(57)【要約】【課題】低画像面積率の画像を長期間に渡って出力し続ける場合であっても、プレミックス剤の補給によってキャリア交換作業の実施サイクルを確実に長くする。【解決手段】現像装置の磁性キャリアについて現像装置内の平均滞在走行距離Ｌが閾値を超えるようになった場合に（Ｓ６でＹ）、現像装置内の磁性キャリアの平均滞在時間をより小さな値にするための平均滞在走行距離Ｌ低減処理（Ｓ７）を実施する。この平均滞在走行距離Ｌ低減処理にて、現像装置内にプレミックス剤を強制的に補給することで、現像装置内における磁性キャリアの新旧入れ替わりを強制的に促す。これにより、低画像面積率の画像を長期間に渡って出力し続ける場合であっても、プレミックス剤の補給によってキャリア交換作業の実施サイクルを確実に長くすることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体と、トナー及びキャリアを含有する現像剤を用いて前記潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を得る現像手段と、前記現像手段に補給するためのトナー及びキャリアを混合したプレミックス剤を収容する剤収容手段と、前記剤収容手段内のプレミックス剤を前記現像手段に補給する補給手段とを備える画像形成装置において、
前記現像手段内におけるキャリアの平均滞在時間又はこれに相関する所定の特性値が比較的大きな値になった場合に、前記平均滞在時間をより小さな値にするための処理を実施する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
前記処理として、前記平均滞在時間又は前記特性値が比較的大きな値になった場合に、前記現像手段内にプレミックス剤を強制的に補給して前記平均滞在時間をより小さな値にする処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、
前記処理にて、前記現像手段内にプレミックス剤を強制的に補給する場合には、トナー強制消費用の潜像を前記潜像担持体に形成して現像することで、前記現像手段内の現像剤を強制的に消費して前記現像手段から排出するように、前記制御手段を構成した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の何れかの画像形成装置において、
前記補給手段によるプレミックス剤補給量と前記現像手段の駆動量とに基づいて前記平均滞在時間又は前記特性値を算出するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４の画像形成装置において、
画像における目標トナー付着量と、出力画像面積とに基づいて前記プレミックス剤補給量を算出するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかの画像形成装置において、
内部の現像剤をオーバーフローで排出するためのオーバーフロー手段を前記現像手段に設けた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】
本発明は画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナー及びキャリアを含有する現像剤を用いる現像装置により、潜像担持体たる感光体上の静電潜像を現像する画像形成装置において、現像装置に対して必要量のトナーを補給するだけでなく、キャリアも補給するものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、剤収容手段たる剤ボトル内に収容しているトナー及び磁性キャリアを混合したプレミックス剤を、補給手段によって現像装置に補給する画像形成装置が記載されている。この画像形成装置において、プレミックス剤の補給に伴って現像装置内の現像剤量が増加した場合に、余分な量の現像剤が現像装置に設けられたオーバーフロー口からオーバーフローして現像装置から自然に排出される。プレミックス剤の補給によって新しい磁性キャリアを現像装置に少しずつ補給しつつ、現像装置内の古くなった磁性キャリアをオーバーフローによって少しずつ現像装置内から排出する仕組みであると記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる構成では、低画像面積率の画像が長期間に渡って出力される場合には、長期間に渡り、トナー消費量が少なくなってプレミックス剤の補給量も少なくなることから、古くなった磁性キャリアが現像装置から排出され難くなるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明は、潜像担持体と、トナー及びキャリアを含有する現像剤を用いて前記潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を得る現像手段と、前記現像手段に補給するためのトナー及びキャリアを混合したプレミックス剤を収容する剤収容手段と、前記剤収容手段内のプレミックス剤を前記現像手段に補給する補給手段とを備える画像形成装置において、前記現像手段内におけるキャリアの平均滞在時間又はこれに相関する所定の特性値が比較的大きな値になった場合に、前記平均滞在時間をより小さな値にするための処理を実施する制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、低画像面積率の画像を長期間に渡って出力し続ける場合であっても、古くなったキャリアを現像手段から良好に排出することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係るプリンタの全体構成を示す構成図。
【図２】同プリンタの制御部の電気回路を示すブロック図。
【図３】同プリンタのＹ用の現像装置を示す斜視図。
【図４】実施例に係るプリンタの制御部によって実施される制御の処理フローを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態として、電子写真プロセスによって画像を形成するプリンタについて説明する。
まず、実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、実施形態に係るプリンタ１の全体構成を示す構成図である。プリンタ１は、制御部１００、スキャナー９０、作像部２、給紙部５０、定着装置４０、操作表示部６０、転写ユニット１５などを備えている。
【０００９】
制御部１００は、図２に示されるように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１、メインメモリー（ＭＥＭ−Ｐ）１０２、ノースブリッジ（ＮＢ）１０３、サウスブリッジ（ＳＢ）１０４などを有している。また、ＡＧＰ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｏｒｔ）バス１０５、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１０６、ローカルメモリー（ＭＥＭ−Ｃ）１０７なども有している。更には、ハードディスク１０８、ハードディスクドライブ１０９、ネットワークＩ／Ｆ１１０なども有している。
【００１０】
ＣＰＵ１０１は、メインメモリー１０２に記憶されたプログラムに従って、データを加工・演算したり、スキャナー９０、作像部２、給紙部５０、定着装置４０、転写ユニット１５などの動作を制御したりするものである。メインメモリー１０２は制御部１００の記憶領域であり、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２ｂを有している。
【００１１】
ＲＯＭ１０２ｂは、制御部１００の各機能を実現させるプログラムやデータの格納用メモリーである。ＲＯＭ１０２ｂに記憶されているプログラムについては、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
【００１２】
ＲＡＭ１０２ａは、プログラムやデータの展開、及びメモリー印刷時の描画用メモリーなどとして機能する。また、ノースブリッジ１０３は、ＣＰＵ１０１と、メインメモリー１０２、サウスブリッジ１０４、及びＡＧＰバス１０５とを接続するためのブリッジである。また、サウスブリッジ１０４は、ノースブリッジ１０３とＰＣＩデバイスや周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。また、ＡＧＰバス１０５は、グラフィック処理を高速化するためのグラフィックスアクセラレータカード用のバスインタフェースである。
【００１３】
ＡＳＩＣ１０６は、ＰＣＩターゲット、ＡＧＰマスタ、ＡＳＩＣ１０６の中核をなすアービタ（ＡＲＢ）、及びローカルメモリー１０７を制御するメモリーコントローラ、ハードウェアロジックなどによって画像データの回転などを行う。そして、複数のＤＭＡＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）から構成されている。このＡＳＩＣ１０６は、ＰＣＩバスを介してＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）のインターフェースに接続されている。また、ＰＣＩバスを介してＩＥＥＥ１３９４（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ １３９４）のインターフェースにも接続されている。
【００１４】
ローカルメモリー１０７は、コピー用画像バッファ及び符号バッファとして用いられるローカルメモリーである。また、ハードディスク１０８は、画像データの蓄積、印刷時に用いられるフォントデータの蓄積や、フォームの蓄積を行うためのストレージである。また、ハードディスクドライブ１０９は、ＣＰＵ１０１の制御にしたがってハードディスク１０８に対するデータの読み出し又は書き込みを制御するものである。また、ネットワークＩ／Ｆ１１０は、通信ネットワークを介して情報処理装置等の外部機器と情報を送受信するものである。
【００１５】
図１において、スキャナー９０は、図示しない原稿の画像を周知の技術によって光学的に読み取ることにより、画像情報を生成するものである。具体的には、原稿に光を当てて、その反射光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、又はＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）等の読取センサーで受光することによって画像情報を読み取る。なお、画像情報とは、用紙等の記録シートに形成する画像を表す情報であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を示す電気的な色分解画像信号を用いて示すものである。スキャナー９０は、コンタクトガラス９１、読取センサー９２等を有している。コンタクトガラス９１は、画像の読取対象となる原稿が載置されるものである。また、読取センサー９２は、コンタクトガラス９１上に載置されている原稿の画像の画像情報を読み取るものである。
【００１６】
作像部２は、画像読取手段たるスキャナー９０による原稿画像の読取で得られた画像情報や、ネットワークI／Ｆ１０２によって受信された画像情報に基づいて画像を作像するものである。Ｔ（透明），Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（黒）用の５つの画像形成ユニット３Ｔ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋを有している。画像形成ユニット３Ｔ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、Ｔトナー，Ｙトナー，Ｍトナー，Ｃトナー，Ｋトナーを含有する現像剤を用いてトナー像を形成するものである。なお、以下、Ｙトナー、Ｍトナー、Ｃトナー、及びＫトナーを総称して有色トナーという。有色トナーは、顔料や染料等の色材を含有した帯電性をもった無数の樹脂粒子からなる粉体である。一方、Ｔトナーは、無色透明のトナーであり、記録シートに付着した有色のトナー像に付着するとそのトナー像の光沢性を向上させる。また、記録シートの無垢の表面に付着すると、シート表面の光沢性を向上させる。例えば、低分子量のポリエステル樹脂に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や二酸化チタン（ＴｉＯ２）を外添することによって製造されるものである。なお、Ｔトナーには、有色のトナー像の視認性を阻害しない程度の量であれば、色材を含有させてもよい。
【００１７】
５つの画像形成ユニット３Ｔ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、互いに使用するトナーの色が異なる点の他は同様の構成になっているので、以下、Ｙ用の画像形成ユニット３Ｙを例にして作像動作を説明する。なお、以下、５つの画像形成ユニット３Ｔ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋのうち、任意の１つについての説明を行う場合に、その１つを画像形成ユニット３という。
【００１８】
画像形成ユニット３Ｙは、剤補給装置４Ｙ、ドラム状の感光体５Ｙ、帯電装置６Ｙ、光書込装置７Ｙ、現像装置８Ｙ、除電ランプ９Ｙ、クリーニング装置１０Ｙなどを有している。剤補給装置４Ｙは、内部に収容している補給用のＹプレミックス剤を現像装置８Ｙに補給するものである。Ｙプレミックス剤は、Ｙトナーと磁性キャリアとを混合したものであり、磁性キャリアの濃度は予め所定値に調整されている。剤補給装置４Ｙに収容されているＹプレミックス剤は、剤補給装置４Ｙ内の図示しない搬送スクリューが回転駆動することによってスクリュー回転量に応じた量が現像装置８Ｙ内に補給される。現像装置８Ｙには、図示しない透磁率センサー等からなるトナー濃度センサーが搭載されており、現像装置８Ｙ内の現像剤のトナー濃度を検知して、その結果をトナー濃度信号として制御部１００に送る。制御部１００は、トナー濃度信号に基づいて現像装置８Ｙ内の現像剤のトナー濃度を把握し、その結果が目標濃度よりも低い場合に、両者の差分に応じた回転駆動量で搬送スクリューを回転させる。ことで、Ｙプレミックス剤を現像装置８Ｙ内に補給する。
【００１９】
図３は、Ｙ用の現像装置８Ｙを示す斜視図である。現像装置８Ｙのケーシングには、オーバーフロー管８Ｙａが設けられている。現像装置８Ｙ内の現像剤は現像によってトナーを消費するとそれに応じて体積を減少させる。現像装置８Ｙ内にＹトナーだけを補給する場合には、減少した分とほぼ同量のＹトナーが補給されることから、現像剤の体積は一定範囲内に維持される。しかし、本プリンタのように、現像装置８ＹにＹプレミックス剤を補給する構成では、消費した分のＹトナーに加えて、磁性キャリアも補給されることから、補給動作が行われると現像装置８Ｙ内の現像剤の体積が増加する。これによって現像剤の剤位が上昇すると、体積増加分の現像剤がオーバーフロー排出口のレベルに達して、排出口を通じてオーバーフロー管８Ｙａ内に進入する。そして、図中矢印で示されるように、オーバーフロー管８Ｙａ内から重力落下によって排出される。その後、図示しない回収装置内に落下して、図示しない回収ボトル内に搬送される。
【００２０】
現像剤中の磁性キャリアの劣化が進行して寿命が近づいていくと、感光体に磁性キャリアを付着させるキャリア付着や、回転する現像スリーブからトナーを飛散させるトナー飛散など、画像品質の悪化や異常発生の要因となる現象が発生してくる。このため、現像装置内の磁性キャリアを定期的に新しいものに交換する必要があり、交換作業がユーザーの負担になる。一方、本プリンタのように、磁性キャリアを含有するＹプレミックス剤を現像装置８Ｙに補給する構成では、現像装置８Ｙ内で劣化してきた磁性キャリアを少しずつ新しい磁性キャリアに入れ替える。これにより、現像装置８Ｙ内の磁性キャリアの劣化進行を遅らせてキャリア交換作業の実施サイクルを長くすることで、メンテナンス性を向上させることができる。
【００２１】
図中反時計回り方向に回転駆動される感光体３Ｙは、帯電装置６Ｙによって表面が一様に帯電される。光書込装置７Ｙは、ＬＥＤアレイ等から構成され、制御部１００から送られてくるＹ用の画像情報に基づいて感光体５Ｙの表面を光走査する。一様帯電後の感光体５Ｙの表面における全域のうち、光走査によって光照射を受けた部分は、電位を大きく減衰させる。これにより、感光体５Ｙの表面にＹ用の静電潜像が形成される。この静電潜像は、Ｙトナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を収容している現像装置８ＹによってＹトナーが選択的に付着せしめられることで現像される。これにより、感光体５Ｙの表面にはＹトナー像が形成される。このＹトナー像は、後述する中間転写ベルト１６の表面に一次転写される。
【００２２】
Ｙトナー像を中間転写ベルト１６に一次転写した後の感光体５Ｙ表面は、除電ランプ９Ｙによって除電された後、クリーニング装置１０Ｙによって転写残トナーがクリーニングされる。
【００２３】
給紙部５０は、給紙カセット５１、給紙ローラ５２、給紙路５３、レジストローラ対５４、及び複数の搬送ローラ対５５を有しており、給紙カセット５１内に収容されている記録シートＳを後述する二次転写ニップに向けて搬送するものである。給紙カセット５１内に収容されている記録シートＳは、給紙ローラ５２の回転駆動によって給紙路５３に送り出される。そして、給紙路５３内において、複数の搬送ローラ対による搬送ニップに順次挟み込まれながら給紙路５３の末端に向けて搬送される。そして、給紙路５３の末端付近に配設されたレジストローラ対５４のレジストニップに突き当たることで、スキューが補正される。その後、レジストローラ対５４が回転駆動することで、記録シートＳが中間転写ベルト１６と二次対向ローラ２４との当接による二次転写ニップに送り込まれる。
【００２４】
Ｙ用の画像形成ユニット３Ｙについて説明したが、Ｔ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の画像形成ユニット３Ｔ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋにおいても同様にして、感光体５Ｔ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面上にＴトナー像，Ｍトナー像，Ｃトナー像，Ｋトナー像が形成される。そして、中間転写ベルト１６の表面に一次転写される。
【００２５】
鉛直方向において、画像形成ユニット３Ｔ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋと、給紙部５０との間には、複数の張架ローラによって所定の姿勢に張架している無端状の中間転写ベルト１６を図中時計回り方向に無端移動させる転写ユニット１５が配設されている。中間転写ベルト１６のループ内側には、Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ローラ２３Ｔ，２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋが配設されており、Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体５Ｔ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋとの間に中間転写ベルト１６を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト１６のおもて面（ループ外面）と、感光体５Ｔ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋとが当接するＴ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップが形成されている。
【００２６】
中間転写ベルト１６のループ内側には、駆動ローラ１８、従動ローラ１９、二次転写ローラ２０、二次転写ニップ上流ローラ２１、二次転写ニップ下流ローラ２２なども配設されている。また、中間転写ベルト１６のループ外側には、二次転写ニップを形成している二次対向ローラ２４、ベルトクリーニング装置２５、中間転写ベルト１６にテンションを付与するテンションローラ２６などが配設されている。
【００２７】
駆動ローラ１８が図中時計回り方向に回転駆動するのに伴って、中間転写ベルト１６が図中反時計回り方向に無端移動する。Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ローラ２３Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、それぞれ図示しない転写電源によって一次転写バイアスが印加されている。これにより、Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップには一次転写電界が形成される。この一次転写電界やニップ圧の作用により、感光体５Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＴトナー像，Ｙトナー像，Ｍトナー像，Ｃトナー像，Ｋトナー像が、中間転写ベルト１６のおもて面に一次転写される。
【００２８】
中間転写ベルト１６は、無端移動に伴ってＴ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップを順次通過していく過程で、そのおもて面にＴトナー像，Ｙトナー像，Ｍトナー像，Ｃトナー像，Ｋトナー像が重ね合わせて一次転写される。このようにして形成された重ね合わせトナー像は、中間転写ベルト１６の無端移動に伴って、中間転写ベルト１６のおもて面と二次対向ローラ２４との当接による二次転写ニップに進入する。二次対向ローラ２４との間に中間転写ベルト１６を挟み込んでいる二次転写ローラ２０には、図示しない転写電源によって二次転写バイアスが印加されている。これにより、二次転写ニップには二次転写電界が形成されている。
【００２９】
上述したレジストローラ対５４は、記録シートＳを二次転写ニップ内で中間転写ベルト１６上の重ね合わせトナー像に同期させるタイミングで送り出す。二次転写ニップに挟み込まれた記録シートＳには、二次転写電界やニップ圧の作用により、中間転写ベルト１６上の重ね合わせトナー像が二次転写される。これにより、記録シートＳの表面にフルカラートナー像が形成される。
【００３０】
二次転写ニップを通過した記録シートＳは、後述する定着装置４０に送られる。また、二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト１６のおもて面は、Ｔ用の一次転写ニップに進入するのに先立って、ベルトクリーニング装置２５によって転写残トナーが除去される。
【００３１】
定着装置４０は、加熱ローラ４１、張架ローラ４２、無端状の定着ベルト４３、加圧ローラ４４などを有している。定着ベルト４３は、そのループ内側に配設された加熱ローラ４１及び張架ローラ４２によって張架された状態で、加熱ローラ４１の回転駆動によって図中時計回り方向に無端移動せしめられる。加圧ローラ４４は、加熱ローラ４１との間に定着ベルトを挟み込んで定着ニップを形成している。定着装置４０に送り込まれた記録シートＳは、定着ニップに挟み込まれて、加熱ローラ４１によって定着ベルト４３を介して加熱される。この加熱やニップ圧の作用により、記録シートＳの表面にフルカラートナー像が定着せしめられる。
【００３２】
定着装置４０を通過した記録シートＳは、排紙ローラ５６を経由した後、機外に排出されてスタックトレイ５７上にスタックされる。
【００３３】
操作表示部６０は、パネル表示部６１及びキー操作部６２を有している。パネル表示部６１は画像表示装置を具備しており、各種の情報や画像を表示することができる。また、画面に対するタッチ操作によって操作者からの入力情報を受け付けることもできる。キー操作部６２は、テンキー、複写開始指示を受け付けるスタートキー等の複数のキーを具備している。操作表示部６０によって受け付けられた各種の入力情報は、制御部１００に送られる。
【００３４】
既に述べたように、図１において、剤補給装置４Ｔ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のプレミックス剤を現像装置８Ｔ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋに補給する。Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のプレミックス剤は、Ｔトナー，Ｙトナー，Ｍトナー，Ｃトナー，Ｋトナーと、磁性キャリアとを混合したものである。トナーに加えて、磁性キャリアも補給して、磁性キャリアの新旧入れ替わりを図ることから、現像装置８Ｔ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ内の磁性キャリアの交換サイクルを延ばして、メンテナンス性を向上させることができる。但し、磁性キャリアの劣化を完全に防げるほどにプレミックス剤のキャリア濃度を高くしていないので、交換サイクルは比較的長いものの、磁性キャリアの定期的な交換は必要である。
【００３５】
磁性キャリアの劣化としては、成分付着劣化や膜削れ劣化が知られている。次に示す表１は、劣化の種類と、キャリア特性の変化と、発生する不具合との関係を示すものである。
【表１】
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【００３６】
成分付着劣化は、トナー粉末に添加されている外添剤（Ｓｉ、Ｔｉ等）、ワックス、トナー粒子などが磁性キャリアのキャリア粒子表面に固着することで、磁性キャリアの帯電性能を阻害する現象である。磁性キャリアの成分付着劣化が進行すると、磁性キャリア粒子が良好に帯電しなくなることに加えて、トナー粒子を良好に帯電させることも困難になることから、トナー飛散を発生させたり、転写性を著しく悪化させたりする。
【００３７】
また、膜削れ劣化は、磁性キャリアのキャリア粒子の表面層が摩耗によって削られる現象である。キャリア粒子の膜削れ劣化が進行すると、キャリア粒子の電気抵抗が低下して、キャリア粒子を感光体表面に転移させるキャリア付着と呼ばれる現象を引き起こす。
【００３８】
現像装置内の磁性キャリアの成分付着劣化や膜削れ劣化がある程度進行した場合には、キャリア交換作業を実施する必要がある。上述したように、本プリンタにおいては、プレミックス剤の補給によって新しい磁性キャリアを現像装置内に少しずつ補給していくことで、キャリア交換作業の実施サイクルを長くすることが可能である。しかしながら、低画像面積率の画像が長期間に渡って出力される場合には、長期間に渡り、トナー消費量が少なくなってプレミックス剤の補給量も少なくなることから、古くなった磁性キャリアが現像装置から排出され難くなる。これにより、プレミックス剤の補給によってキャリア交換作業の実施サイクルを長くする効果が十分に得られなくなってしまうおそれがある。
【００３９】
次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
現像装置内の磁性キャリアの劣化進行度合いについては、特性値としての平均滞在走行距離に基づいて把握することが可能である。平均滞在走行距離は、プレミックス剤の磁性キャリアが現像装置内に補給された時点からオーバーフローによって排出されるまでの平均的な期間における現像スリーブ表面の走行距離であり、これは前記期間に相関する。高画像面積率の画像を長期間に渡って出力すると、比較的多くのプレミックス剤を現像装置に補給し続けることになるから、磁性キャリアの新旧入れ替わりが多く行われることになる。この場合、平均滞在走行距離が比較的小さな値になることから、現像装置内の磁性キャリアの劣化進行度合いについて、小さいと判断することが可能である。これに対し、低画像面積率の画像を長期間に渡って出力すると、長期間に渡ってプレミックス剤の補給量が比較的少なくなることから、磁性キャリアの新旧入れ替わりが活発に行われない。この場合、平均滞在走行距離が大きな値になることから、現像装置内の磁性キャリアの劣化進行度合いについて、大きいと判断することが可能である。
【００４０】
磁性キャリアについての平均滞在走行距離は、現像装置の現像スリーブ表面の走行距離、プレミックス剤補給量という２つの変数を用いる次のような多変数関数によって求めることが可能である。
「平均滞在走行距離＝f(スリーブ表面走行距離,プレミックス剤補給量)」
磁性キャリアがストレスを受けるのは、現像スリーブ上の現像剤の層厚を規制するための現像スリーブに先端を近接させている規制位置であることから、スリーブ表面走行距離は磁性キャリアの劣化進行度合いに相関する。
【００４１】
また、プレミックス剤補給量については、画像における目標トナー付着量（単位面積あたりのトナー付着量の目標値）、及び出力画像面積という２つの変数を用いる次の多変数関数によって求めることが可能である。
「プレミックス剤補給量＝f(目標トナー付着量,出力画像面積)」
【００４２】
制御部１００は、Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色についてそれぞれ、磁性キャリアについての平均滞在走行距離を所定のタイミングで算出し、その結果が閾値を超えた（又は閾値以上になった）場合に、次のような処理を行う。即ち、磁性キャリアの現像装置内における平均滞在時間をより小さな値にするための処理である。例えば、現像装置内の現像剤を強制排出するための強制排出口を現像装置の底板に設け、その強制排出口を覆うシャッター部材を開くことで現像剤を強制排出できるような構成にしたとする。この構成においては、必要に応じて現像剤を強制排出しながら、プレミックス剤を補給する処理を実施すれば、平均滞在時間をより小さな値にすることが可能である。
【００４３】
かかる構成では、平均滞在時間をより小さな値にして、磁性キャリアの新旧入れ替わりを促すことで、低画像面積率の画像を長期間に渡って出力する場合であっても、キャリア交換作業の実施サイクルを確実に長くすることができる。
【００４４】
次に、実施形態に係るプリンタに、より特徴的な構成を付加した実施例のプリンタについて説明する。なお、以下に特筆しない限り、実施例に係るプリンタの構成は、実施形態と同様である。
【００４５】
実施例に係るプリンタでは、磁性キャリアの現像装置における平均滞在時間をより小さくする処理で、現像装置内の現像剤を次のようにして強制的に排出するようになっている。即ち、現像剤消費用の潜像を感光体（５Ｔ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）に形成して現像することで、現像装置内の現像剤を強制的に消費して現像装置から排出する。このような強制排出を待機モード時に実施する。また、連続プリント動作中に、現像剤の強制排出が必要になった場合には、連続プリント動作を一時停止させて、現像剤の強制排出動作を実行する。
【００４６】
また、現像剤の強制消費を行う場合には、剤補給装置（４Ｔ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）の駆動によって現像装置（８Ｔ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ）内にプレミックス剤を補給する。これにより、磁性キャリアの現像装置内における平均滞在時間をより小さな値にする。
【００４７】
図４は、実施例に係る複写機の制御部１００によって実施される制御の処理フローを示すフローチャートである。制御部１００は、まず、判定タイミングが到来するまで待機する（ステップ１：以下、ステップをＳと記す）。判定タイミングは、磁性キャリアの平均滞在時間をより小さな値にするための平均滞在距離Ｌ低減処理の実施必要性を判定するタイミングである。実施例に係るプリンタでは、スリーブ表面走行距離が累積で約１ｋｍに達する毎のタイミングを判定タイミングとして採用している。
【００４８】
判定タイミングが到来すると（Ｓ１でＹ）、制御部１００は、前回の判定タイミングの直後から、今回の判定タイミングになるまでの実際のスリーブ表面走行距離を算出する（Ｓ２）。その値は、概ね１ｋｍであるが、ちょうど１ｋｍになったタイミングで装置を急に停止することはできないので、１ｋｍよりは少し長めの距離になる。
【００４９】
次に、制御部１００は、スリーブ表面走行距離を現在の値にするまでに出力した全ての画像の画像面積を累積して算出した後（Ｓ３）、その算出結果と、画像の目標トナー付着量とに基づいてプレミックス剤補給量を算出する（Ｓ４）。その後、プレミックス剤補給量とスリーブ表面走行距離とに基づいて磁性キャリアについての平均滞在走行距離Ｌを算出した後（Ｓ５）、その算出結果について所定の閾値を超えるか否かを判定する（Ｓ６）。そして、平均滞在走行距離Ｌが所定の閾値を超えていない場合（Ｓ６でＮ）には、平均滞在時間をより小さな値にする必要がないので、処理フローをＳ１にリターンさせる。これに対し、平均滞在走行距離Ｌが閾値を超えている場合（Ｓ６でＹ）には、平均滞在走行距離Ｌ低減処理によって平均滞在時間をより小さな値にしてから、処理フローをＳ１にリターンさせる。以上のような一連の処理フローをＴ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色についてそれぞれ実施する。
【００５０】
平均滞在走行距離Ｌ低減処理においては、次のような処理を実施する。即ち、まず、平均滞在走行距離Ｌと閾値との差分を算出した後、プレミックス剤の強制補給量としてその差分に相当する値を決定する。プレミックス剤の強制補給量を、平均滞在走行距離Ｌを閾値よりも低い値にするために必要なプレミックス剤の強制的な補給量と同じ値にするように、差分と強制補給量との関係を示すアルゴリズムを記憶している。プレミックス剤の強制補給量を決定したら、その強制補給量の補給を行える分だけ、剤補給装置を駆動してプレミックス剤を現像装置内に強制補給する。
【００５１】
その強制補給と同時に、感光体上にトナー強制消費用のベタ静電潜像を形成する。この静電潜像については、プレミックス剤の強制補給量が大きくなるほど、大きなサイズのものを形成する。そのために、プレミックス剤の強制補給量と、トナー強制消費用のベタ静電潜像の大きさとの関係を示すアルゴリズムを記憶している。
【００５２】
プレミックス剤を現像装置内に強制補給しても、余剰の現像剤をオーバーフローによって排出することから、現像装置内の現像剤の量を過剰にすることはない。但し、多量のトナーを強制補給することから、現像装置内の現像剤のトナー濃度を過剰に高めてしまう。そこで、トナー強制消費用のベタ静電潜像を形成して現像して現像装置内のトナーを強制消費することで、現像装置内の現像剤のトナー濃度を目標トナー濃度まで下げるのである。
【００５３】
トナー強制消費用のトナー像については、感光体をクリーニングするクリーニング装置（例えば１０Ｙ）によってクリーニングしてもよいし、ベルトクリーニング装置２５によってクリーニングしてもよい。感光体のクリーニング装置でクリーニングする場合、トナー強制消費用のトナー像を一次転写ニップに進入させている際に、正規の一次転写バイアスとは逆極性の一次転写バイアスを印加する。これにより、トナー強制消費用のトナー像を中間転写ベルト１６に一次転写せずに感光体上に留まらせることで、感光体のクリーニング装置でのクリーニングを行うことができる。また、トナー強制消費用のトナー像をベルトクリーニング装置２５でクリーニングする場合には、一次転写ニップでそのトナー像を通常のトナー像と同様に中間転写ベルト１６に転写する。その後、トナー強制消費用のトナー像を二次転写ニップに進入させるタイミングで、正規の二次転写バイアスとは逆極性の二次転写バイアスを印加する。これにより、トナー強制消費用のトナー像を二次転写せずに中間転写ベルト１６上に留まらせることで、ベルトクリーニング装置２５でのクリーニングを行うことができる。
【００５４】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
態様Ａは、潜像担持体（例えば感光体５Ｔ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）と、トナー及びキャリアを含有する現像剤を用いて前記潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を得る現像手段（例えば現像装置８Ｔ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ）と、前記現像手段に補給するためのトナー及びキャリアを混合したプレミックス剤を収容する剤収容手段（例えば剤補給装置４Ｔ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）と、前記剤収容手段内のプレミックス剤を前記現像手段に補給する補給手段（例えば剤補給装置４Ｔ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）とを備える画像形成装置において、前記現像手段内におけるキャリアの平均滞在時間又はこれに相関する所定の特性値が比較的大きな値になった場合に、前記平均滞在時間をより小さな値にするための処理を実施する制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【００５５】
かかる構成では、低画像面積率の画像を長期間に渡って出力したことにより、現像手段内のキャリアの劣化が進んだ場合には、平均滞在時間又は所定の特性値が比較的大きな値になる。このような場合に、平均滞在時間をより小さな値にするための処理を実施する。例えば、現像手段内にプレミックス剤を強制補給しながら、現像手段内から現像剤を強制排出する処理を実施すれば、平均滞在時間をより小さな値にすることが可能である。平均滞在時間をより小さな値にすると、現像手段内に新しいキャリアを強制的に補給してキャリアの新旧入れ替わりを促すことになる。これにより、現像手段内のキャリアの劣化度合いを軽減する。このように、低画像面積率の画像を長期間に渡って出力する場合であっても、古くなったキャリアを現像手段から良好に排出することができる。
【００５６】
［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、前記処理として、前記平均滞在時間又は前記特性値が比較的大きな値になった場合に、前記現像手段内にプレミックス剤を強制的に補給して前記平均滞在時間をより小さな値にする処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、平均滞在時間又は特性値が比較的大きな値になった場合に、現像手段内にプレミックス剤を強制的に補給することで、現像手段内でのキャリアの平均滞在時間をより小さな値にすることができる。
【００５７】
［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ｂにおいて、前記処理にて、前記現像手段内にプレミックス剤を強制的に補給する場合には、トナー強制消費用の潜像を前記潜像担持体に形成して現像することで、前記現像手段内の現像剤を強制的に消費して前記現像手段から排出するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、プレミックス剤の強制的な補給による現像剤のトナー濃度の上昇を、トナー強制消費用の潜像の現像によるトナー濃度の低下で相殺する。これにより、プレミックス剤を強制補給しても、現像手段内の現像剤のトナー濃度を目標トナー濃度に維持することができる。
【００５８】
［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ａ〜Ｃの何れかにおいて、前記補給手段によるプレミックス剤補給量と前記現像手段の駆動量とに基づいて前記平均滞在時間又は前記特性値を算出するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、プレミックス剤補給量や現像手段の駆動量という簡単な制御パラメータを利用して、前記平均滞在時間又は前記特性値を算出することができる。
【００５９】
［態様Ｅ］
態様Ｅは、態様Ｄにおいて、画像における目標トナー付着量と、出力画像面積とに基づいて前記プレミックス剤補給量を算出するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、目標トナー付着量及び出力画像面積率という簡単な制御パラメータを利用して、プレミックス剤補給量を算出することができる。
【００６０】
［態様Ｆ］
態様Ｆは、態様Ａ〜Ｅの何れかにおいて、内部の現像剤をオーバーフローで排出するためのオーバーフロー手段（例えば、オーバーフロー管８Ｙａ）を前記現像手段に設けたことを特徴とするものである。かかる構成では、特別な駆動手段を駆動することなく、現像手段内から余剰の現像剤を排出することができる。
【符号の説明】
【００６１】
４Ｔ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ：剤補給装置（剤収容手段、剤補給手段）
５Ｔ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ：感光体（潜像担持体）
８Ｔ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ：現像装置（現像手段）
８Ｙａ：オーバーフロー管（オーバーフロー手段）
１００：制御装置（制御手段）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６２】
【特許文献１】特開２０１２−５８５７１号公報
【図１】
2016090629.tif 000004
【図２】
2016090629.tif 000005
【図３】
2016090629.tif 000006
【図４】
2016090629.tif 000007