーが強制消費された領域（共通領域Ｗ）には、現像に供された現像剤が回収されるが、その回収位置（＝トナーが強制消費された領域＝共通領域Ｗ）に、予めトナーを供給しておくことによりトナー濃度の不均衡を解消する。
【００５９】
＜トナー強制消費後でのトナー供給の有無＞
例として、一般型現像装置５００を搭載した画像形成装置（商品名：imagio MP C5000の改造機）を用いて、トナー強制消費前（定常状態）におけるトナー供給なしの場合、トナー供給ありの場合のそれぞれについて、トナー濃度を調べた。また、トナー強制消費前にトナー供給を行わない場合と、トナー強制消費前にトナー供給を行った場合とでのトナー濃度の確認をトナー強制消費後に行った。事前のトナー供給の有無に対するトナー強制消費後のトナー濃度の確認を行った。画像面積率０．５％の画像を１０枚印刷し、その後トナー強制消費を行い、トナー強制消費終了したすぐあとに現像装置を停止し、現像ローラ付近の現像剤を採取し、トナー濃度の測定を実施した。
【００６０】
今回の評価では、トナー強制消費方法は、印刷後にトナー強制消費画像（下記の条件に示す）を印刷することとした。図１１はトナー強制消費前の現像装置の模式図であり、トナー強制消費された直後の現像剤の様子を図１２に示す。
【００６１】
図１２において、搬送スクリュ５３０に沿う現像剤収容部５８０の領域に、トナー強制消費によりトナー濃度が低下した現像剤Ｇ３の領域ができる。一方、感光体ドラム１上には強制消費による強制消費トナー像ＩＴができる。強制消費前にトナー供給する場合には、図１２の現像剤Ｇ３の領域に補給トナーが供給される。模視的には、図１３に示すように現像剤Ｇ３の領域となるであろう部位に重ねて供給トナーＴＮによる領域ができる。トナー濃度の測定結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】
2012128190.tif 000003
【００６３】
表1における測定位置１は、図１０における共通領域Ｗであってかつ、図１１〜図１３における搬送スクリュ５３０に沿う領域（現像剤Ｇ３の領域）のうち、トナー補給口１７０側に寄った位置（分離板５７０の端部外に対応する位置）であり、図１２に例示している。同様に、測定位置３は測定位置１の反対側であって、分離板５７０の端部外に対応する位置である。測定位置２は、測定位置１と測定位置２との略中央部である。
【００６４】
表１で、「トナー強制消費前」の欄では、トナー強制消費前の定常状態におけるトナー供給なしの場合と、トナー供給ありの場合のそれぞれについて、トナー濃度を調べた結果を示す。また、「トナー強制消費後」の欄では、トナー強制消費前にトナー供給を行わない場合と、トナー強制消費前にトナー供給を行った場合とについて、トナー濃度を調べた結果を示す。
【００６５】
表１の「トナー強制消費前」はトナー供給の有無に関わらず、図１１に示すような定常状態となっている。表１の「トナー強制消費後」欄の上段に対応する、事前にトナー供給なしの場合は、トナー強制消費直後において、模視的表した図１２に示す状態となっていてトナー濃度が低下している。
【００６６】
これに対して、表１の「トナー強制消費後」欄の下段に対応する、事前にトナー供給を行った場合は、図１１に示すように予め供給トナーＴＮがあるので、トナー濃度の低下がみられない。
【００６７】
トナー供給は、トナー補給口１７０からトナー補給を意味し、搬送スクリュの回転により、補給されるべき共通領域Ｗであってかつ現像剤Ｇ３と重なる領域への補給がなされる。
【００６８】
トナー供給は、前記画像形成装置（商品名：imagio MP C5000の改造機）で行った。
・現像剤搬送速度：３０ｍｍ／ｓ（これは、現像装置を駆動させ、トナー補給口１７０よりトナーを補給してからトナー濃度センサの出力が変化するまでの時間を測定した結果から求めた。）
・現像剤搬送距離：６００ｍｍ（現像剤搬送部材長３００ｍｍが２本）
・トナー強制消費量（トナー強制消費パターン）：１２０ｍｇ（感光体付着量：０．３０ｍｇ／ｃｍ2×主走査方向長：２９７ｍｍ×副走査方向長：２００ｍｍ）とすると、トナー強制消費実行の２０ｓｅｃ前（６００ｍｍ／３０ｍｍ／ｓ）にトナー補給を開始し、約６．６ｓｅｃ間、トナー補給する。図１２の現像剤Ｇ３の領域となるべき領域に補給トナーが供給されてからトナー強制消費が行われる。模視的には、図１１に示す状態のもとで、２点鎖線で示すように供給トナーＴＮを共通領域Ｗに供給してからトナー強制消費（現像バイアスの印加）を行う。
【００６９】
表１の結果から、トナー強制消費動作前後のトナー濃度は、トナー強制消費前にトナー供給がある場合の方が、トナー濃度低下がほとんどしていない。
【００７０】
トナー強制消費動作の実行基準となる画像面積率情報の取得は、プリントジョブ情報から画素カウントを蓄積し、例えば通紙されたＡ４用紙枚数換算で割ることで、Ａ４用紙一枚あたりの画像面瀬率を算出できる。そして、画像形成装置の演算手段が画像面積率情報と画像形成装置に設定されている画像面積率のしきい値から判定し、トナー強制消費が必要と判断した場合、トナー消費動作を実行する。
【００７１】
本発明のトナー強制消費動作時のトナー補給（供給）は画像形成装置の演算手段からの信号によってトナー補給モータを駆動制御して、トナー補給口１７０からトナー補給をしている。トナー補給は連続的に必要量を補給する。例えば、補給速度を変化させて補給する。或いは、現像剤搬送中に補給トナーが拡散すると考えられるので一定量のトナーを間欠的に補給する方法で行ってもよい。
【００７２】
ここでのトナー強制消費動作は、現像装置５００内からトナーを感光体ドラム１側に排出することで行う。現像装置５００内の現像剤からトナーを排出する方法として、現像ローラ５１の全幅からトナーを強制消費すれば効率がよい。或いは、感光体ドラム１の帯電電位よりも現像ローラ５１に印加する電圧（現像バイアス）を一定時間高く設定してもよい。書込み手段で感光体上に潜像を形成し、現像手段でトナー像を現像する通常の現像方法で画像パターン（例えば、現像ローラ長手方向全幅にベタ画像を現像する現像方法）で現像してもよい。
【００７３】
（請求項２の発明）
上記例において、トナー補給口１７０からのトナー補給にかかるトナー供給量はトナー強制消費量と同量とする。これにより、消費される或いは消費されたトナー量に対して、過不足なくトナーを供給することで、現像装置中の現像剤のトナー濃度への影響を小さくすることができ、画像濃度偏差の少ない安定した画像を提供することができる。
【００７４】
トナー強制消費動作は、現像装置内の劣化したトナーを現像装置外に放出し、その代わりにフレッシュなトナーを補給することで現像剤の状態を改善することを目的で行うのである。よって、トナー強制消費動作の前後で急激なトナー濃度変動は望ましくない。
【００７５】
そこで、トナー強制消費動作前後において現像装置内の現像剤のトナー濃度は同じであることが望ましい。つまり、強制消費されたトナー分を確実にトナー補給したい。そこで、トナー強制消費されたトナー量は、例えば帯電電位よりも大きい現像バイアスを印加することで、トナーを感光体ドラム１に現像する。方法としては、予め実験から求められている単位面積当たりの感光体上付着量、例えば、表２による感光体上付着量（ｍｇ／ｃｍ２）の値と、トナー強制消費のトナー像面積とから算出できる。トナー強制消費のトナー像面積は、「トナー強制消費時間×感光体線速×現像剤担持幅」から算出できる。
【００７６】
【表２】
2012128190.tif 000004
【００７７】
また、通常の現像方法（感光体上に潜像を形成し、現像する）で、ベタ画像やハーフトーン画像を現像し、トナーを強制消費させてもよい。トナー補給量はトナー補給モータの駆動時間から算出することが可能であるので、必要トナー量を画像形成装置の演算手段でモータの制御を行うことで可能である。
【００７８】
（請求項３の発明）
第１のタイプの現像装置：改良型現像装置（図１、図２〜図９、図１４、図１５）で説明する。
この発明は、前記≪第１のタイプの現像装置：改良型現像装置≫の項で述べた現像装置を用いた画像形成装置に適用される。この第１のタイプの現像装置５では、現像剤搬送経路が既に説明した図７〜９などに示されている。第一の搬送部材としての搬送スクリュ５３が位置する現像剤収容部５９と、第二の搬送部材としての搬送スクリュ５４が位置する現像剤収容部５８とは回収ガイド（分離板）５７で仕切られている。
【００７９】
図７〜図９や、図１４を参照するに、トナーを強制消費する場合には、搬送スクリュ５３側の搬送経路の現像剤が対象となり、強制消費後の残余の現像剤が搬送スクリュ５４側の現像剤搬送経路に回収される。この発明では、第二搬送部材としての搬送スクリュ５４側の現像剤搬送経路のトナー強制消費された現像剤の回収位置にトナーを供給しておくことになる。
【００８０】
トナーが強制消費された現像剤は、トナー濃度が低下しているので現像装置内の現像剤にトナー濃度偏差が発生してしまうが、現像剤が回収される位置（搬送スクリュ５４側の現像剤搬送経路）にあらかじめトナーを供給しておくことで、トナー濃度偏差を抑制することができるため、画像濃度偏差の少ない安定した画像を提供することができる。
【００８１】
第２のタイプの現像装置：一般型現像装置（図１、図１０〜図１３）５００と対比すると、一般型現像装置では図１０に示したように現像剤が循環しており、現像剤搬送経路内での現像ローラへの現像剤の供給する位置と現像ローラからの分離する位置が同じ（共通領域Ｗ）である。このため、現像ローラ側の現像剤搬送経路（搬送スクリュ５３０側）では現像ローラ５１に汲み上げられながら現像剤が搬送されるので、現像剤のトナー濃度状態を把握することは難しい。
【００８２】
そこで、本発明の第１のタイプの現像装置：改良型現像装置５では現像後の現像剤は現像ローラ５１の回転に伴って現像器内に回収されるようになっており回収ガイド（分離板）５７を介して搬送スクリュ（回収スクリュ）５４に回収されるようになっているので、現像された現像剤はすべて現像剤収容部５８内にある回収側の現像剤搬送経路に分離回収される。よって、現像された現像剤の状態を把握しやすい。
【００８３】
図１４は本発明におけるトナー強制消費時のトナー供給の様子を示している。図７と同様、図３において感光体ドラム１の右方から感光体ドラム１を透かして現像装置５を見た場合の模視的な図である。
【００８４】
図１４において、また、図８、図９を参考に、搬送スクリュ５３側からトナー強制消費に供された現像剤は図１４で反転する矢印に沿って現像ローラ５１から分離されて回収ガイド（分離板）５７に案内され、回収側の現像剤搬送経路に戻るが、この戻る部位に、トナー補給口１７からの補給トナーを供給しておくことで、確実に消費されたトナー分を供給することができる。
【００８５】
（実施例）
例として、改良型現像装置５を搭載した画像形成装置（商品名：imagio MP C5000の改造機）を用いて、トナー強制消費前（定常状態）におけるトナー供給なしの場合、トナー供給ありの場合のそれぞれについて、トナー濃度を調べた。また、トナー強制消費前にトナー供給を行わない場合と、トナー強制消費前にトナー供給を行った場合とでのトナー濃度の確認をトナー強制消費後に行った。事前のトナー供給の有無に対するトナー強制消費後のトナー濃度の確認を行った。画像面積率０．５％の画像を１０枚印刷し、その後トナー強制消費を行い、トナー強制消費終了したすぐあとに現像装置を停止し、現像ローラ５１付近の現像剤を採取し、トナー濃度の測定を実施した。
【００８６】
表３における測定位置１は、図１４における搬送スクリュ５４に沿う搬送経路の領域のうち、トナー補給口１７側に寄った位置（連通口Ｕ１よりも内側の位置）である。同様に、測定位置３は測定位置１の反対側であって、連通口Ｕ２よりも内側の位置である。測定位置２は、搬送経路上、測定位置１と測定位置２との間の略中央部である。各測定位置でのトナー強制消費動作前後の回収側現像剤搬送経路のトナー濃度を測定した結果を表３に示す。
【００８７】
【表３】
2012128190.tif 000005
【００８８】
表３で、「トナー強制消費前」の欄では、トナー強制消費前の定常状態におけるトナー供給なしの場合と、トナー供給ありの場合のそれぞれについて、トナー濃度を調べた結果を示す。また、「トナー強制消費後」の欄では、トナー強制消費前にトナー供給を行わない場合と、トナー強制消費前にトナー供給を行った場合とについて、トナー濃度を調べた結果を示す。
【００８９】
今回の評価におけるトナー強制消費方法は、印刷後にトナー強制消費画像（下記の条件に示す）を印刷することとした。このときのトナー供給方法は、改良型現像装置５を搭載した画像形成装置（商品名：imagio MP C5000の改造機）を用い、現像剤搬送速度：２１５ｍｍ／ｓで現像装置を駆動させ、トナーを補給してからトナー濃度センサの出力が変化するまでの時間を測定した結果から求めた。
【００９０】
・現像剤搬送距離：６００ｍｍ（現像剤搬送部材長３００ｍｍが２本）
・トナー強制消費量（トナー強制消費パターン）：１２０ｍｇ
・（感光体付着量：0.30mg/cm2×主走査方向長：297mm×副走査方向長：200mm）
とすると、トナー強制消費実行の１．４ｓｅｃ前（３００ｍｍ／２１５ｍｍ／ｓ）にトナー補給を開始し、約１．４ｓｅｃ間トナー補給する（このときの補給速度：８６ｍｇ／ｓｅｃ＝１２０ｍｇ／１．４ｓｅｃとなる）。
【００９１】
このときのタイミングチャートを図１５に示す。図１５において、現像バイアスのＯＮ、ＯＦＦは感光体ドラム１へのトナーの移動のＯＮ、ＯＦＦに対応、トナー補給のＯＮ、ＯＦＦは補給口１７からトナーを送り出すモータのＯＮ、ＯＦＦに対応、現像モータのＯＮ、ＯＦＦは搬送スクリュ５３、５４や現像ローラ５１の回転のＯＮ、ＯＦＦと対応している。通常の印刷動作後、トナー強制消費動作（現像バイアスＯＮ）前１．４ｓｅｃの時点でトナー補給をＯＮにしている。つまり、トナー強制消費前にトナー供給ありのケースである。
【００９２】
このように、トナー強制消費を実施後、回収側の現像剤搬送経路のトナー濃度は、トナー強制消費前にトナー供給がない場合には低下しているのに対して、トナー強制消費前にトナー供給ありの場合はトナー濃度の低下はほとんどない。よって、トナー濃度の低下のない回収側現像剤搬送経路内の現像剤を供給側現像搬送経路に搬送しても、画像濃度低下がなく、画像濃度変動のない画像となる。
【００９３】
（請求項４の発明）
この発明の例では、第１のタイプの現像装置５、第２のタイプの現像装置５００において、トナー強制消費動作後は所定の一定時間以上の攪拌動作を実施することを要する。
ここでの現像剤攪拌時間Ｔｄは、下記の式で表される。
現像剤攪拌時間Ｔｄ＝現像剤搬送経路長（Lｄ）／現像剤搬送速度（Vｄ）
現像剤搬送速度Ｖｄとし、現像装置内の現像剤搬送経路長をＬdとし、Ｌdの値を現像剤の現像装置搬送経路一周分の距離にすると現像剤攪拌時間Ｔｄは現像剤の現像装置搬送経路一周にかかる時間となる。この時間はトナーが強制消費された後の攪拌時間を設定する基準とすることができる。
【００９４】
請求項３の現像装置の条件において、トナー強制消費で回収される現像剤位置にトナー供給がある場合で、回収側の像剤搬送経路内現像剤の帯電量を現像装置内で攪拌した時間ごとに表４に示す。
【００９５】
【表４】
2012128190.tif 000006
【００９６】
表４において、３sec以降のトナー帯電量はほぼ飽和しており、十分に攪拌されているといえる。請求項３の現像装置の条件において、３secは、
「現像搬送距離／現像剤搬送速度＝６００ｍｍ／２１５ｍｍ＝２．７９sec≒３sec」
となり、３secは、現像剤が循環する現像剤搬送距離のほぼ一周分の時間となる。よって、現像剤の帯電量は現像剤が現像装置の搬送経路を一周すると十分に立ち上がっていることとなる。
【００９７】
トナー補給口１７或いはトナー補給口１７０から供給されたフレッシュなトナーを攪拌させることで帯電を立ち上げ、拡散させることができる。フレッシュトナーを現像装置全体に拡散させることで均一な現像剤状態にすることができ、弱帯電トナー等による地肌汚れのない画像を提供することができる。
【００９８】
（請求項５の発明）
この発明の例では、第１のタイプの現像装置５、第２のタイプの現像装置５００において、トナー強制消費動作とトナー供給動作を、画像形成装置の非印刷動作時に行うこととする。非印刷動作時に行うこととすれば、印刷時間に対して影響を与えることなく、現像装置内の現像剤のトナー濃度ムラをなくすことができ、安定した画像を提供することができる。
【００９９】
（請求項６の発明）
この発明の例では、用いるトナーの形状係数SF-1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF-2が100〜180の範囲にあることとする。このような形状係数のトナーを用いることで流動性を確保できる現像剤を提供することができ、汲み上げ不良や連れ回りによる異常画像のない安定した画像を提供することができる。
【０１００】
トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図１６（ａ）は、形状係数ＳＦ-１、図１６（ｂ）は、形状係数ＳＦ-２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ-１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長MＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
【０１０１】
ＳＦ-１＝｛（MＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・式（１）
【０１０２】
ＳＦ-１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ-１の値が大きくなるほど不定形になる。また、形状係数ＳＦ-２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００／４πを乗じた値である。
【０１０３】
ＳＦ-２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）・・・式（２）
【０１０４】
ＳＦ-２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ-２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ-８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
【０１０５】
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ-１、ＳＦ-２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
【符号の説明】
【０１０６】
１  感光体ドラム
２  クリーニング部
２ａ  クリーニングブレード
４  帯電部
５、５００  現像装置
５ａ  現像ニップ部
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫ  作像部
７  潤滑剤塗布ローラ
８  中間転写ベルト
９  第１転写バイアスローラ
１０  中間転写ユニット
１７、１７０  トナー補給口
１９  ２次転写ローラ
１９Ｎ  ２次転写ニップ
２０  定着部
２６  給紙部
２７  給紙ローラ
２８  レジストローラ対
２９  排紙ローラ対
３０  スタック部
５１  現像ローラ
５１ａ  現像スリーブ
５１Ｎ  現像ニップ部
５２、５２０  ドクターブレード
５３  （第一の搬送部材としての）搬送スクリュ
５４  （第二の搬送部材としての）搬送スクリュ
５５  マグローラ
５７、５７０  回収ガイド（分離板）
５８、５９、５８０、５９０  現像剤収容部
６０、６００  ケーシング
１００  装置本体
５３０、５４０  搬送スクリュ
ａ、ｂ  領域
Ｇ  現像剤
Ｇ１、Ｇ２  矢印
Ｇ３  濃度が低下した現像剤
ＴＮ  供給トナー
Ｌ  レーザ光
Ｐ  被転写材
Ｔ１  第一の搬送経路
Ｔ２  第二の搬送経路
Ｕ１、Ｕ２  連通口
ＩＴ  トナー像
Ｗ  共通領域
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０７】
【特許文献１】特開２０１０−０６６４２０号公報
【特許文献２】特開２０１０−９２０２５号公報
【図１】
2012128190.tif 000007
【図２】
2012128190.tif 000008
【図３】
2012128190.tif 000009
【図４】
2012128190.tif 000010
【図５】
2012128190.tif 000011
【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】
2012128190.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2012128190.tif 000021
【図１６】
2012128190.tif 000022