(57)【要約】【課題】部材や機構の追加を伴うことなく、プロセススピードが切り替わった際の現像剤担持体に沿った循環経路の現像剤レベルを一定に保って、出力画像の品質低下を発生しないで済む画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成部１は、等速モードの画像形成と１／２速モードの画像形成とを実行可能である。１／２速モードから等速モードに切り替わる際に、画像形成動作を中断して、第二回転速度よりも高い回転速度で現像スリーブを回転させて排出口４ｇから現像剤を排出する空回転動作を実行する。空回転動作におけるスクリュー部材４ｃの駆動時間を、実行された１／２速モードの実行時間における現像剤の補給量に関する履歴に応じて変更する。１／２速モードの実行時間が長いほど空回転動作におけるスクリュー部材４ｃの駆動時間を長く設定する。【選択図】図２
2013054106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体に静電像を形成する静電像形成手段と、現像剤を担持して前記像担持体の静電像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に沿って現像剤が循環する循環経路と、前記循環経路の現像剤を搬送しつつ前記現像剤担持体に供給するスクリュー部材と、前記循環経路の所定高さ以上の現像剤が排出される排出口と、前記循環経路に現像剤を補給する補給装置と、を備え、
前記現像剤担持体と前記スクリュー部材とが一定速度比で回転するとともに、前記現像剤担持体に第一回転速度を設定する第一画像形成モードと前記現像剤担持体に前記第一回転速度よりも低い第二回転速度を設定する第二画像形成モードとを実行可能な画像形成装置において、
前記第二画像形成モードから前記第一画像形成モードに切り替わる際に、画像形成動作を中断して前記第二回転速度よりも高い回転速度で前記現像剤担持体を回転させて前記排出口から現像剤を排出する排出モードを実行可能な制御手段を備え、
前記制御手段は、前記排出モードにおける前記スクリュー部材の駆動時間を、実行された前記第二画像形成モードの実行時間における現像剤の補給量に関する履歴に応じて変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第二画像形成モードの実行時間が長いほど前記排出モードにおける前記スクリュー部材の駆動時間を長く設定す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】
前記制御手段は、前記第二画像形成モードの実行時間が所定時間より長い場合には前記排出モードにおける前記スクリュー部材の駆動時間を一定時間に設定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第二画像形成モードの実行時間に補給された現像剤の補給量に関する情報を検知する検知手段を備え、
前記制御手段は、前記検知手段の検知情報に基づいて、前記第二画像形成モードの実行時間に補給された現像剤の補給量が多いほど前記排出モードにおける前記スクリュー部材の駆動時間を長く設定す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５】
前記制御手段は、前記検知手段の検知情報に基づいて、前記第二画像形成モードの実行時間に補給された現像剤の補給量が所定量以上の場合は、前記排出モードにおける前記スクリュー部材の駆動時間を一定時間に設定することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第一画像形成モードから前記第二画像形成モードに切り替わる際に、画像形成動作を中断して前記第一回転速度よりも低い回転速度で前記現像剤担持体を回転させながら前記補給装置から現像剤を補給させる補給モードを実行可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
像担持体と、前記像担持体に静電像を形成する静電像形成手段と、現像剤を担持して前記像担持体の静電像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に沿って現像剤が循環する循環経路と、前記循環経路の現像剤を搬送しつつ前記現像剤担持体に供給するスクリュー部材と、前記循環経路の所定高さ以上の現像剤が排出される排出口と、前記循環経路に現像剤を補給する補給装置と、を備え、
前記現像剤担持体と前記スクリュー部材とが一定速度比で回転するとともに、前記現像剤担持体に第一回転速度を設定する第一画像形成モードと前記現像剤担持体に前記第一回転速度よりも低い第二回転速度を設定する第二画像形成モードとを実行可能な画像形成装置において、
前記第二画像形成モードが終了する毎に、前記第二回転速度よりも高い回転速度で前記現像剤担持体を回転させて前記排出口から現像剤を排出する排出モードを実行する制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記排出モードは、前記第二画像形成モードの終了後に前記現像剤担持体を停止した状態で前記現像剤担持体に印加した電圧を停止した後に前記現像剤担持体を起動して開始されることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第二画像形成モードは、前記排出モードの終了後に前記現像剤担持体を停止した状態で前記現像剤担持体に電圧を印加した後に前記現像剤担持体を起動して開始されることを特徴とする請求項８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、トナーとキャリアを混合した現像剤を用いて複数段階のプロセススピードでトナー像の現像を実行可能な画像形成装置に関し、詳しくは、プロセススピードを変更した直後の出力画像の品質低下を防止する制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
現像装置がトナーとキャリアを混合した現像剤を用いて像担持体に現像したトナー像を、直接又は中間転写体を介して記録材に転写し、トナー像を転写された記録材を加熱加圧して記録材に画像を定着させる画像形成装置が広く用いられている。現像装置では、トナーが画像形成に伴って消費される一方でキャリアは消費されないで現像装置内を循環し続けるため、画像形成の累積に伴ってキャリアの帯電性能が低下する問題がある。そのため、補給用のトナーに一定割合のキャリアを混合した補給用現像剤を現像装置に補給する一方で、補給に伴って過剰になった現像装置内の現像剤を排出口を通じてオーバーフローさせる現像装置が実用化されている（特許文献１）。
【０００３】
ところで、使用される記録材の種類等に応じて、像担持体の回転速度、いわゆるプロセススピードを複数段階に切り替え可能な画像形成装置が実用化されている。現像装置は、一般的に、トナーを担持して像担持体の静電像を現像する現像剤担持体と、現像装置内で現像剤を循環させるスクリュー部材とがギア列で連動して一定速度比で回転している。このため、プロセススピードが高速度から低速度に切り替わって、現像剤担持体の回転速度が第一回転速度から第一回転速度よりも低い第二回転速度に変化すると、スクリュー部材の回転速度も一緒に低下して、現像装置内の現像剤レベルが低下する。スクリュー部材による現像剤の跳ね上げ効果が低下して現像装置内の見かけの現像剤密度が上昇するからである。
【０００４】
一方、プロセススピードが低速度から高速度に切り替わって現像剤担持体の回転速度が第二回転速度から第一回転速度に変化すると、スクリュー部材の回転速度が上昇して現像装置内の現像剤レベルが上昇する。スクリュー部材による現像剤の跳ね上げ効果が高まって現像装置内の見かけの現像剤密度が低下するからである。
【０００５】
特許文献２には、現像剤担持体とスクリュー部材との間に、現像剤レベルを一定に保つための規制部材を配置した現像装置が示される。規制部材によって現像剤担持体に沿った循環経路の現像剤レベルを一定に保って、スクリュー部材と現像剤担持体との間の現像剤の受け渡し条件を一定に保っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−７０５３９号公報
【特許文献２】特開平７−１７５３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、現像剤を排出口を通じてオーバーフローさせる現像装置の小型化が進んで、充填される現像剤量が３００ｇ前半台まで低下する一方、高いプロセススピードに対応させて生産性を高めるために、現像装置内の現像剤の循環速度は逆に高まっている。その結果、従来に比較して、プロセススピードを切り替えた際の現像剤レベルの変化が大きくなっている。
【０００８】
そのような状況下、画像形成装置で低いプロセススピードの画像形成を終えた後に高いプロセススピードの画像形成に復帰させると、現像装置によって現像されたトナー像の濃度が部分的に低下し易くなることが判明した。後述するように、現像剤担持体に沿った循環経路の現像剤レベルが所定の限界を超えると、現像剤担持体に担持されて現像を終えたトナーの少ない現像剤が再び現像剤担持体に担持されて現像に関与する割合が高まって、現像効率が低下していることが判明した。
【０００９】
そこで、特許文献２に示されるように、現像剤担持体と並列に規制部材を配置して、プロセススピードが変化しても現像剤担持体に沿った循環経路の現像剤レベルを一定に保てるようにすることが検討された。しかし、小型化された現像装置には、十分な効果を発揮できるような規制部材を配置するスペースが無い。現像剤レベルを検出するセンサや規制部材を駆動するモータによってコスト高を招く問題もある。
【００１０】
本発明は、部材や機構の追加を伴うことなく、プロセススピードが切り替わった際の現像剤担持体に沿った循環経路の現像剤レベルを一定に保って、出力画像の品質低下を発生しないで済む画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に静電像を形成する静電像形成手段と、現像剤を担持して前記像担持体の静電像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に沿って現像剤が循環する循環経路と、前記循環経路の現像剤を搬送しつつ前記現像剤担持体に供給するスクリュー部材と、前記循環経路の所定高さ以上の現像剤が排出される排出口と、前記循環経路に現像剤を補給する補給装置とを備え、前記現像剤担持体と前記スクリュー部材とが一定速度比で回転するとともに、前記現像剤担持体に第一回転速度を設定する第一画像形成モードと前記現像剤担持体に前記第一回転速度よりも低い第二回転速度を設定する第二画像形成モードとを実行可能なものである。そして、前記第二画像形成モードから前記第一画像形成モードに切り替わる際に、画像形成動作を中断して前記第二回転速度よりも高い回転速度で前記現像剤担持体を回転させて前記排出口から現像剤を排出する排出モードを実行可能な制御手段を備え、前記制御手段は、前記排出モードにおける前記スクリュー部材の駆動時間を、実行された前記第二画像形成モードの実行時間における現像剤の補給量に関する履歴に応じて変更する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像形成装置では、排出モードを実行して排出口から余剰な現像剤が排出されるのを待って第二画像形成モードを実行するから、第二画像形成モードの開始時点では、現像剤担持体に沿った循環経路の現像剤レベルが十分に低下している。
【００１３】
したがって、部材や機構の追加を伴うことなく、プロセススピードが切り替わった際の現像剤担持体に沿った循環経路の現像剤レベルを一定に保つことができて、出力画像の品質低下が発生しないで済む。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】画像形成部の構成の説明図である。
【図３】画像形成装置の動作工程図である。
【図４】現像装置に対する現像剤の補給と排出の説明図である。
【図５】現像装置の駆動系の説明図である。
【図６】通常画像形成モードからＯＨＴモードへ切り替え直後の剤面高さの説明図である。
【図７】ＯＨＴモードから通常画像形成モードへ切り替え直後の剤面高さの説明図である。
【図８】実施例１の排出モード制御のタイムチャートである。
【図９】実施例１の排出モード制御のフローチャートである。
【図１０】等速モードにおける空回転時間と現像剤排出量の関係の説明図である。
【図１１】実施例２の排出モード制御のフローチャートである。
【図１２】実施例３の排出モード制御のフローチャートである。
【図１３】実施例３の排出モード制御の例の説明図である。
【図１４】実施例４の補給モード制御のフローチャートである。
【図１５】高生産性モードにおける現像剤の排出特性の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、プロセススピードの切り替え時に排出モード又は補給モードを実行して現像容器内の現像剤レベルを調整する限りにおいて、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。
【００１６】
従って、二成分現像剤を用いて過剰な現像剤を排出口からオーバーフローさせる現像装置であれば、縦攪拌型／横攪拌型、供給回収一体型／機能分離型の区別無く実施できる。画像形成装置は、タンデム型／１ドラム型、中間転写型／記録材搬送型／直接転写型、静電像の形成方式、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。
【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２は画像形成部の構成の説明図である。
【００１８】
図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１６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１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ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。画像形成部１Ｙでは、感光ドラム２Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１６に転写される。画像形成部１Ｍでは、感光ドラム２Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１６に転写される。画像形成部１Ｃ、１Ｂｋでは、感光ドラム２Ｃ、２Ｂｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト１６に転写される。
【００１９】
二次転写ローラ１５は、対向ローラ１０に内側面を支持された中間転写ベルト１６に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。記録材カセット２０から引き出された記録材Ｐは、分離ローラ２１で１枚ずつに分離して、レジストローラ１４へ送り出される。レジストローラ１４は、中間転写ベルト１６のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを送り出す。トナー像と重ねて記録材Ｐが二次転写部Ｔ２を挟持搬送される過程で、二次転写ローラ１５に正極性の直流電圧が印加されることにより、フルカラートナー像が中間転写ベルト１６から記録材Ｐへ二次転写される。転写されずに中間転写ベルト１６に残った転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１８によって回収される。
【００２０】
中間転写ベルト１６に担持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、中間転写ベルト１６から曲率分離して定着装置１３へ送り込まれる。定着装置１３は、記録材Ｐを加熱加圧してトナーを融解して表面に画像を定着させる。その後、記録材Ｐが機体外へ排出される。
【００２１】
画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、それぞれの現像装置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、実質的に同一に構成される。以下では、図２を参照して、画像形成部を区別するＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを除いた参照符号を用いて、一般的な画像形成部１についてトナー像の形成プロセスを説明する。
【００２２】
図２に示すように、画像形成部１は、感光ドラム２の周囲に、帯電ローラ３、露光装置７、現像装置４、転写ローラ５、ドラムクリーニング装置６を配置している。感光ドラム２は、帯電特性が負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）であり、外径３０ｍｍ、中心支軸を中心にして所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。
【００２３】
帯電ローラ３は、感光ドラム２の表面に当接して従動回転する。帯電ローラ３には、−５００Ｖの直流電圧（Ｖｄｃ）に、周波数１．３ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１．５ｋＶ、正弦波の交流電圧（Ｖａｃ）を重畳した振動電圧が印加される。これにより、感光ドラム２の表面は、帯電ローラ３に印加した直流電圧と同じ−５００Ｖ（暗部電位ＶＤ）に一様に帯電処理される。
【００２４】
露光装置７は、画像の一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、感光ドラム２の表面に画像の静電像を書き込む。現像装置４は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いて感光ドラム２の静電像をトナー像に現像する。
【００２５】
転写ローラ５は、感光ドラム２に支持された中間転写ベルト１６の内側面に所定の押圧力で当接して感光ドラム２と中間転写ベルト１６の間にトナー像の転写部を形成する。電源Ｓ３は、トナーの帯電極性とは逆極性である＋２ｋＶの直流電圧を転写ローラ５に印加する。これにより、感光ドラム２の表面のトナー像が順次に中間転写ベルト１６の表面に静電転写されていく。ドラムクリーニング装置６は、感光ドラム２にクリーニングブレードを摺擦させて、転写を逃れて感光ドラム２Ｙに残った転写残トナーを回収する。
【００２６】
＜画像形成装置の動作工程＞
図３は画像形成装置の動作工程図である。図３に示すように、前多回転工程ａは、画像形成装置の始動（起動）動作期間（ウォーミング期間）である。画像形成装置１００のメイン電源スイッチのＯＮにより、前多回転工程ａが開始され、画像形成装置１００のメインモータを起動させて、所要のプロセス機器の準備動作を実行する。
【００２７】
スタンバイｂは、所定の始動動作期間終了後、メインモータの駆動が停止し、プリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する時間である。
【００２８】
前回転工程ｃは、プリントジョブ開始信号の入力に基づいて、メインモータを再駆動させて、所要のプロセス機器のプリントジョブ前動作を実行する期間である。具体的には、１．画像形成装置がプリントジョブ開始信号を受信、２．フォーマッタで画像を展開（画像のデータ量やフォーマッタの処理速度により展開時間は変わる）、３．前回転工程開始、というシーケンスを実行する。前多回転工程中ａにプリントジョブ開始信号が入力している場合は、前多回転工程ａの終了後、スタンバイ無しに、引き続き前回転工程ｃに移行する。
【００２９】
プリントジョブ実行ｄは、所定の前回転工程が終了すると、引き続いて本番の画像形成プロセスが実行されて、画像形成済みの記録材が出力される時間である。連続プリントジョブの場合は、画像形成プロセスが繰返されて所定枚数分の画像形成済みの記録材が順次に出力される。
【００３０】
紙間工程ｅは、連続プリントジョブの場合において、一の記録材Ｐの後端と次の記録材Ｐの先端との間隔工程であり、転写部や定着装置においては非通紙状態期間である。
【００３１】
後回転工程ｆは、１枚だけのプリントジョブの場合、その画像形成済みの記録材が出力された後、あるいは連続プリントジョブの場合、その連続プリントジョブの最後の画像形成済みの記録材が出力された後も、メインモータを引き続き所定の時間駆動させる。これにより、所要のプロセス機器のプリントジョブ後動作を実行する期間である。
【００３２】
スタンバイｇは、所定の後回転工程終了後、メインモータの駆動が停止し、次のプリントジョブ開始信号が入力されるまで、画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持している。
【００３３】
以上の動作工程において、プリントジョブ実行時ｄが画像形成時であり、前多回転工程時ａ、前回転工程時ｃ、紙間工程時ｅ、後回転工程時ｆが非画像形成時である。非画像形成時とは、前多回転工程時ａ、前回転工程時ｃ、紙間工程時ｅ、後回転工程時ｆのうちの少なくとも１つの工程時、さらにはその工程時内の少なくとも所定時間である。
【００３４】
＜現像装置＞
図２に示すように、トナーとキャリアを混合し、現像剤として使用する二成分現像方式を採用している。現像装置４は、二成分現像剤による磁気ブラシを、感光ドラム２に接触させながら現像を行う二成分接触現像方式を採用している。二成分現像方式は、現在提案されている他の現像方式と比較して、画質の安定性、装置の耐久性などの長所を備えている。
【００３５】
現像装置４は、非磁性の現像スリーブ４ｂを現像容器４ａ内に回転可能に配置している。現像スリーブ４ｂは、外周面の一部を現像装置４の外部に露呈させて感光ドラム２に対向する。現像スリーブ４ｂ内には、非回転に固定してマグネットローラ４ｗが挿設されている。
【００３６】
現像容器４ａは、主にトナー（非磁性）とキャリア（磁性）との混合物である二成分現像剤を収容している。トナーは、結着樹脂、着色剤、そして必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子を有している。トナーは、重合法により製造した負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は５μｍ以上８μｍ以下が好ましい。ここでは、体積平均粒径は６．２μｍである。
【００３７】
キャリアは、表面酸化あるいは未酸化の鉄，ニッケル，コバルト，マンガン，クロム，希土類等の金属、及びそれらの合金、又は酸化物フェライトなどが好適に使用可能である。これらの磁性粒子の製造法は特に限定されない。そして、キャリアは、重量平均粒径が２０〜５０μｍ、好ましくは３０〜４０μｍであり、抵抗率が１０７Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０８Ω・ｃｍ以上である。ここでは、低比重磁性キャリアとして、フェノール系のバインダー樹脂に磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物と所定の比で混合し、重合法により製造した樹脂磁性キャリアを使用した。抵抗率は１０８Ω・ｃｍ、体積平均粒径は３５μｍ、真密度は３．６〜３．７ｇ／ｃｍ３、磁化量は５３Ａ・ｍ２／ｋｇである。
【００３８】
現像容器４ａ内の底部側にはスクリュー部材４ｃが配設されて矢印の方向に回転している。現像容器４ａ内の二成分現像剤がスクリュー部材４ｃにより攪拌される過程で、トナーがキャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。
【００３９】
現像スリーブ４ｂは、感光ドラム２との最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐ）を３５０μｍに保持して感光ドラム２に対向して配設される。感光ドラム２と現像スリーブ４ｂとの対向部が静電像の現像部ｃである。現像スリーブ４ｂは、現像部ｃにおいて、感光ドラム２の進行方向とは逆方向に回転駆動される。現像スリーブ４ｂの回転速度は、感光ドラム２の周速に対して常に１．５倍の一定速度比で回転している。
【００４０】
現像スリーブ４ｂ内のマグネットローラ４ｗの磁力により、現像容器４ａ内の二成分現像剤の一部が現像スリーブ４ｂの外周面に磁気ブラシ層として吸着保持される。磁気ブラシ層は、現像スリーブ４ｂの回転に伴い回転搬送され、現像部ｃにおいて感光ドラム２の面に対して先端を接触して感光ドラム面を適度に摺擦する。
【００４１】
電源Ｓ２は、現像スリーブ４ｂに所定の現像電圧を印加する。現像電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。具体的には、現像電圧は、−３５０Ｖの直流電圧と、周波数８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧１．８ｋＶ、矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。
【００４２】
二成分現像剤は、回転する現像スリーブ４ｂの面に薄層としてコーティングされ、現像部ｃに搬送されて磁気ブラシを形成する。磁気ブラシ中のトナーが、現像電圧の電界によって感光ドラム２の表面の静電像へ選択的に付着して、静電像がトナー像に現像される。現像部ｃを通過した現像スリーブ４ｂ上の現像剤は、引き続く現像スリーブ４ｂの回転に伴って現像容器４ａ内の現像剤溜り部に回収される。
【００４３】
＜現像剤自動交換方式＞
図４は現像装置に対する現像剤の補給と排出の説明図である。図５は現像装置の駆動系の説明図である。図５中、図２の現像装置４は、上方から見た平断面図で示しているが、トナー補給装置３２は、感光ドラム２の回転軸線方向に沿った垂直断面図で示している。
【００４４】
図４に示すように、現像装置４は、画像形成の累積に伴う現像剤の劣化、特にキャリアの帯電性能の低下が不可避であるため、少しずつ現像剤交換を行う。これにより、サービスマンによる定期的な現像剤交換または現像装置交換という作業を不要にし、メンテナンス性向上、ランニングコスト低減を達成している。このような方式を一般に、現像剤自動交換方式と呼んでいる。キャリアの入れ替えを行わない場合、キャリア表面にトナー破片や外添剤が徐々に蓄積してトナーに対する正味の摩擦面積が損なわれて、帯電性能が低下する。その結果、トナー帯電量Ｑ／Ｍが低下して、白地かぶり、トナー飛散、現像品質の低下が発生する。現像装置４は、現像容器４ａ内のキャリアが徐々に入れ替わる構成なので、現像剤の延命効果がある。現像装置４を新品交換する間隔は、画像形成６０００００枚毎としている。
【００４５】
現像装置４は、現像動作によって消費した分のトナーを含む現像剤をトナーボトル４ｄから現像容器４ａに補給し、補給によって余剰になった現像容器４ａ内の現像剤を、現像装置４外に配置された現像剤回収タンク４ｅに排出する。現像装置４は、現像剤の補給とほぼ同時に余剰現像剤の排出を行うため、画像形成装置１００の大型化やコストの高騰を引き起こすことなく、現像剤全体としての特性を安定させることが可能である。現像装置４では、新旧の現像剤の置換が行われる。
【００４６】
トナーボトル４ｄは、少量のキャリアをトナーに混入させた補給用の現像剤を現像容器４ａ内に補給する。現像容器４ａの補給口４ｆには、ホッパー４ｉから切り出された現像剤を補給スクリュー４ｊによって搬送する搬送路４ｈが接続される。ホッパー４ｉは、トナーボトル４ｄから取り出した現像剤を一時的に貯留して搬送路４ｈの補給スクリュー４ｊに受け渡す。補給スクリュー４ｊの上流側端部には、補給スクリュー４ｊの回転量を検出するためのエンコーダ４ｋが取り付けられている。
【００４７】
現像容器４ａの排出口４ｇは、トナーボトル４ｄによる現像剤の補給と同時に、現像容器４ａ内の現像剤を排出口４ｇからオーバーフローさせて、排出スクリュー４ｎに受け渡す。トナーボトル４ｄから新規の現像剤が補給されて、現像容器４ａ内の現像剤の体積が増加すると、現像容器４ａ内の現像剤が排出口４ｇからオーバーフローして、現像剤の自動交換が行われる。
【００４８】
排出口４ｇには、劣化した現像剤を排出するための排出パイプ４ｍが接続されている。排出パイプ４ｍの下端には、現像剤回収タンク４ｅが着脱自在に装着されている。排出パイプ４ｍには排出スクリュー４ｎが配置されており、排出スクリュー４ｎは排出された現像剤を現像剤回収タンク４ｅへ搬送する。
【００４９】
現像容器４ａ内には現像剤の循環経路が形成されている（図５参照）。現像剤の循環経路において、現像剤が現像スリーブ４ｂにコートされる位置よりも下流に排出口４ｇが配置される。排出口４ｇから補給されたばかりの現像剤が排出されないように、排出口４ｇの下流に補給用の現像剤の補給口４ｆが配置されている。
【００５０】
現像装置４は、単位時間あたりに現像容器４ａに供給されるキャリアの量が多いほど、循環する現像剤のキャリアの入れ替わりが早くなり、現像剤の帯電性能が高く安定的に保たれる。そのためには、トナーボトル４ｄに収容される補給用の現像剤に混入させるキャリアの量は多いほどよい。しかし、現像剤の補給は、あくまでトナーがメインなので補給用の現像剤のキャリア比率は、トナー補給量の観点で４０Ｗｔ％が上限になる。補給用の現像剤に含まれるキャリアの比率が高くなるほど、現像剤コストがアップする問題もある。このため、現像装置４では、補給用の現像剤のキャリア比率は、２０Ｗｔ％である。
【００５１】
図５に示すように、静電像形成手段の一例である露光装置７は、像担持体の一例である感光ドラム２に静電像を形成する。現像剤担持体の一例である現像スリーブ４ｂは、現像剤を担持して感光ドラム２の静電像を現像する。循環経路は、現像スリーブ４ｂに沿って現像剤が循環する。現像スクリュー４ｃＡは、循環経路の現像剤を搬送しつつ現像スリーブ４ｂに供給する。現像スリーブ４ｂと現像スクリュー４ｃＡと攪拌スクリュー４ｃＢとが一定速度比で回転する。排出口４ｇは、循環経路の所定高さ以上の現像剤が排出される。補給装置の一例であるトナー補給装置３２は、循環経路に現像剤を補給する。
【００５２】
現像容器４ａ内の空間は、隔壁４ｋによって現像室４ｕと攪拌室４ｖとに区画され、スクリュー部材（４ｃ）として、現像室４ｕには現像スクリュー４ｃＡが配置され、攪拌室４ｖには攪拌スクリュー４ｃＢが配置されている。現像室４ｕと攪拌室４ｖとは、隔壁４ｋの両端の開口部４ｐ、４ｑによって連通して現像剤の循環経路を構成している。現像スクリュー４ｃＡと攪拌スクリュー４ｃＢが矢印で示すように逆方向に現像剤を搬送することで、現像容器４ａ内を現像剤が循環する。
【００５３】
現像スリーブ４ｂと現像スクリュー４ｃＡと攪拌スクリュー４ｃＢとはギア列５４によって連結され、モータ５１に駆動されて、ギア列５４のギア比で定められた一定比率、一定方向の回転速度でそれぞれ回転する。モータ５１の回転は、制御手段の一例である制御部３０によってＯＮ／ＯＦＦおよび回転速度が制御される。
【００５４】
トナー補給装置３２から攪拌室４ｖに補給された現像剤は、攪拌スクリュー４ｃＢの回転に伴って、現像容器４ａ内を循環する二成分現像剤に混合される。トナー補給装置３２の補給スクリュー４ｊは、モータ５３によって駆動される。画像形成によって消費されたトナーを補給するために、補給用の現像剤がトナーボトル４ｄに収容されている。現像容器４ａにトナー濃度センサ３１を配置して、現像容器４ａ内を循環する二成分現像剤のトナー濃度を検知している。トナー濃度センサ３１は、現像剤の反射率を検出する光学式であるが透磁率センサでもよい。
【００５５】
ホッパー４ｉに所定量のトナーが堆積している状態でのモータ５３の回転時間と、補給スクリュー４ｊによって現像容器４ａ内に補給されるトナー量との対応関係が予め実験等によって求められ、テーブルデータとして制御部３０に保存されている。制御部３０は、モータ５３の回転時間を調整することによって、現像容器４ａに対するトナー補給量を設定する。
【００５６】
制御部３０は、トナー濃度センサ３１の検知情報に基づいてモータ５３を制御して、補給スクリュー４ｊを作動させ、現像容器４ａ内を循環する現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が７％となるように、ホッパー４ｉから現像容器４ａに現像剤を補給させる。これにより、現像容器４ａ内に必要なトナー量を満たす現像剤が補給されて、現像容器４ａ内の二成分現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が一定範囲内に維持される。ただし、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）の制御目標値は、トナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置の構成等に応じて適正に設定されるもので、７％とは限らない。
【００５７】
＜第二画像形成モード＞
図６は通常画像形成モードからＯＨＴモードへ切り替え直後の剤面高さの説明図である。図７はＯＨＴモードから通常画像形成モードへ切り替え直後の剤面高さの説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、定着処理速度を変えることによって、画質の異なる画像が形成されることを利用して、種々の画像形成モードを使用することができるように設計されている。
【００５８】
主に文字等の画像形成を行う通常の画像形成モードの他に、オーバーヘッドプロジェクター用の透明シート（以下、ＯＨＴという）に透明度の高い画像を形成するＯＨＴモードを実行可能である。また、色彩の鮮やかさを強調するために、光沢性に富んだ画像を形成する光沢モード、更には紙質に合わせた光沢感を形成するためのモード（グロスコントロールモード）等を実行可能である。
【００５９】
ＯＨＴモード（第二画像形成モード）は、画像の定着処理の加熱時間を長くすることによって、画像を形成しているトナーの溶解度を高め、通常の画像形成モード（第一画像形成モード）よりも画像の透明度や光沢性を高めている。ＯＨＴモードにおいては、通常の画像形成モードよりも、定着装置１３に搬送される記録材Ｐの搬送速度を下げることによって、記録材Ｐが定着装置１３を通過する時間を長くする。記録材Ｐの搬送速度を下げることに対応して、中間転写ベルト１６及び感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋの回転速度も下げられる。つまり、ＯＨＴモード（第二画像形成モード）では、通常の画像形成モード（第一画像形成モード）よりも低いプロセススピードが設定される。
【００６０】
同様にして、記録材Ｐである紙の光沢に合わせた光沢感を形成するグロスコントロールモード、光沢度を高める光沢モードでは、それぞれに必要な光沢度を発生させるための複数段階のプロセススピードを持つことになる。
【００６１】
また、通常より光沢が低下しても画像形成の生産性を高めたい場合があり、そのような場合に対応させて、定着可能な搬送速度の限界近いプロセススピードで画像形成を行う高生産性モードも備えている。高生産性モードの場合、等速モードに対して画像形成速度が速いため、定着性の低下に起因した画像の光沢度の低下が発生する。しかし、文字画像など、光沢度が低くても問題が少ない画像形成では、高生産性モードを選択してジョブの処理時間の短縮を実現することで、ユーザーのストレスを緩和することができる。
【００６２】
図２に示すように、画像形成部１は、現像スリーブ４ｂに、第一回転速度を設定する第一画像形成モードの一例である等速モードと、第一回転速度よりも低い第二回転速度を設定する第二画像形成モードの一例である１／２速モードとを実行可能である。
【００６３】
ＯＨＴモード、光沢モード、グロスコントロールモード、高生産性モードにおいては、感光ドラム２の回転速度及び記録材の搬送速度の変化に伴って、現像スリーブ４ｂの回転速度及びスクリュー部材４ｃの回転速度が変化する。ＯＨＴモード（第二画像形成モード）においては、プロセススピードの切り替えに伴い、現像スリーブ４ｂとスクリュー部材４ｃの回転速度が変化する。
【００６４】
画像形成装置（１００：図１）の駆動構成によって、感光ドラム２と現像スリーブ４ｂの回転速度比は一定に固定されている。図５に示す現像装置４の駆動構成によって、現像スリーブ４ｂとスクリュー部材（４ｃＡ、４ｃＢ）の回転速度比は一定に固定されている。そのため、プロセススピードが切り替わって、感光ドラム２の回転速度が変化すると、回転速度比を一定に保ちながら、現像スリーブ４ｂ及びスクリュー部材４ｃの回転速度が変化する。通常の画像形成モード（第一画像形成モード）よりも定着速度を落として十分にトナーを溶かして光沢度を高めるＯＨＴモードの場合、通常の画像形成モード（第一画像形成モード）よりもスクリュー部材４ｃの回転速度が低下する。逆に、プロセススピードが高くなる高生産性モードの場合は、通常の画像形成モード（第一画像形成モード）よりもスクリュー部材４ｃの回転速度が上昇する。
【００６５】
図６に示すように、（ａ）の通常画像形成モードから（ｂ）のＯＨＴモードへ変更した場合、プロセススピードの低下に伴って攪拌スクリュー４ｃＢの回転速度が低下して現像剤の跳ね上げが少なくなる。その結果、攪拌室４ｖの現像剤面が下がって排出口４ｇを通じた現像剤の排出が停止し、その状態で現像容器内に現像剤が補給され続けるため、通常画像形成モード時に比較して現像容器内の現像剤がかなり増えてしまう。
【００６６】
図７に示すように、その後、（ａ）のＯＨＴモードから（ｂ）の通常画像形成モードへ変更した場合、プロセススピードの上昇に伴って攪拌スクリュー４ｃＢの回転速度が上昇して現像剤の跳ね上げが増える。その結果、現像室４ｕの現像剤面が上がって現像スリーブ４ｂに接触するほどになると、現像剤スリーブ４ｂから現像室４ｕへ回収されたトナー濃度の低い現像剤がそのまま現像剤スリーブ４ｂへ連れ回る割合が増えてしまう。
【００６７】
このため、ＯＨＴモードから通常画像形成モードへ変更した直後に、現像スリーブに担持された現像剤の一部に局所的にトナー濃度が低い部分が発生して、現像されたトナー像に濃度ムラが発生する可能性がある。
【００６８】
その後、攪拌スクリュー４ｃＢの回転速度を上げた状態で連続して画像形成を行っていると、攪拌スクリュー４ｃＢによる現像剤の跳ね上げが多いため、見かけ上の現像剤面が上がって、現像剤の排出が促進されるため、現像容器内の現像剤は減ってしまう。
【００６９】
そして、現像容器内の現像剤が減った状態で、図６に示すように、（ａ）の通常画像形成モードから（ｂ）のＯＨＴモードへ変更した場合、変更直後に現像容器内の現像剤の剤面高さが急激に下がる。現像容器内の現像剤の剤面高さが下がると、現像スリーブ４ｂに現像剤が十分にコートされなくなって、現像されたトナー像に濃度ムラが発生する可能性がある。
【００７０】
結果的に、プロセススピードを切り替えて連続的に画像形成を実行する画像形成装置では、プロセススピードを切り替えてしばらくの間は、現像されたトナー像に部分的な濃度低下が発生して濃度ムラが発生し易くなる。
【００７１】
そこで、図２に示すように、プロセススピードが切り替わって、現像スリーブ４ｂの回転速度が変化しても、スクリュー部材４ｃを一定速度で回転し続けることが提案された。
【００７２】
しかし、現像スリーブ４ｂの回転速度が遅い状態（トナー消費が少ない状態）でスクリュー部材４ｃを高速で回転し続けると現像剤の劣化が急速に進む。現像スリーブ４ｂの回転速度が速い状態（トナー消費が多い状態）でスクリュー部材４ｃを低速で回転し続けると、現像スリーブ４ｂへ供給される現像剤が不足して現像されたトナー像に濃度ムラが発生する。このため、現像スリーブ４ｂとスクリュー部材４ｃとは一定速度比で駆動しなくてはならない。現像スリーブ４ｂとスクリュー部材４ｃを別々に駆動すると現像装置４の駆動機構が複雑化して小型化が難しくなる問題もある。
【００７３】
そこで、特許文献２に示されるように、現像容器内に現像剤の剤面高さの検出センサを設け、プロセススピードの切り替え後に、現像剤が所定の剤面高さに達したことを確認できるまで、画像形成を待機させる制御が提案された。
【００７４】
しかし、現像剤の剤面高さの検出センサを設けることは、配線スペースを含めてスペース的に不利であり、コストが掛かる問題がある。
【００７５】
以下の実施例では、現像剤交換方式を採用した画像形成装置において、作像した記録材の紙種及び作像枚数の履歴に応じて、ある所定のタイミングで現像剤の排出動作を行っている。その結果、紙種に応じて画像形成速度を変更した場合においても、現像装置４内の現像剤量を適正に保つことができるため、常に安定した画像形成を行うことが可能となった。
【００７６】
＜実施例１＞
図８は実施例１の排出モード制御のタイムチャートである。図９は実施例１の排出モード制御のフローチャートである。図１０は等速モードにおける空回転時間と現像剤排出量の関係の説明図である。
【００７７】
実施例１では、プロセススピードが３００ｍｍ／ｓｅｃの通常画像形成モードの他に、プロセススピードが１５０ｍｍ／ｓｅｃのＯＨＴモードと光沢モードを具備している。以下では、通常画像形成モードを「等速モード」と呼び、ＯＨＴモード及び光沢モードを「１／２速モード」と呼ぶ。
【００７８】
そして、プロセススピードが３００ｍｍ／ｓｅｃから１５０ｍｍ／ｓｅｃへ変化すると、現像スリーブの回転速度は、４５０ｍｍ／ｓｅｃから２２５ｍｍ／ｓｅｃへ変化する。
【００７９】
最初に、予備実験として、現像装置４を重量計に乗せて各種モードで運転させ、補給口４ｆから現像剤を少しずつ充填して、排出口４ｇから現像剤が排出され始める現像容器４ａ内の現像剤量を測定した。
【００８０】
等速モードで運転を行った場合、現像容器内の現像剤量が２００ｇで排出を開始したので、等速モードにおける現像装置４の最大現像剤量は２００ｇである。そして、等速モード時に出力画像に濃度ムラが発生しない適正現像剤量は２００ｇ以下とする。
【００８１】
１／２速モードで運転を行った場合、現像容器内の現像剤量が２２０ｇで排出を開始したので、１／２速モードにおける現像装置４の最大現像剤量は２２０ｇである。そして、１／２速モード時に出力画像に濃度ムラが発生しない適正現像剤量は２２０ｇ以上とする。
【００８２】
図８に示すように、実施例１では、第二画像形成モードの一例である１／２速モードのジョブが終了する毎に、第二回転速度よりも高い回転速度で現像スリーブ４ｂを回転させて排出口４ｇから現像剤を排出する空回転動作を実行する。排出モードの一例である空回転動作は、１／２速モードのジョブの終了後に感光ドラム２を停止させた状態で現像装置４のみを作動させて実行される。
【００８３】
空回転動作は、一旦、現像スリーブ４ｂの回転を停止した状態で現像スリーブ４ｂに印加した電圧を停止した後に、現像スリーブ４ｂを起動して開始される。そして、次の等速モードのジョブは、空回転動作の終了後に、一旦、現像スリーブ４ｂを停止した状態で現像スリーブ４ｂに電圧を印加した後に、現像スリーブ４ｂを起動して開始される。
【００８４】
すなわち、１／２速モードで画像形成を行った場合は、毎回、１／２速モードのジョブ終了後に、一旦画像形成動作を中断する。続いて２０ｓｅｃ、等速モード相当の回転速度で現像装置４の空回転を行うことによって、排出口４ｇを通じた現像剤排出を促進させる。
【００８５】
図３を参照して図９に示すように、実施例１では、１／２速モードの画像形成を行った場合（Ｓ１２のＹＥＳ）、一旦画像形成動作を中断して（Ｓ１３）、２０ｓｅｃ等速モード相当で現像装置４の空回転動作を行う（Ｓ１４）。
【００８６】
制御部３０は、コピースタート後、画像形成モード（１／２速モード、等速モード）に関する情報を取得する（Ｓ１１）。
【００８７】
制御部３０は、１／２速モードで画像形成を行った場合は（Ｓ１２のＹ）、１／２速モードのコピージョブ終了後に一旦画像形成を終了して（Ｓ１３）、現像装置４の空回転動作を実行する（Ｓ１４）。
【００８８】
制御部３０は、現像装置４の空回転動作の実行後（Ｓ１４）、等速モードのジョブがある場合（Ｓ１５のＮ）、等速モードに関する情報を取得して（Ｓ１１）等速モードのジョブを実行する（Ｓ１２）。
【００８９】
制御部３０は、等速モードで画像形成を行った場合は（Ｓ１２のＮ）、等速モードのコピージョブ終了後に現像装置４の空回転動作を実行しない（Ｓ１５）。
【００９０】
図１０に示すように、１／２速モード終了時の現像容器４ａ内の現像剤量が２２０ｇの状態で等速モードの運転を行って、排出口４ｇを通じて排出された現像剤の累積量を求めた。等速モードの運転の開始後、２０秒間の空回転で排出口４ｇを通じて２０ｇが排出されて、現像容器４ａ内の現像剤量は、等速モードの適正現像剤量である２００ｇになることが判明した。
【００９１】
そこで、１／２速モードで画像形成を行った場合（Ｓ１２のＹ）、空回転時間を２０ｓｅｃにすることによって、等速モードで画像に濃度ムラが発生しない現像剤量２００ｇにしている（Ｓ１４）。
【００９２】
実施例１では、現像剤交換方式を採用した画像形成装置１００において、記録材の紙種に応じて、現像装置４の空回転動作による現像剤の排出動作を行う。その結果、紙種に応じてプロセススピードを変更した場合においても、現像容器４ａ内の現像剤量を適正に保つことができるため、長期にわたって安定した画像形成を行うことを達成できた。
【００９３】
実施例１では、画像形成装置は、中間転写体方式には限定されず、感光ドラムから記録材へ直接にトナー像が転写される直接転写方式の画像形成装置でも適用できる。説明した画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置等は、特に特定的な記載がない限りは、それらのみに限定する趣旨のものではない。
【００９４】
実施例１では、１／２速モードで画像形成を行った後、等速モード相当の回転スピードで現像装置４の空回転動作を行っている。しかし、空回転動作の回転スピードは、等速モード相当である必要は無く、等速モード相当よりも速い空回転速度を採用して、現像剤排出をより短時間で済ませてもよい。
【００９５】
＜実施例２＞
図１１は実施例２の排出モード制御のフローチャートである。
【００９６】
実施例１では、１／２速モードのジョブ終了時に現像装置４の空回転を等速モード相当の回転スピードで毎回一定時間の２０秒間行って、現像容器４ａ内の現像剤量を等速モードの適正な現像剤量に戻していた。つまり、１／２速モードのジョブにおける画像形成１枚当たりのトナー消費量や画像形成枚数によらずに一定時間の排出モードを実行していた。
【００９７】
このため、１／２速モードのジョブの中でトナーが消費されず現像剤が補給されていなかった場合、現像容器４ａ内の現像剤量が増加していない状態で余分に空回転動作が行われる場合があった。
【００９８】
そこで、実施例２では、空回転動作におけるスクリュー部材４ｃの駆動時間を、実行された１／２速モードの実行時間における現像剤の補給量に関する履歴に応じて変更する。終了した１／２速モードのジョブの中の現像剤の補給量の履歴から現像容器４ａ内の現像剤量を予測し、予測値に応じて現像装置４の空回転時間を設定する。終了した１／２速モードのジョブの中の現像剤の補給量から割り出した現像容器４ａ内の現像剤の過剰量に応じた可変の排出モード継続時間を設定する。
【００９９】
制御部３０は、１／２速モードの実行時間が長いほど空回転動作におけるスクリュー部材４ｃの駆動時間を長く設定する。制御部３０は、１／２速モードの実行時間に補給された現像剤の補給量が多いほど空回転動作におけるスクリュー部材４ｃの駆動時間を長く設定する。制御部３０は、１／２速モードの実行時間が所定時間より長い場合は、空回転動作におけるスクリュー部材４ｃの駆動時間を一定時間に設定する。制御部３０は、１／２速モードの実行時間に補給された現像剤の補給量が所定量以上の場合は、空回転動作におけるスクリュー部材４ｃの駆動時間を一定時間に設定する。
【０１００】
図３を参照して図１１に示すように、制御部３０は、コピースタート後、画像形成モード（１／２速モード、等速モード）に関する情報を取得する（Ｓ２１）。
【０１０１】
制御部３０は、１／２速モードで画像形成を行った場合は（Ｓ２２のＹ）、１／２速モードで画像形成を行ったときのコピー枚数及びトナー補給量を取得して（Ｓ２３）、１／２速モードの１回のジョブにおける現像剤補給量を求める（Ｓ２４）。
【０１０２】
制御部３０は、現像剤補給量の推定値に応じた現像装置４の空回転時間を可変に設定する（Ｓ２５）。
【０１０３】
具体的に説明すると、等速モードにおける現像容器４ａ内の最大現像剤量は２００ｇであり、１／２速モードにおける現像容器４ａ内の最大現像剤量は２２０ｇである。図１０に示すように、制御部３０は、現像装置４を最長で２０秒間、空回転させることで、２２０ｇの現像剤量を２００ｇまで減少させる。制御部３０は、現像剤補給量に応じて０秒から２０秒までの範囲で空回転時間を設定する。
【０１０４】
Ａ４サイズの全面最高濃度の画像形成１枚当たりのトナー消費量は４００ｍｇである。１／２速モードでＡ４サイズの全面最高濃度の画像を２００枚、連続して画像形成した場合、次式の量のトナーが消費されて補給される。
２００枚×４００ｍｇ＝８０ｇ
【０１０５】
上述したように、キャリア比率が２０％の補給用現像剤を用いてトナー補給が行われるため、トナー補給に伴って現像容器４ａに補給されて現像容器４ａ内で増えた現像剤量は、次式の量となる。
８０ｇ×０．２／０．８＝２０ｇ
【０１０６】
その結果、１／２速モード終了時の現像容器４ａ内の現像剤量は、次式のように推定される。
２００ｇ＋２０ｇ＝２２０ｇ
【０１０７】
制御部３０は、図１０のテーブルに基づいて、余剰となった２０ｇの現像剤を排出するために、等速モード相当の空回転で２０秒間を設定する（Ｓ２５）。制御部３０は、１／２速モードのジョブ終了後（Ｓ２６）、等速モード相等の回転速度で、２０秒間、現像装置４を空回転させる（Ｓ２６）。
【０１０８】
また、１／２速モードでＡ４サイズの全面最高濃度の画像を１００枚、連続して画像形成した場合は、同様に計算を行って、トナー補給量が４０ｇと計算され、現像剤補給量が１０ｇと計算される（Ｓ２４）。
【０１０９】
その結果、１／２速モード終了時の現像容器４ａ内の現像剤量は、次式のように推定される。
２００ｇ＋１０ｇ＝２１０ｇ
【０１１０】
制御部３０は、図１０のテーブルに基づいて、余剰となった１０ｇの現像剤を排出するために、等速モード相当の空回転で１０秒間を設定する（Ｓ２５）。制御部３０は、１／２速モードのジョブ終了後（Ｓ２６）、等速モード相等の回転速度で、１０秒間、現像装置４を空回転させる（Ｓ２６）。
【０１１１】
制御部３０は、現像装置４の空回転動作の実行後（Ｓ２７）、等速モードのジョブがある場合（Ｓ２８のＮ）、等速モードに関する情報を取得して（Ｓ２１）等速モードのジョブを実行する（Ｓ２２）。
【０１１２】
制御部３０は、等速モードで画像形成を行った場合は（Ｓ２２のＮ）、等速モードのコピージョブ終了後に現像装置の空回転動作を実行しない（Ｓ２８）。
【０１１３】
実施例２では、現像剤交換方式を採用した画像形成装置１００において、１／２速モード時におけるトナー補給量の履歴から現像容器４ａ内の現像剤量を予測し、予測された現像剤量に応じて現像装置４の空回転時間を決定している。その結果、実施例１よりも短い時間で現像装置４の空回転動作を実行して等速モードを早期に開始できるようになった。
【０１１４】
＜実施例３＞
図１２は実施例３の排出モード制御のフローチャートである。図１３は実施例３の排出モード制御の例の説明図である。
【０１１５】
実施例３では、１回のジョブに等速モードの画像形成と１／２速モードの画像形成とが混在している。そのため、終了した１回のジョブの中の等速モード及び１／２速モードのそれぞれの現像剤の補給量の履歴から現像容器４ａ内の現像剤量を予測し、予測値に応じて、現像装置４の空回転時間を設定する。
【０１１６】
実施例３では、等速モードにおける現像装置４の最大現像剤量は２００ｇである。１／２速モードにおける現像装置４の最大現像剤量は２２０ｇである。そして、等速モード時の現像装置４の適正現像剤量を２１０ｇ以下とする。等速モード相当の空回転における現像剤の排出特性は図１０のとおりである。
【０１１７】
図３を参照して図１２に示すように、制御部３０は、コピージョブがスタートすると、画像形成モード（１／２速モード、等速モード）に関する情報を取得する（Ｓ３１）。制御部３０は、等速モード及び１／２速モードで画像形成を行ったときのコピー枚数及びトナー補給量を取得して（Ｓ３２）、現像容器４ａ内の現像剤量を推定演算する（Ｓ３３）。
【０１１８】
図１３に示すように、１／２速モードでＡ４サイズの最大濃度全面画像５０枚を画像形成した場合、画像形成１枚当たりのトナー補給量が４００ｍｇであるため、次式のトナー量が補給される。
５０枚×４００ｍｇ＝２０ｇ
【０１１９】
トナー２０ｇを補給するための補給現像剤の補給に伴って現像容器４ａに補給されたキャリア量は、補給現像剤中のキャリア比率が２０％であるため、次式となる。
２０ｇ×０．２／０．８＝５ｇ
【０１２０】
その結果、現像剤量は、次式のように予測される。
２００ｇ＋５ｇ＝２０５ｇ
【０１２１】
続けて、等速モードでＡ４サイズの画像出力を３枚行った場合、現像装置４は等速モードの回転速度で５秒間回転する。その結果、図１０より現像剤量は、次式のように予測される。
２０５ｇ−３ｇ＝２０２ｇ
【０１２２】
このように、等速モード及び１／２速モードそれぞれにおける画像形成の履歴情報を元に、現像容器４ａ内の現像剤量を予測する（Ｓ３３）。
【０１２３】
そして、１／２速モードのコピー動作を継続し、現像剤量が２１０ｇより多いと判断された場合（Ｓ３４のＮ）、余剰となった量の現像剤を排出するために、等速モード相等の回転速度で、必要最小限の空回転動作を実行する。図１３では２２０ｇのため、余剰となった１０ｇの現像剤を排出するために１０秒間の空回転が実行される。
【０１２４】
実施例３では、１／２速モードの画像形成と等速モードの画像形成とが繰り返される場合に、現像容器４ａ内の現像剤量が２１０ｇ以下に推定される場合には、１／２速モードの終了時に現像装置４の空回転動作を実行しない（Ｓ３４のＹ）。このため、１／２速モードの画像形成の終了時には毎回、空回転動作を実行する実施例１の排出モード制御よりも現像装置４の空回転時間を少なく設定できる。
【０１２５】
そして、１／２速モードの終了時に現像剤量が２１０ｇを超えていると推定された場合に限り（Ｓ３４のＮ）、現像装置４の空回転時間を決定して（Ｓ３５）、制御部３０から指示して（Ｓ３６）、空回転動作を実行させる（Ｓ３７）。このため、１／２速モードの画像形成の終了時に、一定時間の空回転動作を実行する実施例１の排出モード制御よりも現像装置４の空回転の累積時間が少なくなって、現像剤の劣化を遅らせることができる。
【０１２６】
制御部３０は、現像装置４の空回転動作の実行後（Ｓ３７）、等速モードのジョブがある場合（Ｓ３８のＮ）、等速モードに関する情報を取得して（Ｓ３１）等速モードのジョブを実行する（Ｓ３２）。
【０１２７】
＜実施例４＞
図１４は実施例４の補給モード制御のフローチャートである。図１５は高生産性モードにおける現像剤の排出特性の説明図である。
【０１２８】
図２に示すように、高生産性モードの画像形成を終了して等速モードへ切り替えた場合、上述した１／２速モードから等速モードへ切り替えた場合とは逆の問題が発生する。プロセススピードを変化させた直後に、現像装置４内の現像剤の剤面高さが低下して、現像スリーブ４ｂに十分な現像剤がコートされなくなって、現像ムラが発生する。
【０１２９】
そこで、実施例４では、高生産モードのジョブ終了後に、一旦、画像形成動作を中断する。画像形成装置１００を作動させて、トナー補給装置３２から補給用の現像剤を補給して１９６ｇまで低下した現像剤量を２００ｇまで回復させる。その際、補給用の現像剤に含まれるトナーによって現像容器４ａ内のトナーが過剰になるため、過剰なトナーを感光ドラム２へトナー帯として排出する。
【０１３０】
実施例４では、画像形成装置１００が、通常画像形成を行う等速モードと、通常画像形成よりも高速で画像形成を行う高生産性モードを有する。実施例４における等速モードのプロセススピードは実施例１と等しい３００ｍｍ／ｓｅｃであるのに対し、高生産性モードにおけるプロセススピードは３５０ｍｍ／ｓｅｃである。画像形成プロセスは、プロセススピードが変更される以外は、スリーブ等速モードも高生産性モードも同一である。
【０１３１】
最初に、予備実験として、現像装置４を重量計に乗せて等速モードと高生産性モードで運転させ、補給口４ｆから現像剤を少しずつ充填して、排出口４ｇから現像剤が排出され始める現像容器４ａ内の現像剤量を測定した。
【０１３２】
等速モードで運転を行った場合、現像容器内の現像剤量が２００ｇで排出を開始したので、等速モードにおける現像装置４の最大現像剤量は２００ｇである。そして、等速モード時に出力画像に濃度ムラが発生しない適正現像剤量は２００ｇ以下とする。
【０１３３】
高生産性モードで運転を行った場合、現像容器内の現像剤量が１９６ｇで排出を開始したので、高生産性モードにおける現像装置４の最大現像剤量は１９６ｇである。
【０１３４】
高生産性モードで画像形成を連続して行うと、プロセススピードが高いため、スクリュー部材４ｃの回転速度も高く、現像容器４ａ内の現像剤の跳ね上げが多くなる。そのため、現像容器４ａ内の現像剤の見かけ上の剤面高さが上がって排出口４ｇを通じた現像剤の排出が促進されて、現像容器４ａ内の現像剤量が最大１９６ｇまで減ってしまう。
【０１３５】
そして、現像剤量が最大１９６ｇまで減った状態で、高生産性モードから等速モードへ変更した場合、その直後に現像剤の剤面面高さが下がって、現像スリーブ４ｂ上のコート不均一による画像濃度ムラが発生し易くなる。
【０１３６】
図３を参照して図１４に示すように、実施例４では、高生産性モードの画像形成を実行した場合（Ｓ４２のＹ）、一旦画像形成動作を中断して、補給用の現像剤を使用して現像容器４ａ内の現像剤量を等速モードの適正な現像剤量まで回復させる（Ｓ４７）。
【０１３７】
制御部３０は、第一画像形成モードの一例である高生産性モードから第二画像形成モードの一例である等速モードに切り替わる際に、画像形成動作を中断して補給モードの一例である現像剤の補給動作を実行可能である。現像剤の補給動作では、高生産性モード時よりも低い回転速度で現像スリーブを回転させながらトナー補給装置３２から現像剤を補給させる。
【０１３８】
制御部３０は、コピージョブがスタートすると、画像形成モード（高生産性モード、等速モード）に関する情報を取得する（Ｓ３１）。
【０１３９】
制御部３０は、高生産性モードで画像形成を行った場合は（Ｓ４２のＹ）、高生産性モードで画像形成を行ったときのコピー枚数及びトナー補給量を取得して（Ｓ４３）、現像容器４ａ内の現像剤量を推定演算する（Ｓ４４）。
【０１４０】
制御部３０は、現像容器４ａ内の現像剤量を２００ｇに回復させるために必要な補給用の現像剤の補給量を計算し（Ｓ４５）、高生産性モードのコピージョブ終了後に一旦画像形成を終了して（Ｓ４６）、現像剤の補給動作を実行する（Ｓ４７）。
【０１４１】
制御部３０は、等速モードのジョブがある場合（Ｓ４８のＮ）、等速モードに関する情報を取得して（Ｓ４１）等速モードのジョブを実行する（Ｓ４２）。
【０１４２】
制御部３０は、等速モードで画像形成を行った場合は（Ｓ４２のＮ）、等速モードのコピージョブ終了後に現像剤の補給動作を実行しない（Ｓ４８）。
【０１４３】
図１５に示すように、高生産性モード時、現像剤量がコピー動作枚数に応じて現像剤排出量が変化して現像容器４ａ内の現像剤量が１９６〜２００ｇに変化する。このグラフは予め制御部３０にテーブルとして記憶され、現像剤の補給量の演算に用いられる。
【０１４４】
例えば、高生産モードで５枚の画像形成を行った場合、補給用の現像剤のキャリア比率は２０％のため、不足分４ｇの現像剤（キャリア）を補給するために、高生産性モードのコピージョブ終了後に補給用の現像剤２０ｇを補給する。その補給と並行して、補給する現像剤に含まれる余剰な１６ｇ相当のトナーを、最高濃度全面画像の画像形成によって感光ドラム２上にトナー像として排出する。
【０１４５】
実施例４では、現像剤交換方式を採用した画像形成装置において、高生産性の画像形成モードで画像形成を行った場合は補給用の現像剤の補給動作を行うので、現像装置４内の現像剤量を適正な値に復帰させた状態で等速モードの画像形成を開始できる。したがって、等速モードの開始直後に現像ムラが発生しない。
【符号の説明】
【０１４６】
１  画像形成部、２  感光ドラム、３  帯電ローラ、４  現像装置
４ａ  現像容器、４ｂ  現像スリーブ、４ｃ  スクリュー部材
４ｄ  トナーボトル、４ｗ  マグネットローラ５  転写ローラ
６  ドラムクリーニング装置、７  露光装置、１６  中間転写ベルト
３０  制御部、３１  トナー濃度センサ、３２  トナー補給装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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