(57)【要約】【課題】画像中の白抜けの発生を抑える。【解決手段】トナー及びキャリアを含有する現像剤を用いて感光体１上の潜像を現像してトナー像を得る現像装置４を備え、且つ、現像ローラ４ａの現像スリーブに供給する現像剤を搬送するための供給搬送路４ｅと、この内部で現像剤を搬送する供給スクリュー４ｄと、供給搬送路４ｅ内から余剰の現像剤をオーバーフローによって排出搬送路４ｉに排出するために設けられた現像剤排出口と、供給スクリュー４ｄ及び現像スリーブを同一の現像モータによって駆動するための駆動伝達機構とを現像装置４に有する複写機において、直近の所定期間内に形成した画像の平均画像面積率を算出した結果に基づいて、現像モータの駆動速度を変更し、その変更量に応じて、現像スリーブに印加するための現像バイアスを出力する電源からの出力を変更する駆動速度変更処理を所定のタイミングで実施する制御部を設けた。【選択図】図２
2017129638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を担持する潜像担持体と、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装置とを備え、且つ、前記潜像担持体上の潜像を自らの表面に担持した現像剤によって現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に供給する現像剤を搬送するための現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路内の現像剤を搬送する現像剤搬送体と、外部から補給されてくる現像剤を前記現像剤搬送路内に受け入れる現像剤受入口と、前記現像剤搬送路内から余剰の現像剤をオーバーフローによって排出するために前記現像剤搬送路に設けられた現像剤排出口と、前記現像剤搬送体及び前記現像剤担持体を同一の駆動源によって駆動するための駆動伝達機構とを前記現像装置に有する画像形成装置において、
直近の所定期間内に形成した画像の平均画像面積率を算出した結果に基づいて、前記駆動源の駆動速度を変更し、その変更量に応じて、前記現像剤担持体に印加するための現像バイアスを出力する電源からの前記現像バイアスの出力を変更する駆動速度変更処理を所定のタイミングで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、
一頁分の画像を形成する毎に前記駆動速度変更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１又は２の画像形成装置において、
前記駆動速度変更処理にて、前記平均画像面積率が低くなるにつれて、前記駆動速度をより速くするとともに、前記現像バイアスの出力の変更によって前記現像剤担持体表面から前記潜像担持体の潜像へのトナーの移動をより抑制するように、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、
前記現像バイアスを出力する電源として、前記現像剤担持体に印加する直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧からなる現像バイアスを出力し且つ前記現像バイアスが交流成分一周期内で正負の二つの極性のうち、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との対向領域でトナーを潜像担持体側から現像剤担持体側に向けて静電移動させる極性になっている時間の比率であるデューティ比を変化可能なものを用い、
前記駆動速度変更処理にて前記現像バイアスの前記デューティ比を変更するように、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、
前記現像バイアスを出力する電源として、前記交流電圧の周波数が２［ｋＨｚ］以下である現像バイアスを出力するものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５の画像形成装置において、
前記デューティ比を０［％］〜２０［％］の範囲内で変更するように、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。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、現像剤担持体に供給するための現像剤を現像剤搬送路内で搬送しながら、現像剤搬送路内の余剰な現像剤をオーバーフローによって現像剤排出口から排出する現像装置を用いる画像形成装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の現像装置は、現像剤担持体たる現像ローラの表面に担持したトナー及びキャリアを含有する現像剤により、潜像担持体たる感光体に担持された静電潜像を現像してトナー像を得る。そして、現像によってトナーを消費した現像剤を現像ローラ表面から離脱させて現像剤搬送路たる搬送経路内に回収した後、現像剤搬送体たる搬送スクリューの回転駆動によってスクリュー軸線方向に搬送する。その後、搬送経路に設けられた現像剤排出口から余剰な現像剤をオーバーフローで排出したり、搬送経路内の現像剤のトナー濃度をセンサーによって検知したりする。その検知結果に基づいて、トナー濃度の比較的高い現像剤が現像装置の搬送経路に補給されることで、現像装置内の現像剤のトナー濃度が所定範囲に維持される。
【０００４】
かかる構成では、現像装置内で劣化したキャリアをオーバーフローによって自動で現像装置外に排出することで、画像品質の劣化を長期に渡って抑えることができるとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、直近の所定期間内に形成した画像の平均画像面積率によっては、画像中に白抜けを発生させるおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明は、潜像を担持する潜像担持体と、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装置とを備え、且つ、前記潜像担持体上の潜像を自らの表面に担持した現像剤によって現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に供給する現像剤を搬送するための現像剤搬送路と、前記現像剤搬送路内の現像剤を搬送する現像剤搬送体と、外部から補給されてくる現像剤を前記現像剤搬送路内に受け入れる現像剤受入口と、前記現像剤搬送路内から余剰の現像剤をオーバーフローによって排出するために前記現像剤搬送路に設けられた現像剤排出口と、前記現像剤搬送体及び前記現像剤担持体を同一の駆動源によって駆動するための駆動伝達機構とを前記現像装置に有する画像形成装置において、直近の所定期間内に形成した画像の平均画像面積率を算出した結果に基づいて、前記駆動源の駆動速度を変更し、その変更量に応じて、前記現像剤担持体に印加するための現像バイアスを出力する電源からの前記現像バイアスの出力を変更する駆動速度変更処理を所定のタイミングで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】
【０００７】
本発明によれば、画像中の白抜けの発生を抑え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】
【０００８】
【図１】実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図２】同複写機における５つの作像ユニットのうち、何れか１つにおける感光体と現像装置とを示す概略構成図。
【図３】同現像装置を示す斜視図。
【図４】長手方向の端部を破断した状態の同現像装置を示す分解斜視図。
【図５】現像ローラを取り外した状態の同現像装置を示す分解斜視図。
【図６】同現像装置の一部を示す部分横断面図。
【図７】同現像装置の供給搬送路の一部を示す部分縦断面図。
【図８】本発明者らによって行われた第一実験における現像剤排出量［ｇ／ｍｉｎ］と流動速度指数との関係を示すグラフ。
【図９】本発明者らによって行われた第二実験における現像剤排出量［ｇ／ｍｉｎ］とスクリュー回転数と使用中Ｋ現像剤の流動速度指数との関係を示すグラフ。
【図１０】同複写機の電気回路の一部を示すブロック図。
【図１１】本発明者らによって行われた第三実験における画像濃度と線速比との関係を示すグラフ。
【図１２】本発明者らによって行われた第四実験における画像濃度とデューティ比との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、複数の感光体１が並行配設されたタンデム型のカラーレーザー複写機（以下、単に「複写機」という）の一実施形態について説明する。
【００１０】
まず、実施形態に係る複写機の基本的な構成について説明する。図１は、実施形態に係る複写機の概略構成図である。この複写機はプリンタ部１００、これを載せる給紙装置２００、プリンタ部１００の上に固定されたスキャナ３００などを備えている。また、このスキャナ３００の上に固定された原稿自動搬送装置４００なども備えている。
【００１１】
プリンタ部１００は、特殊色（Ｓ），イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色の画像を作像するための５つの作像ユニット１８Ｓ，１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋを具備する画像形成ユニット２０を備えている。各符号の数字の後に付されたＳ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字は、特殊色，イエロー，シアン，マゼンタ，黒用の部材であることを示している（以下同様）。作像ユニット１８Ｓ，１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの他には、光書込ユニット２１、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、レジストローラ対４９、ベルト定着方式の定着装置２５などが配設されている。
【００１２】
光書込ユニット２１は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて感光体１Ｓ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面にレーザー光を照射する。
【００１３】
作像ユニット１８Ｓ，１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋは，ドラム状の感光体１Ｓ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの他に、帯電器、現像装置、ドラムクリーニング装置、除電器などを有している。
【００１４】
以下、Ｓ（特殊色）用の作像ユニット１８Ｓについて説明する。
感光体１Ｓの表面は、帯電手段たる帯電器によって一様に帯電せしめられる。帯電処理が施された感光体１Ｓの表面には、光書込ユニット２１によって変調及び偏向されたレーザー光が照射される。すると、照射部（露光部）の電位が減衰する。この減衰により、感光体１Ｓの表面にＳ用の静電潜像が形成される。形成されたＳ用の静電潜像は現像手段たる現像装置によって現像されてＳトナー像となる。
【００１５】
Ｓ用の感光体１Ｓ上に形成されたＳトナー像は、中間転写ベルト１１０に一次転写される。一次転写後の感光体１Ｓの表面は、ドラムクリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされる。
【００１６】
Ｓ用の作像ユニット１８Ｓにおいて、ドラムクリーニング装置によってクリーニングされた感光体１Ｓは、除電器によって除電される。そして、帯電器によって一様帯電せしめられて、初期状態に戻る。以上のような一連のプロセスは、他の作像ユニット（１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）についても同様である。
【００１７】
次に、中間転写ユニットについて説明する。
中間転写ユニット１７は、中間転写ベルト１１０やベルトクリーニング装置９０などを有している。また、駆動ローラ１５、二次転写バックアップローラ１６、４つの一次転写バイアスローラ６２Ｓ，６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋなども有している。
【００１８】
無端状の中間転写ベルト１１０は、そのループ内側に配設された駆動ローラ１５等の複数の張架ローラによってテンション張架されている。そして、ベルト駆動モータによって駆動される駆動ローラ１５の回転によって図中時計回り方向に無端移動せしめられる。
【００１９】
４つの一次転写バイアスローラ６２Ｓ，６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋは、中間転写ベルト１１０の内周面側に接触するように配設され、電源から出力される一次転写バイアスが印加される。また、中間転写ベルト１１０をその内周面側から感光体１Ｓ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに向けて押圧してそれぞれ一次転写ニップを形成する。各一次転写ニップには、一次転写バイアスの影響により、感光体１と一次転写バイアスローラ６２との間に一次転写電界が形成される。
【００２０】
Ｓ用の感光体１Ｓ上に形成されたＳトナー像は、この一次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト１１０上に一次転写される。このＳトナー像の上には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上に形成されたＹトナー像，Ｍトナー像，Ｃトナー像，Ｋトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト１１０上には多色トナー像が形成される。
【００２１】
中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写された多色トナー像は、後述の二次転写ニップで記録シートたる記録シートに二次転写される。二次転写ニップ通過後の中間転写ベルト１１０の表面に残留する転写残トナーは、図中左側の駆動ローラ１５との間にベルトを挟み込むベルトクリーニング装置９０によってクリーニングされる。
【００２２】
次に、二次転写装置２２について説明する。
中間転写ユニット１７の図中下方に配設された二次転写装置２２は、二次転写ローラ２３を中間転写ベルト１１０における二次転写バックアップローラ１６に対する掛け回し箇所に当接させて二次転写ニップを形成している。二次転写バックアップローラ１６には、トナーと同極性の二次転写バイアスが印加されているのに対し、二次転写ローラ２３は接地されている。これにより、二次転写ニップには中間転写ベルト１１０上の多色トナー像をベルト側から二次転写ローラ２３側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。レジストローラ対４９によって中間転写ベルト１１０上の多色トナー像に同期するように二次転写ニップに送り込まれた記録シートには、この二次転写電界やニップ圧の影響を受けた多色トナー像が二次転写せしめられる。
【００２３】
複写機本体の下部に設けられた給紙装置２００には、内部に複数の記録シートをシート束の状態で複数枚重ねて収容する給紙カセット４４やペーパーバンク４３が設けられている。給紙カセット４４やペーパーバンク４３は、紙束の一番上の記録シートに給紙ローラ４２を押し当てている。そして、給紙ローラ４２を回転させることにより、一番上の記録シートを給紙路４６に向けて送り出す。
【００２４】
給紙カセット４４やペーパーバンク４３から送り出された記録シートを受け入れる給紙路４６は、複数の搬送ローラ対４７と、その路内の末端付近に設けられたレジストローラ対４９とを有している。そして、記録シートをレジストローラ対４９に向けて搬送する。レジストローラ対４９に向けて搬送された記録シートは、レジストローラ対４９のローラ間に挟まれる。一方、中間転写ユニット１７において、中間転写ベルト１１０上に形成された多色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って二次転写ニップに進入する。レジストローラ対４９は、ローラ間に挟み込んだ記録シートを二次転写ニップにて多色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、二次転写ニップでは、中間転写ベルト１１０上の多色トナー像が記録シートに密着する。そして、記録シート上に二次転写されて、白色の記録シート上でフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された記録シートは、二次転写ローラ２３の回転駆動に伴って二次転写ニップを出た後、搬送ベルトを具備するシート搬送ユニットを経由して定着装置２５に送られる。
【００２５】
定着装置２５は、定着ベルト２６を２本のローラによって張架しながら無端移動せしめるベルトユニットと、このベルトユニットの一方のローラに向けて押圧される加圧ローラ２７とを備えている。これら定着ベルト２６と加圧ローラ２７とは互いに当接して定着ニップを形成しており、シート搬送ユニットから受け取った記録シートを定着ニップに挟み込む。ベルトユニットにおいける２本のローラのうち、加圧ローラ２７から押圧される方のローラは、内部に熱源を有しており、これの発熱によって定着ベルト２６を加圧する。加圧された定着ベルト２６は、定着ニップに挟み込まれた記録シートを加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が記録シートに定着せしめられる。
【００２６】
定着装置２５内で定着処理が施された記録シートは、複写機筐体の図中左側板に突設せしめられたスタック部上にスタックされるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために二次転写ニップに戻されるかする。
【００２７】
原稿のコピーがとられる際には、例えばシート原稿の束が原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上セットされる。但し、その原稿が本状に閉じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス３２上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動搬送装置４００が開かれ、スキャナ３００のコンタクトガラス３２が露出される。この後、閉じられた原稿自動搬送装置４００によって片綴じ原稿が押さえられる。
【００２８】
このようにして原稿がセットされた後、コピースタートスイッチが押下されると、スキャナ３００による原稿読取動作がスタートする。但し、原稿自動搬送装置４００にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読取動作に先立って、原稿自動搬送装置４００がシート原稿をコンタクトガラス３２まで自動搬送する。原稿読取動作では、まず、第１走行体３３と第２走行体３４とがともに走行を開始し、第１走行体３３に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光が第２走行体３４内に設けられたミラーによって反射せしめられ、結像レンズ３５を通過した後、読取センサ３６に入射される。読取センサ３６は、入射光に基づいて画像情報を構築する。
【００２９】
このような原稿読取動作と並行して、各作像ユニット（１８Ｓ，１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ）内の各機器や、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、定着装置２５がそれぞれ駆動を開始する。そして、読取センサ３６によって構築された画像情報に基づいて、光書込ユニット２１が駆動制御されて、感光体１Ｓ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上にＳ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。これらトナー像は、中間転写ベルト１１０上に重ね合わせ転写されて多色トナー像となる。
【００３０】
また、原稿読取動作の開始とほぼ同時に、給紙装置２００内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ４２の１つが選択回転せしめられ、ペーパーバンク４３や給紙カセット４４から記録シートが送り出される。送り出された記録シートは、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて反転給紙路に進入した後、搬送ローラ対によって二次転写ニップに向けて搬送される。
【００３１】
実施形態に係る複写機は、２色以上のトナーからなる多色画像を形成する場合には、中間転写ベルト１１０をその上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架して、上部張架面に全ての感光体（１Ｓ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）を接触させる。これに対し、Ｋトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、中間転写ベルト１１０を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面をＳ，Ｙ，Ｍ，Ｃ用の感光体１Ｓ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃから離間させる。そして、５つの感光体１Ｓ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋのうち、Ｋ用の感光体１Ｋだけを図中反時計回りに回転させて、Ｋトナー像だけを作像する。この際、Ｓ，Ｙ，Ｍ，Ｃについては、感光体１だけでなく、現像装置４も駆動を停止させて、感光体１や現像剤の不要な消耗を防止する。
【００３２】
複写機の筺体内には、複写機内の下記機器の制御を司るＣＰＵ等から構成される制御部が配設されている。また、筺体の上面には、液晶ディスプレイや各種キーボタン等などから構成される操作表示部５００が配設されている。操作者は、この操作表示部５００に対するキー入力操作により、制御部に対して命令を送ることで、記録シートの片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードや、両面に画像を形成する両面プリントモードなどを指定することができる。
【００３３】
図２は、５つの作像ユニットのうち、何れか１つにおける感光体１と現像装置４とを示す概略構成図である。なお、同図においては、符号の末尾に付すＳ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの添字の記載を省略している。図２において、感光体１は図中矢印Ｇ方向に回転しながら、その表面を帯電装置によってマイナス極性に一様帯電せしめられる。帯電した感光体１の表面には、光書込ユニット２１から照射されたレーザー光によって静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置４によって現像されてトナー像になる。
【００３４】
現像装置４は、現像ローラ４ａを有している。この現像ローラ４ａは、筒状の現像スリーブと、これに連れ回らないように内包されるマグネットローラとを具備している。現像スリーブは、図中矢印Ｉ方向に回転しながら、マグネットローラの発する磁力により、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を表面に担持する。そして、感光体１の表面の静電潜像に現像剤のトナーを供給して静電潜像を現像する。現像ローラ４ａの側方には、現像ローラ４ａに現像剤を供給しながら同図の紙面に直交する方向における奥側から手前側に向けて現像剤を搬送する現像剤搬送体としての供給スクリュー４ｄが現像ローラ４ａに対して平行配設されている。
【００３５】
現像ローラ４ａにおける供給スクリュー４ｄとの対向部よりも表面移動方向下流側の箇所には、現像ローラ４ａに供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制部材としての現像ドクタ４ｊが所定の間隙を介して対向している。また、現像ローラ４ａの下方には、静電潜像を現像した後の現像剤を現像ローラ４ａから回収して供給スクリュー４ｄと同じ方向に搬送する現像剤搬送体としての回収スクリュー４ｂが設けられている。供給スクリュー４ｄを内包する供給搬送路４ｅは現像ローラ４ａの側方に配設されているのに対し、回収スクリュー４ｂを内包する回収搬送路４ｃは現像ローラ４ａの下方に配設されている。
【００３６】
現像装置４は、供給搬送路４ｅの下方であって且つ回収搬送路４ｃの側方に、攪拌搬送路４ｇを有している。攪拌搬送路４ｇは、現像剤を攪拌しながら供給スクリュー４ｄとは逆方向である図中手前側から奥側に向けて搬送する攪拌スクリュー４ｆを具備している。供給搬送路４ｅと攪拌搬送路４ｇとは第一仕切り壁４ｋによって仕切られている。第一仕切り壁４ｋにおける図中の手前側端部と奥側端部とにはそれぞれ開口部が設けられており、供給搬送路４ｅと攪拌搬送路４ｇとはそれらの開口部を通して連通している。なお、供給搬送路４ｅと回収搬送路４ｃとも第一仕切り壁４ｋによって仕切られているが、第一仕切り壁４ｋの供給搬送路４ｅと回収搬送路４ｃとを仕切る箇所には開口部が設けられていない。
【００３７】
攪拌搬送路４ｇと回収搬送路４ｃとは第二仕切り壁４ｍによって仕切られている。第二仕切り壁４ｍにおける図中の手前側端部が開口部となっており、攪拌搬送路４ｇと回収搬送路４ｃとがその開口部を通して連通している。供給スクリュー４ｄ、回収スクリュー４ｂ及び攪拌スクリュー４ｆは樹脂もしくは金属のスクリューからなっており各スクリュー径は全てφ２２［ｍｍ］である。スクリューピッチは供給スクリュー４ｄが５０［ｍｍ］の２条巻き、回収スクリュー４ｂ及び攪拌スクリュー４ｆが２５［ｍｍ］の１条巻き、回転数は全て約６００［ｒｐｍ］に設定されている。
【００３８】
現像ローラ４ａ上において、ステンレスからなる現像ドクタ４ｊによって薄層化された現像剤は、現像スリーブの回転に伴って感光体１との対向部である現像領域まで搬送されて静電潜像を現像する。現像ローラ４ａの現像スリーブの表面はＶ溝あるいはサンドブラスト処理されており、現像スリーブはφ２５［ｍｍ］のアルミニウム素管又はステンレス素管からなる。現像ドクタ４ｊ及び感光体１とのギャップは０．３［ｍｍ］程度となっている。
【００３９】
現像後の現像剤は回収搬送路４ｃ内に回収され、同図の紙面に直交する方向における奥側から手前側に向けて搬送され、非画像領域に設けられた、第一仕切り壁４ｋの開口部を通って攪拌搬送路４ｇに移送される。なお、攪拌搬送路４ｇの現像剤搬送方向上流側における第一仕切り壁４ｋの開口部との付近であって且つ攪拌搬送路４ｇの上側には、図３に示されるように、補給口４ｐが設けられている。この補給口４ｐに投入されたプレミックス剤が攪拌搬送路４ｇ内に補給される。なお、プレミックス剤は、トナーと磁性キャリアとを含有しているが、そのトナー濃度は現像装置４内の現像剤のトナー濃度よりも高くなっている。
【００４０】
図２において、現像装置４の側面は、アルミや銅などの熱伝導性の高い部材で構成されている。そして、現像装置４の側面には、熱伝導シート４ｎが貼り付けられている。この熱伝導シート４ｎは、高熱伝導性を有している。現像装置４の側面には、熱伝導シート４ｎを介して受熱部７０が圧接している。アルミなどの熱伝導率の高い物質からなる受熱部７０の受熱体７１には、冷却液を流すための流路７２が設けられており、この流路内に流される冷却液が、現像装置４から熱伝導シート４ｎと受熱体７１とを伝わってきた熱を吸収する。そして、ポンプによってラジエータに送られてそこで放熱する。
【００４１】
図４は現像装置４の分解斜視図である。図中の各矢印は現像剤の搬送方向を示している。図２及び図４を参照しながら、現像装置４内における現像剤の挙動について説明する。攪拌搬送路４ｇから現像剤の供給を受けた供給搬送路４ｅでは、供給スクリュー４ｄが現像剤を図４の矢印方向に搬送しながら現像ローラ４ａに供給する。そして、現像ローラ４ａに供給されずに供給搬送路４ｅの搬送方向下流端まで搬送された現像剤は、第一仕切り壁４ｋに設けられた開口部を通って攪拌搬送路４ｇ内に落下する。また、現像ローラ４ａに供給された現像剤は、現像スリーブの回転に伴って現像領域を通過した後、スリーブ表面から離脱して回収搬送路４ｃ内に落下する。そして、回収スクリュー４ｂによって図４の矢印方向に搬送され、回収搬送路４ｃの搬送方向下流端まで搬送されると、第二仕切り壁４ｍに設けられた開口部を通って攪拌搬送路４ｇ内に進入する。
【００４２】
攪拌搬送路４ｇは、供給搬送路４ｅから受け取った現像剤と、回収搬送路４ｃから受け取った現像剤とを攪拌混合しながら、攪拌スクリュー４ｆによって回収搬送路４ｃや供給搬送路４ｅにおける現像剤搬送方向とは逆方向に搬送する。その過程で、必要に応じて補給用の現像剤であるプレミックス剤が補給される。撹拌搬送路４ｇの搬送方向下流端まで搬送された現像剤は、第一仕切り壁４ｋに設けられた開口部を通って供給搬送路４ｅ内に押し上げられる。なお、攪拌搬送路４ｇの下方には、トナー濃度センサが設けられている。トナー濃度センサの出力に基づいて現像剤補給制御装置の駆動が制御されて現像剤収容部からのプレミックス剤の補給が行われる。
【００４３】
供給搬送路４ｅと回収搬送路４ｃとを個別に有している現像装置４は、現像剤の供給と回収とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像に寄与した直後の現像剤が供給搬送路４ｅに混入することがない。よって、供給搬送路４ｅの搬送方向下流側ほど現像ローラ４ａに供給される現像剤のトナー濃度が低下することを防止することができる。また、現像剤の回収と攪拌とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像に寄与した直後の現像剤が攪拌の途中に落ちることがない。よって、十分に攪拌がなされた現像剤が供給搬送路４ｅに供給されるため、供給搬送路４ｅに供給されるの現像剤が攪拌不足となることを防止することができる。このように、供給搬送路４ｅ内の現像剤のトナー濃度が低下することを抑制し、供給搬送路４ｅ内の現像剤が攪拌不足となることを抑制することができるので現像時の画像濃度を一定にすることができる。
【００４４】
現像装置４内においては、以上に説明したような現像剤の挙動の他に、余剰な現像剤の排出のための挙動が起こる。次に、この排出のための挙動について、図２及び図５を用いて説明する。なお、図５は、現像ローラ４ａを取り外した状態の現像装置４の分解斜視図である。
【００４５】
図２において、供給搬送路４ｅの側方には、排出搬送路４ｉが配設されており、供給搬送路４ｅと排出搬送路４ｉとは、第三仕切り壁４ｓによって仕切られている。この第三仕切り壁４ｓにおいて、供給スクリュー４ｄによる現像剤搬送方向の下流側端部付近には、図５に示されるように現像剤排出口４ｒが設けられている。供給スクリュー４ｄによって現像剤が搬送される供給搬送路４ｅ内では、現像剤が所定の嵩を越えた場合にその一部が、図５の矢印Ａで示されるように現像剤排出口４ｒ内にオーバーフローして排出搬送路４ｉ内に進入する。排出搬送路４ｉ内に進入した現像剤は、排出スクリュー４ｈにより、供給スクリュー４ｄとは逆方向（図５の矢印Ｂ方向）に搬送される。そして、現像装置４における排出スクリュー４ｈによる現像剤搬送方向の下流端まで搬送されると、図５の矢印Ｃで示されるように現像装置４の外に排出され、自由落下によって廃現像剤容器に収容される。
【００４６】
供給搬送路４ｅにおいて、現像剤排出口４ｒの近傍であって且つそれよりも現像剤搬送方向の上流側には、図６に示されるように、天井によって片持ち支持される堰部材４ｒが配設されている。供給スクリュー４ｄによって搬送される現像剤は、この堰部材４ｒの下をくぐって現像剤排出口４ｒとの対向位置まで移動する。
【００４７】
供給搬送路４ｅにおける現像剤排出口４ｒとの対向位置には、減容部材４ｔが配設されている。これにより、供給搬送路４ｅにおける現像剤排出口４ｒとの対向位置は通常よりも容積が小さくなっている。現像剤が堰部材４ｒの下をくぐって、通常よりも小さな容積の空間に移動してくることで、図７に示されるように、現像剤排出口４ｒとの対向位置では、現像剤の嵩が通常よりも高くなり易くなる。これにより、供給搬送路４ｅ内から現像剤排出口４ｒへの現像剤のオーバーフローが起こり易くなっている。
【００４８】
実施形態に係る複写機とは異なり、現像装置４に対してプレミックス剤ではなくトナーだけを補給する構成では、運転に伴って磁性キャリアの表層のコート層を摩耗させたり、コート層にトナー樹脂や添加剤を固着させたりして、磁性キャリアを劣化させていく。磁性キャリアの劣化が進行するとトナーの帯電量を低下させて感光体１の地肌部汚れやトナー飛散などを引き起こすことから、定期的にサービスマンがユーザーを訪問して磁性キャリアを交換する必要がある。これに対し、実施形態に係る複写機では、現像装置４にプレミックス剤を補給することで、磁性キャリアの交換作業を省略することができる。
【００４９】
実施形態に係る複写機のように、供給搬送路９内における余剰の現像剤を現像剤排出口９４からオーバーフローさせるものでは、現像剤の流動性の変動に応じて現像剤量を変動させることがある。例えば直近の１００枚に出力した画像など、直近の所定期間内に出力した画像の平均画像面積率が比較的高い場合には、その所定期間内において、比較的多量のプレミックス剤が現像装置４内に補給される。これにより、現像装置４内の磁性キャリアの多くが比較的新しい状態のものになる結果、現像剤の流動性が比較的高くなる。すると、現像剤が供給スクリュー４ｄの回転に伴って軸線方向に搬送されるだけでなく、回転方向に跳ね上げられる現象が生じ易くなる。そして、現像剤排出口４ｒとの対向位置で跳ね上げられた現像剤が本来であればオーバーフローすべきではないにもかかわらず、現像剤排出口４ｒを通過して排出搬送路４ｉに進入する。この進入により、現像装置４内の現像剤量が狙いの値よりも少なくなって、現像ローラ４ａの長手方向の一部領域において十分量の現像剤が行き渡らなくなると、その一部領域で画像の白抜けを引き起こしてしまう。以下、この白抜けを剤量不足による画像の白抜けという。
【００５０】
一方、直近の所定期間内に出力した画像の平均画像面積率が比較的低い場合には、その所定期間内において、比較的少量のプレミックス剤しか現像装置４内に補給されないことで、現像装置４内の磁性キャリアの多くが比較的古い状態のものになる。すると、現像剤の流動性が比較的低くなって、余剰の現像剤が現像剤排出口４ｒを詰まらせて、現像剤排出口４ｒからの現像剤のオーバーフローを困難にすることから、現像装置４内の現像剤量を狙いの値よりも多くする。これにより、回収搬送路４ｃ内の現像剤量が過剰になると、現像に寄与してトナー濃度を低下させた現像剤の一部が現像スリーブの回転に伴って回収搬送路４ｃとの対向位置に進入しても回収搬送路４ｃ内に良好に取り込まれずに再び現像スリーブに汲み上げられる。そして、画像濃度ムラを引き起こしたり、過剰に増加した現像剤が現像スリーブや各種スクリューの駆動トルクを増大させ、それらの駆動をロックさせたりする。なお、以下、前述した画像濃度ムラを剤量過剰による画像濃度ムラという。
【００５１】
特許文献１に記載の画像形成装置においては、互いに異なる高さ位置に配設された複数の現像剤排出口を現像装置に設けている。また、それぞれの現像剤排出口の縁には、電磁コイルを配設している。電磁コイルが励磁された現像剤排出口においては、電磁コイルの磁力によって磁性キャリアが引かれて排出口を塞ぐ。同画像形成装置は、複数の現像剤排出口のうち、何れか一つだけ電磁コイルを励磁しないことで、その現像剤排出口だけを開口させる。これにより、現像剤をオーバーフローさせる高さ位置を切り替えることができる。
【００５２】
同画像形成装置では、印刷速度の変化に伴う現像装置内での現像剤搬送速度の変化に応じて、現像装置内の現像剤の嵩が変動してしまうことに起因する各種の不具合の発生を抑えるために、印刷速度に応じて開口させる現像剤排出口を切り替えるようになっている。同画像形成装置を改良して、印刷速度に変えて、直近の所定期間内に形成した画像の平均画像面積率に応じて開口させる現像剤排出口を切り替えるようにすれば、剤量不足による画像の白抜けや、剤量過剰による画像濃度ムラの発生を抑えることが可能になる。しかしながら、現像装置に複数の現像剤排出口を設けることによって装置のレイアウト自由度を悪化させたり、電磁コイルや励磁の切り替えのためのスイッチング回路などを設けることで装置の複雑化やコスト高を引き起こしたりしてしまう。
【００５３】
次に、本発明者らが行った各種の実験について説明する。
［第一実験］
本発明者らは、プリンタ試験機として、株式会社リコー社製のカラープロダクションプリンター  Ｐｒｏ  Ｃ７１１０  を準備した。そして、このプリンタ試験機でテストプリントを行いながら、現像剤の流動性と、現像装置４内からの現像剤の排出性との関係を調べる第一実験を実施した。
【００５４】
現像剤の流動性については、Ｆｒｅｅｍａｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社のパウダーレオメーターである「ＦＴ４  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ」によって測定算出した流動速度指数を指標として用いた。
【００５５】
流動速度指数の測定は、次のようにして実施した。まず、「ＦＴ４  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ」の他に、サンプル容器及びブレードを用意した。サンプル容器は、容量＝２５［ｍｌ］、内径（φ）＝２４［ｍｍ］、高さ＝５０［ｍｍ］の円筒状のものである。また、ブレードは、直径＝２３．５［ｍｍ］、高さ６［ｍｍ］のＦｒｅｅｍａｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製のプロペラ形状のものである。被検対象となる現像剤をサンプル容器に充填した後、コンディショニングと呼ばれる操作を行った。ブレードを穏やかに回転させながら５［°］の進入角度でサンプル容器中の現像剤に沈める操作である。このコンディショニングを行うことで、サンプル容器中の現像剤における充填状態のばらつきをなくすことができる。なお、進入角度は、ブレード先端が描くらせん経路の角度である。
【００５６】
次に、ブレードを現像剤の表面から深さ４５［ｍｍ］までの範囲に存在させた状態で、ブレード先端速度＝１００［ｍｍ／ｓ］、ブレード進入角度＝−５［°］の条件でらせん運動させた。このとき、ブレードに作用する力を垂直荷重と回転トルクとに分解して連続的に測定し、それら二つのパラメーターに基づいて、移動距離に対するエネルギー勾配［ｍＪ／ｍｍ］を算出した。さらに、このエネルギー勾配を距離について積分することで、ブレードの移動に要したトータルエネルギーＥ１００［ｍＪ］を算出した。その後、再びコンディショニング操作を行ってから、ブレードを現像剤の表面から深さ４５［ｍｍ］の範囲に存在させた状態で、ブレード先端速度＝１０［ｍｍ／ｓ］、進入角度＝−５［°］の条件でらせん運動させ、このときのトータルエネルギーＥ１０を算出した。そして、Ｅ１０とＥ１００との比（Ｅ１０／Ｅ１００）を、現像剤の流動速度指数として求めた。この流動速度指数が大きいほど、現像剤の流動性が悪いことを示す。
【００５７】
プリンタ試験機において、現像剤の流動性や、現像装置４からの現像剤の排出性については、次のように測定した。まず、新品のＫ現像剤を準備し、このＫ現像剤の流動速度指数を測定した。次に、新品のＫ現像剤（トナー濃度＝７ｗｔ％）を、新品のＫ用の現像装置４に６００［ｇ］充填した後、このＫ用の現像装置４をプリンタ試験機に搭載した。そして、このプリンタ試験機により、画像面積率＝０．５［％］という低画像面積率のモノクロテスト画像を複数の記録シートに連続プリントした。連続プリントを開始してから数分後に、連続プリントを再び一時停止させ、その間に現像装置４から排出された現像剤の量を測定し、その結果に基づいて現像剤排出量［ｇ／ｍｉｎ］を求めた。
【００５８】
次に、連続プリントを再開した後、始めからの累積で５０００［枚］のプリントを行った時点で、再び連続プリントを一時停止させてから、Ｋ用の現像装置４の供給搬送路４ｅ、回収搬送路４ｃ、及び撹拌搬送路４ｇからＫ現像剤を取り出した。以下、このＫ現像剤を使用中Ｋ現像剤という。このとき、Ｋ用の現像装置４の排出搬送路４ｉ内にオーバーフローしていたＫ現像剤については、前述した使用中Ｋ現像剤とは別に排出搬送路４ｉ内から全て取り出して廃棄した。使用中Ｋ現像剤の流動速度指数を測定した後、この使用中Ｋ現像剤を再びＫ用の現像装置４にセットした。その後、連続プリントを再開してから数分後に、連続プリントを再び一時停止させ、その間に現像装置４から排出された現像剤の量を測定し、その結果に基づいて現像剤排出量［ｇ／ｍｉｎ］を求めた。
【００５９】
同様の流動速度指数や現像剤排出量［ｇ／ｍｉｎ］の測定を、始めからの累積で５００００［枚］のプリント時や、１０００００［枚］のプリント時にも行った。
【００６０】
この第一実験における現像剤排出量［ｇ／ｍｉｎ］と流動速度指数との関係を図８に示す。第一実験における連続プリントでは、０．５［％］という低画像面積率のモノクロテスト画像を連続でプリントしており、その間、単位時間あたりのＫプレミックス剤補給量が非常に少ないことから、使用中Ｋ現像剤の磁性キャリアの劣化が経時的に進行していく。そして、累積プリント枚数が５０００［枚］、５００００［枚］、１０００００［枚］と増加するにつれて、使用中Ｋ現像剤の流動性が悪化していった（流動速度指数が増加していった）。図示のように、使用中Ｋ現像剤の流動性が悪化するにつれて、現像剤排出量［ｇ／ｍｍ］が少なくなっている。これは、直近の所定期間内（例えば直近１００枚）に形成された画像の平均画像面積率が比較的低い場合には、その間に現像装置４内の現像剤の劣化が進行し、それに伴って現像剤の流動性や現像装置４内からの現像剤の排出性が悪化することを意味している。つまり、直近の所定期間内における平均画像面積率が比較的低い場合には、現像剤の排出性の悪化に起因して、剤量過剰による画像濃度ムラを引き起こし易くなるのである。
【００６１】
なお、本発明者らの実験によれば、流動速度指数が１．８以上になると、現像剤が現像剤排出口４ｒを塞いで現像剤排出口４ｒからのオーバーフローを不能にし、各種スクリューや現像スリーブの駆動トルクを著しく上昇させて、現像装置４の駆動を不可能にしてしまった。
【００６２】
［第二実験］
新品のＫ現像剤（トナー濃度＝７ｗｔ％］を用意してその流動速度指数を測定したところ、第一実験と同様に１．２であった。このＫ現像剤を新品のＫ用の現像装置４に６００［ｇ］充填した後、このＫ用の現像装置４をプリンタ試験機にセットした。このプリンタ試験機は、外部からの入力信号に応じて、現像装置４の駆動速度（各種スクリューや現像スリーブの回転速度）を自在に可変できるように改良を加えたものである。
【００６３】
このプリンタ試験機における現像装置４の各種スクリューの回転数を８６０［ｒｐｍ］に設定した状態で、画像面積率＝０．５［％］という低画像面積率のモノクロテスト画像を複数の記録シートに連続プリントした。連続プリントを開始してから数分後に、連続プリントを再び一時停止させ、その間に現像装置４から排出された現像剤の量を測定し、その結果に基づいて現像剤排出量［ｇ／ｍｉｎ］を求めた。また、使用中Ｋ現像剤の流動速度指数を測定した。次に、各種スクリューの回転数を８８９［ｒｐｍ］に設定した状態で、同様にして現像剤排出量［ｇ／ｍｉｎ］や使用中Ｋ現像剤の流動速度指数を測定した。更に、各種スクリューの回転速度を９１７［ｒｐｍ］に設定した状態や、９７５［ｒｐｍ］に設定した状態でも、同様にして現像剤排出量［ｇ／ｍｉｎ］や使用中Ｋ現像剤の流動速度指数を測定した。以上のようにして、初期状態の現像剤における四水準のスクリュー回転数（８６０、８８９、９１７、９７５ｒｐｍ）と現像剤排出量［ｇ／ｍｉｎ］との関係を調べた。
【００６４】
次に、各種スクリューの回転数を標準の８６０［ｒｐｍ］に戻して連続プリントを再開した後、初期からの累積で５０００［枚］プリントを実施した時点で連続プリントを再び一時停止させた。そして、初期と同様にして、四水準のスクリュウ回転数におけるそれぞれの現像剤排出量［ｇ／ｍｉｎ］や使用中Ｋ現像剤の流動速度指数を測定した。
【００６５】
その後、各種スクリューの回転数を標準の８６０［ｒｐｍ］に戻して連続プリントを再開した後、初期からの累積で５００００［枚］プリントを実施した時点で連続プリントを再び一時停止させた。そして、初期と同様にして、四水準のスクリュウ回転数におけるそれぞれの現像剤排出量［ｇ／ｍｉｎ］や使用中Ｋ現像剤の流動速度指数を測定した。
【００６６】
更に、各種スクリューの回転数を標準の８６０［ｒｐｍ］に戻して連続プリントを再開した後、初期からの累積で１０００００［枚］プリントを実施した時点で連続プリントを再び一時停止させた後、そして、初期と同様にし、四水準のスクリュウ回転数におけるそれぞれの現像剤排出量［ｇ／ｍｉｎ］や使用中Ｋ現像剤の流動速度指数を測定した。
【００６７】
第二実験における現像剤排出量［ｇ／ｍｉｎ］とスクリュー回転数と使用中Ｋ現像剤の流動速度指数との関係を図９に示す。図示のように、使用中Ｋ現像剤の流動速度指数が同じであっても、スクリュー回転数［ｒｐｍ］を大きくすることで、現像剤排出量［ｇ／ｍｉｎ］をより多くすることができる。使用中Ｋ現像剤の流動速度指数が１．８以上になっても、スクリュー回転数を標準の８６０［ｐｒｍ］よりも大きい９１７［ｒｐｍ］や９７５［ｒｐｍ］に増加させれば、使用中Ｋ現像剤で現像剤排出口４ｒを塞いでしまうことなく、余剰な使用中Ｋ現像剤を現像剤排出口４ｒからオーバーフローさせることができた。これは、直近の所定期間内に形成した画像の平均画像面積率が比較的低かったことに起因して、使用中現像剤の流動性が低下したとしても、スクリュー回転数を標準よりも増加させることで、通常の流動性のときと変わらない現像剤排出性を発揮させ得ることを意味している。
【００６８】
次に、実施形態に係る複写機の特徴的な構成について説明する。
図１０は、実施形態に係る複写機の電気回路の一部を示すブロック図である。同図において、制御部６００は、演算手段たるＣＰＵ、記憶回路たるＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリー等で構成され、記憶回路に記憶している制御プログラムに基づいて、機内の各機器の駆動を制御したり演算処理をしたりするものである。
【００６９】
制御部６００には、各色のプロセスモーター（６０４Ｓ〜Ｋ）、各色の現像モーター（６０５Ｓ〜Ｋ）、各色の現像電源（６０６Ｓ〜Ｋ）、光書込ユニット２１、書込制御部６０３、画像データ処理部６０２などが接続されている。各色のプロセスモーター（６０４Ｓ〜Ｋ）は、各色の作像ユニット（１８Ｓ〜Ｋ）における感光体やドラムクリーニング装置などの駆動源になっているモーターである。また、各色の現像モーター（６０５Ｓ〜Ｋ）は、各色の現像装置（４Ｓ〜Ｋ）の駆動源になっているモーターである。また、各色の現像電源（６０６Ｓ〜Ｋ）は、各色の現像スリーブ（４ａＳ〜Ｋ）に印加する現像バイアスを出力するものである。
【００７０】
スキャナ３００による原稿読み取りで得られた画像データや、外部のパーソナルコンピューターなどから送られてくる画像データは、実施形態に係る複写機の画像データ入力部６０１に入力された後、画像データ処理部６０２に送られる。画像データ処理部６０２は、Ｒ（レッド），Ｇ（グリーン），Ｂ（ブルー）の光の三原色を利用した方式で表される画像データを、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４つの色分解画像情報に変換した後、それらを光書込制御部６０３や制御部６００に送信する。光書込制御部６０３は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色分解画像情報に基づいて光書込ユニット２１の駆動を制御することで、光書込ユニット２１からＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のレーザー光を出射させる。
【００７１】
制御部６００は、プリントジョブ中に駆動速度変更処理を行うようになっている。この駆動速度変更処理では、一頁分のプリントジョブを行うのにあたり、その頁について画像データ処理部６０２から送られてくるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色分解画像情報に基づいて、Ｓ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の画像面積率を算出する。この際、全体の面積としては、その頁の面積を用いる代わりに、頁対応最大面積を用いる。具体的には、その頁の面積は、その頁における感光体回転軸線方向の寸法と、感光体表面移動方向の寸法とを乗算したものである。この面積ではなく、感光体軸線方向における最大有効領域（画像形成可能な領域）の寸法と、その頁のける感光体表面移動方向の寸法とを乗算した頁対応最大面積を用いる。
【００７２】
この頁対応最大面積について、より詳しく説明する。実施形態に係る複写機では、印刷可能な記録シートの最大サイズがＡ３サイズになっている。Ａ３サイズの記録シートにつついは、その長手方向を搬送方向に沿わせて搬送する縦搬送方式で画像を形成する。このため、各色の感光体は、感光体軸線方向における最大有効領域が３００［ｍｍ］になっている。縦搬送方式で搬送するＡ４サイズの記録シートに画像を形成する場合、頁の感光体軸線方向の寸法は、Ａ４サイズの短手方向寸法に相当する２１０［ｍｍ］である。しかし、その頁の画像面積率を算出する場合には、全体面積の算出に２１０［ｍｍ］を用いる代わりに、最大有効領域に相当する３００［ｍｍ］を用いる。どのようなサイズの頁であっても、感光体軸線方向における寸法については、３００［ｍｍ］を用いるのである。よって、Ａ４サイズの縦搬送であれば、全体面積としては、３００［ｍｍ］×２９７［ｍｍ］を用い、その全体面積に対する画像面積の割合を画像面積率として算出する。
【００７３】
なお、実施形態に係る複写機の制御部６００は、画像面積率として、画像の面積率を求める代わりに、画像部のドット面積率を求めるようになっている。よって、実際には、全体面積として、全体の面積そのものを求める代わりに、全体面積の全体にベタ画像を出力すると仮定した場合の総ドット数を求めている。
【００７４】
制御部６００は、駆動速度変更処理において、一頁分のプリントジョブを実施するにあたり、その頁の画像面積率を求めたら、その頁を含む過去１００枚（１００頁）における平均画像面積率を求める。そして、その平均画像面積率に基づいて、現像装置４の各種スクリューの回転数を決定し、その回転数で各種スクリューを回転させながら、その頁の画像を現像する。平均画像面積率と各種スクリューの回転数との一例を、次の表１に示す。
【表１】
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【００７５】
表１に示されるように、制御部６００は、過去１００頁分の出力における平均画像面積率が高くなるほど、現像装置４の各種スクリューの回転数（回転速度）を小さくする。具体的には、平均画像面積率がｃ［％］以上である場合には、各種のスクリューを標準の回転数で回転させながら現像を行うのに対し、それ以外の場合には、平均画像面積率が低くなるにつれて、スクリューの回転数を大きくする。過去１００頁分の出力における平均画像面積率が低くなるほど、その間の現像装置４に対するプレミックス剤の補給量が少なくなって、現像剤中の磁性キャリアの劣化度合いが悪化する。そして、それに伴って、現像装置４からの余剰現像剤の排出性が低下して剤量過剰による画像濃度ムラを引き起こし易くなることから、各種のスクリューの回転数をより大きくして排出性を向上させる。これにより、剤量過剰による画像濃度ムラの発生を抑えることができる。
【００７６】
この一方で、過去１００頁分の出力における平均画像面積率が高くなるほど、その間の現像装置４に対するプレミックス剤の補給量が多くなって、現像剤中の磁性キャリアの劣化が改善される。そして、それに伴って、現像装置４からの余剰現像剤の排出性が向上して剤量不足による画像の白抜けを引き起こし易くなる。このため、制御部６００は、表１に示されるように、平均画像面積率が高くなるほど、スクリューの回転数を小さくして現像装置４からの現像剤の排出性を低下させる。これにより、剤量不足による画像の白抜けの発生を抑えることもできる。
【００７７】
表１における線速比は、現像装置４の各種スクリューの線速に対する感光体の線速の割合である。感光体の線速は、平均画像面積率にかかわらず一定である。よって、線速比が大きくなるほど、各種スクリューの線速が速くなっていることを意味する。
【００７８】
制御部６００は、平均画像面積率にかかわらず、各色のプロセスモーター（６０４Ｓ〜Ｋ）を一定の駆動速度で駆動することで、各色の感光体（１Ｓ〜Ｋ）を一定の線速で駆動する。この一方で、平均画像面積率が低くなるにつれて、各色の現像モーター（６０５Ｓ〜Ｋ）をより速い駆動速度で駆動することで、各色の現像装置における各種スクリューをより速い線速で駆動する。
【００７９】
なお、制御部６００は、平均画像面積率の算出や、現像モーター（６０５Ｓ〜Ｋ）の駆動速度の調整については、Ｓ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色でそれぞれ個別に行っている。具体的には、一頁分のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像面積率については、一頁におけるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのドット面積率を、一頁分のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像面積率として求め、それぞれを過去１頁目から９９頁目までのドット面積率に加算する。これにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのそれぞれについて、過去１００頁における平均画像面積率を求め、それぞれの結果に基づいて、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの現像モーター６０５Ｙ，６０５Ｍ，６０５Ｃ，６０５Ｋの駆動速度を決定する。また、Ｓについては、画像全体の領域において、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの何れかのドットが形成される箇所にはＳのドットを形成することから、一頁の総ドット数に対して、何れか１色でも出力される画素領域の数の割合を、ドット面積率として求める。そして、その結果を、過去１頁目から９９頁目までのドット面積率に加算してＳの過去１００頁における平均画像面積率として求める。
【００８０】
既に述べたように、モノクロモードでは、Ｋを除くＳ，Ｙ，Ｍ，Ｃの作像ユニット１８Ｓ，１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃを停止させた状態でプリントジョブが行われる。このため、制御部６００は、モノクロモードでは、Ｋの平均画像面積率だけを算出し、その結果に基づいて現像モーター６０５Ｋの駆動速度を決定する。これにカラーモードでは、Ｓ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色についてそれぞれ、平均画像面積率を算出した結果に基づいて、現像モーター６０５Ｓ，６０５Ｙ，６０５Ｍ，６０５Ｃ，６０５Ｋの駆動速度を決定する。
【００８１】
次に、実施形態に係る複写機に、より特徴的な構成を付加した実施例について説明する。なお、以下に特筆しない限り、実施例に係る複写機の構成は、実施形態と同様である。
【００８２】
まず、本発明者らが実施した第三実験について説明する。
［第三実験］
新品のＫ用の現像装置４Ｋに、新品のＫ現像剤（トナー濃度＝７ｗｔ％）を６００［ｇ］充填した後、この現像装置４Ｋをプリンタ試験機にセットした。Ｋ用の現像電源６０６Ｋから−６００［Ｖ］の直流電圧だけからなる現像バイアスを出力させながら、所定のモノクロテスト画像を連続プリントした。この連続プリントにおいて、Ｋ用の現像モーター６０５Ｋの駆動速度を外部信号の入力によって様々に変化させることで、Ｋ用の現像装置４Ｋにおける各種スクリューの回転数を変化させた。Ｋ用の感光体１Ｋの線速については、各種スクリューの回転数にかかわらず一定にした。その後、各回転数の条件で出力したテスト画像の画像濃度を測定した。この第三実験における画像濃度と線速比（スクリュー線速に対する感光体線速の割合）との関係を図１１に示す。
【００８３】
図１１に示されるように、線速比が大きくなるほど、画像濃度が高くなっている。これは、次に説明する理由による。即ち、実施形態や実施例に係る複写機では、各色の現像装置４のそれぞれにおいて、各種のスクリューと現像スリーブとで現像モーター（６０５Ｓ〜Ｋ）を共通の駆動源として利用している。複写機本体側に配設された現像モーターの回転駆動力を現像装置４の駆動受入ギヤで受け入れた後、その回転駆動力を各種のスクリューや現像スリーブに伝達するように、現像装置４の駆動伝達機構を構成しているのである。このため、現像モーターの駆動速度を変化させると、各種のスクリューの回転速度を増減させると同時に、現像スリーブの回転速度も増減させる。よって、線速比が大きくなるほど、現像スリーブの単位時間あたりの回転速度が速くなって、感光体１Ｋ上の潜像に対してより多くのＫ現像剤が供給されるようになって、画像濃度が高くなるのである。
【００８４】
これは、Ｓ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のそれぞれにおいて、平均画像面積率に応じて現像装置の各種スクリューの回転速度を変化させると、それに伴って画像濃度を変化させてしまうことを意味する。このため、実施形態に係る複写機では、平均画像面積率に応じて現像装置の各種スクリューの回転速度を変化させることで、剤量過剰による画像濃度ムラの発生を抑える代わりに、現像スリーブの線速変化による画像濃度ムラを発生させるおそれがある。
【００８５】
そこで、実施例に係る複写機の制御部６０は、Ｓ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のそれぞれについて、平均画像面積率に応じてスクリューや現像スリーブの回転速度を速くするのに伴って、直流電圧だけからなる現像バイアスの値（絶対値）を小さくする。これにより、スクリューと同時に現像スリーブの回転速度を速くすることに伴う現像性能の増加を、現像バイアスの低下による現像ポテンシャル（現像バイアスと潜像電位との電位差）の低下に伴う現像性能の低下で相殺する。この逆に、平均画像面積率に応じてスクリューや現像スリーブの回転速度を遅くするのに伴って、直流電圧だけからなる現像バイアスを大きくする。かかる構成では、スクリューと同時に現像スリーブの回転速度を遅くすることに伴う現像性能の低下を、現像バイアスの増加による現像ポテンシャルの増加に伴う現像性能の増加で相殺する。これにより、現像装置のスクリューの回転速度を変化させることに起因する画像濃度の変動を抑えることができる。
【００８６】
次に、実施例に係る複写機に、より特徴的な構成を付加した具体例について説明する。なお、以下に特筆しない限り、具体例に係る複写機の構成を実施例と同様である。
現像バイアスを高くしていくと、それに伴って現像ポテンシャルを高くして現像能力を高める一方で、現像バイアスと感光体の地肌部電位との電位差である地肌ポテンシャルを低くして感光体の地肌部にトナーを付着させる地汚れを発生させ易くなる。また、現像バイアスを低くしていくと、それに伴って現像ポテンシャルを低くして現像能力を低下させる一方で、地肌ポテンシャルを高くして感光体の地肌部に磁性キャリアを付着させるキャリア付着を発生させ易くなる。このため、実施例に係る複写機のように、各種のスクリューの回転数に応じて現像ポテンシャルを変化させると、それに伴って地汚れを発生させたり、キャリア付着を発生させたりするおそれがある。
【００８７】
そこで、具体例に係る複写機では、Ｓ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像電源６０６Ｓ，６０６Ｙ，６０６Ｍ，６０６Ｃ，６０６Ｋとして、次のようなものを用いている。即ち、直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧からなる現像バイアスを出力し、且つ、現像バイアスのデューティ比を変化可能なものである。現像バイアスの交流電圧（以下、交流成分とも言う）としては、周波数が２［ｋＨｚ］以下であるものを出力する。なお、デューティ比は、現像バイアスが交流成分一周期内で正負（プラス、マイナス）の二つの極性のうち、感光体と現像ローラとの対向領域でトナーを感光体側から現像ローラ側に向けて静電移動させる極性になっている時間の比率である。具体例に係る複写機では、マイナス極性に一様に帯電させた感光体に対する光走査によって、マイナス極性であって且つ感光体の地肌部の電位よりも低い電位に減衰させた静電潜像を形成し、且つ、トナーとして正規帯電極性がマイナス極性であるものを用いる。このため、デューティ比は、現像バイアスが交流成分一周期内でプラス極性になっている時間の比率である。
【００８８】
制御部６００は、現像電源６０６Ｓ，６０６Ｙ，６０６Ｍ，６０６Ｃ，６０６Ｋから出力される現像バイアスにおける所定のパラメーターの設定値たるデューティ比を変更することで、Ｓ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像装置の現像性能を変化させる。デューティ比が高くなるほど、交流成分の一周期内において、トナーを現像方向とは逆に感光体側から現像ローラ側に移動させる時間が長くなることから、現像装置の現像性能が低下する。このため、デューティ比を変更することで、現像装置の現像性能を変化させることが可能である。
【００８９】
［第四実験］
本発明者らは、デューティ比の変更によって現像装置の現像性能を変化させ得ることを確かめるために、第四実験を実施した。この第四実験では、上述したプリンタ試験機により、画像面積率＝０．５［％］のモノクロテスト画像を連続プリントした。この際、適当なタイミングで連続プリントを一時中断して、使用中Ｋ現像剤の流動速度指数やＫ用の現像装置からの現像剤排出量を測定したりした。また、適当なタイミングでＫ用の現像装置の駆動速度（各種スクリューの回転数）や、現像バイアスのデューティ比を変更した。また、累積で１枚目、５０００枚目、５００００枚目、１０００００枚目に出力したモノクロテスト画像の画像濃度を測定した。
【００９０】
なお、現像バイアスとしては、周波数＝９９０［Ｈｚ］、ピークツウピーク電圧＝８００［Ｖ］の交流電圧と、マイナス極性の直流電圧とを重畳したものを現像電源６０６Ｋから出力させた。直流電圧の値については、現像バイアスの一周期当たりの平均値を−６００［Ｖ］にする値とした。また、Ｋ現像剤のトナー濃度については、７［ｗｔ％］に維持するようにした。この第四実験における各種の結果を次の表２に示す。なお、表２において、デューティ比＝０［％］は、現像バイアスとして直流電圧だけからなるものを用いていることを意味している。
【表２】
2017129638.tif 000004
【００９１】
表２に示されるように、この第四実験においても、低画像面積率のモノクロテスト画像の累積プリント枚数の増加に伴って使用中Ｋ現像剤の流動速度指数が増加している。このように流動速度指数が増加しても（磁性キャリアが経時的に劣化しても）、Ｋ用の現像装置における各種スクリューの回転数を定期的に増加させたことで、実験開始から終了まで、安定した現像剤排出量で余剰のＫ現像剤をＫ用の現像装置から排出させることができている。また、そのように各種スクリューの回転数を定期的に増加させても、それと同時に現像バイアスのデューティ比を低下させることで、実験開始から終了までモノクロテスト画像の画像濃度を安定化させることができている。
【００９２】
図１２は、第四実験における画像濃度とデューティ比との関係を示すグラフである。このように、現像バイアスのデューティ比を変更することで、現像装置の現像性能を変化させて、画像濃度を変化させ得ることが立証された。
【００９３】
そこで、具体例に係る複写機の制御部６００は、Ｓ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のそれぞれについて、駆動速度変更処理において、平均画像面積率に応じてスクリューや現像スリーブの回転速度を速くするのに伴って、現像バイアスのデューティ比を低くする。これにより、現像装置の現像性能を低くする。この一方で、平均画像面積率に応じてスクリューや現像スリーブの回転速度を遅くするのに伴って、現像バイアスのデューティ比を高くして、現像装置の現像性能を低くする。
【００９４】
かかる構成では、現像バイアスの変更によってキャリア付着や地汚れを引き起こすことなく、現像装置の現像スリーブの回転速度にかかわらず、安定した画像濃度で静電潜像を現像することができる。
【００９５】
現像バイアスの交流電圧としては、周波数が２［ｋＨｚ］以下であるものを出力させるように、現像電源６０６Ｓ，６０６Ｙ，６０６Ｍ，６０６Ｃ，６０６Ｋを構成している。これにより、デューティ比の変更に伴って現像装置の現像性能を確実に変化させることが可能になる。
【００９６】
現像バイアスのデューティ比については、０〜２０［％］の範囲内で変更するように、制御部６００を構成している。これにより、デューティ比の変更に伴って現像装置の現像性能を効率良く変化させることができる。デューティ比が２０［％］を超えると、デューティ比の変化に伴う現像性能の変化率が悪くなってしまう。
【００９７】
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、潜像を担持する潜像担持体（例えば感光体１）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装置（例えば現像装置４）とを備え、且つ、前記潜像担持体上の潜像を自らの表面に担持した現像剤によって現像する現像剤担持体（例えば現像ローラ４ａ）と、前記現像剤担持体に供給する現像剤を搬送するための現像剤搬送路（例えば供給搬送路４ｅ）と、前記現像剤搬送路内の現像剤を搬送する現像剤搬送体（例えば供給スクリュー４ｄ）と、外部から補給されてくる現像剤を前記現像剤搬送路内に受け入れる現像剤受入口（例えば補給口４ｐ）と、前記現像剤搬送路内から余剰の現像剤をオーバーフローによって排出するために前記現像剤搬送路に設けられた現像剤排出口（例えば現像剤排出口４ｒ）と、前記現像剤搬送体及び前記現像剤担持体を同一の駆動源によって駆動するための駆動伝達機構とを前記現像装置に有する画像形成装置（例えば複写機）において、直近の所定期間内に形成した画像の平均画像面積率を算出した結果に基づいて、前記駆動源の駆動速度を変更し、その変更量に応じて、前記現像剤担持体に印加するための現像バイアスを出力する電源からの前記現像バイアスの出力を変更する駆動速度変更処理を所定のタイミングで実施する制御手段（例えば制御部６００）を設けたことを特徴とするものである。
【００９８】
かかる構成において、直近の所定期間内に出力した画像の平均画像面積率が比較的高い場合には、その所定期間内において、現像に伴って比較的多量のトナーが消費されるのに伴って、比較的多量の現像剤が現像装置内に補給される。これにより、現像装置内のキャリアの多くが比較的新しい状態のものになることから、現像装置内の現像剤の流動性が比較的高くなる。すると、現像装置の現像剤搬送路内で現像剤搬送体によって搬送される現像剤が現像剤排出口から排出され易くなる。例えば、現像剤搬送体が回転体である場合には、現像装置内の現像剤の高さレベルが現像剤排出口に達していなくても、流動性を高めた現像剤が現像剤搬送体の回転に伴って跳ね上がることで、現像剤排出口から排出される現象が起こる。このように、流動性を高めた現像剤が現像剤排出口から排出され易くなると、現像剤搬送路内の現像剤量が不足する。そして、潜像担持体の潜像の一部領域に十分量のトナーが供給されずに、画像の白抜け（剤量不足による画像の白抜け）を引き起こしてしまうことがある。
【００９９】
そこで、態様Ａにおいては、直近の所定期間内に形成した画像の平均画像面積率に基づいて現像剤搬送体及び現像剤担持体の駆動源の駆動速度を変更する駆動速度変更処理を実施する。これにより、平均画像面積率が比較的高くて剤量不足による画像の白抜けを引き起こし易くなっているときには、現像剤搬送体の駆動速度を比較的遅くして現像剤排出口からの現像剤の排出を抑制することで、白抜けの発生を抑えることができる。
【０１００】
なお、態様Ａにおいては、現像剤搬送体と現像剤担持体とを同一の駆動源で駆動することで、両者を別々の駆動源で駆動する構成に比べて、低コスト化を図ることができる。この一方で、平均画像面積率に応じて現像剤搬送体の駆動速度を変更すべく駆動源の駆動速度を変更すると、現像剤担持体の駆動速度も変更することになり、これによって現像装置の現像性能を変化させて画像濃度ムラを引き起こすおそれがある。そこで、駆動速度変更処理において、平均画像面積率に応じて駆動源の駆動速度を変更すると、その変更量に応じて電源からの現像バイアスの出力を変更する。これにより、現像剤搬送体とともに現像剤担持体の駆動速度を変更してしまうことに伴う現像装置の現像性能の変化を、現像バイアスの変更に伴う現像装置の現像性能の変化で相殺する。この相殺により、駆動速度変更処理で駆動源の駆動速度を変更することに起因する画像濃度ムラの発生を抑えることができる。
【０１０１】
［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、一頁分の画像を形成する毎に前記駆動速度変更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、一頁分の画像を形成する毎に、そのときの平均画像面積率に応じた駆動速度で現像剤搬送体を駆動して剤量不足による画像の白抜けや剤量過剰による画像濃度ムラの発生を有効に抑えることができる。
【０１０２】
［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ａ又はＢにおいて、前記駆動速度変更処理にて、前記平均画像面積率が低くなるにつれて、前記駆動速度をより速くするとともに、前記現像バイアスの出力の変更によって前記現像剤担持体表面から前記潜像担持体の潜像へのトナーの移動をより抑制するように、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、平均画像面積率に応じた速度で現像剤搬送体を駆動して画像濃度ムラや白抜けの発生を抑えつつ、現像剤担持体の駆動速度にかかわらず、安定した現像性能を維持することができる。
【０１０３】
［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ａ〜Ｃの何れかにおいて、前記現像バイアスを出力する電源として、前記現像剤担持体に印加する直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳電圧からなる現像バイアスを出力し且つ前記現像バイアスが交流成分一周期内で正負の二つの極性のうち、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との対向領域でトナーを潜像担持体側から現像剤担持体側に向けて静電移動させる極性になっている時間の比率であるデューティ比を変化可能なものを用い、前記駆動速度変更処理にて前記現像バイアスの前記デューティ比を変更するように、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、現像バイアスの変更によってキャリア付着や地汚れを引き起こすことなく、現像装置の現像剤担持体の駆動速度にかかわらず、安定した画像濃度で潜像を現像することができる。
【０１０４】
［態様Ｅ］
態様Ｅは、態様Ｄにおいて、前記現像バイアスを出力する電源（例えば現像電源６０６Ｓ〜Ｋ）として、前記交流電圧の周波数が２［ｋＨｚ］以下である現像バイアスを出力するものを用いたことを特徴とするものである。かかる構成では、デューティ比の変更に伴って現像装置の現像性能を確実に変化させることができる。
【０１０５】
［態様Ｆ］
態様Ｇは、態様Ｅにおいて、前記デューティ比を０［％］〜２０［％］の範囲内で変更するように、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、デューティ比の変更に伴って現像装置の現像性能を効率良く変化させることができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１Ｓ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ：感光体（潜像担持体）
４：現像装置
４ａ：現像ローラ（現像剤担持体）
４ｄ：供給スクリュー（現像剤搬送体）
４ｅ：供給搬送路（現像剤搬送路）
４ｐ：補給口（現像剤受入口）
４ｒ：現像剤排出口
６００：制御部（制御手段）
６０６：現像電源（電源）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０７】
【特許文献１】特開２０１３−１５７５８号公報
【図１】
2017129638.tif 000005
【図２】
2017129638.tif 000006
【図３】
2017129638.tif 000007
【図４】
2017129638.tif 000008
【図５】
2017129638.tif 000009
【図６】
2017129638.tif 000010
【図７】
2017129638.tif 000011
【図８】
2017129638.tif 000012
【図９】
2017129638.tif 000013
【図１０】
2017129638.tif 000014
【図１１】
2017129638.tif 000015
【図１２】
2017129638.tif 000016