JP2001265102A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー濃度センサを用いてトナー収容器の空
検知をするタイプの画像形成装置として、その空検知を
してから画像形成動作が強制終了されるまでの間におけ
る背景部かぶり及び像中ＢＣＯ（キャリア付着）の発生
を簡易かつ確実に防止できるようにする。 【解決手段】 トナー濃度の検知情報に基づく空検知か
ら画像形成動作の強制終了までの間にあるときに、潜像
電位と現像バイアスとの電位差（コントラスト電位）：
Ｖ_contが平常時における当該電位差：Ｖ_cont1よりも小
さな値になるように、例えば、その潜像電位の潜像形成
装置で定まる可変最大値を平常時における当該可変最大
値よりも小さい値に変更する制御を行うように構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二成分現像方式を
用いる複写機、プリンタ等に代表される画像形成装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】二成分現像方式を用いた複写機、プリン
タ等の画像形成装置では、感光ドラム等の像担持体に画
像情報に応じて形成される静電潜像を、トナーとキャリ
アからなる二成分現像剤にて現像することにより、二成
分現像剤を収容する現像装置内における現像剤中のトナ
ーが徐々に消費され、そのトナー濃度（混合比：現像剤
全体に対するトナーの混合比）が低下してしまう。

【０００３】このため、通常は、その現像装置内に収容
されている二成分現像剤のトナー濃度をトナー濃度セン
サにより検出し、そのトナー濃度が一定に保たれるよう
にトナー補給装置から現像装置へ補給するトナー量を制
御している。

【０００４】また、このようなトナー濃度センサを用い
た画像形成装置のなかには、トナー濃度センサからの検
出情報を利用して前記トナー補給装置におけるトナー収
容器（トナーカートリッジ）が補給するトナーのない空
の状態になったことを判別し（いわゆる「空検知」をす
ること）、その判別後に現像装置内のトナー残量が少な
くなったことを予測判別した時点で画像形成動作を強制
終了させる制御（いわゆる「シャットダウン」をするこ
と）を行うものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このトナー
濃度センサを用いてトナー収容器の空検知をするタイプ
の画像形成装置にあっては、次のような課題がある。

【０００６】すなわち、その空検知をしてから画像形成
動作が強制終了されるまでの間にあるときは、現像装置
への新たなトナー補給が行われず、現像装置内に収容さ
れている二成分現像剤のトナー残量も現像動作が実行さ
れる分だけほぼ比例して少なくなるため、かかる現像装
置によって現像して得られる画像（トナー像）の濃度が
徐々に低下してしまう傾向にある。

【０００７】ちなみに、特開平５−５３４２４号公報に
は、現像装置内のトナー残量を（磁気）センサで検出す
る画像形成装置において、現像装置内のトナー残量が少
なくなったことを検出した後であって印字動作を停止す
る前にあるときに現像バイアスを適宜変更することによ
り、画像濃度を一定に保つ手段が示されている。具体的
には、トナー残量が少ないときには、現像バイアスを低
い値（濃度が高くなる側の電位）となる方向に変更して
いる。

【０００８】しかし、この公報に示される画像形成装置
にあっては、図１３に示すように、その現像バイアスの
変更前（同図ａ）及び変更後（同図ｂ）において、変更
後における像担持体の帯電電位Ｖ_Hと現像バイアスＶ_Dの
電位差Ｖ_clnがその変更前における当該電位差よりも現
像バイアス変更分だけ小さくなるため、非画像領域にト
ナーが付着する、いわゆる背景部かぶりが発生しやすく
なるという問題がある。しかも、トナー濃度が低いとき
に現像バイアスを低い値にすればするほど、変更後にお
ける潜像電位Ｖ_Lと現像バイアスＶ_Dとの電位差Ｖ_contが
その変更前における当該電位差よりも現像バイアス変更
分だけ大きくなるため、例えばキャリア中に像担持体側
の電荷が注入されてキャリア自体が逆極性に現像される
ことにより像担持体の潜像部分に引き付けられて像中に
キャリアが付着する、いわゆる像中ＢＣＯ（ビーズ・キ
ャリア・オーバー）が発生しやくなるという問題があ
る。

【０００９】特に、この像中ＢＣＯが発生した場合に
は、キャリアの付着した画像部に現像時のトナーが付着
しないために画像中に白抜けが発生するようになった
り、また、キャリアにより像担持体の表面が傷つけられ
ることにより画像中に筋等が発生するようになることか
ら、前記した画像濃度の低下という問題よりも深刻な問
題を引き起こすことになる。また、この像中ＢＣＯは、
低湿環境に比べて高湿環境において発生しやすくなる傾
向がある。

【００１０】本発明は、上述したような事情に鑑みなさ
れたものであり、その目的とするところは、トナー濃度
センサを用いてトナー収容器の空検知をするタイプの画
像形成装置として、特に、その空検知をしてから画像形
成動作が強制終了されるまでの間における背景部かぶり
及び像中ＢＣＯの発生を簡易かつ確実に防止することが
できる画像形成装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の画像形成装置は、所定の帯電電位に帯電さ
れる像担持体と、この像担持体に画像情報に応じた所定
の潜像電位からなる静電潜像を形成する潜像形成装置
と、この潜像形成装置にて形成される静電潜像を、トナ
ーとキャリアからなる二成分現像剤を供給して現像バイ
アスを印加した状態で現像する現像装置と、この現像装
置内にトナー収容器からトナーを補給するトナー補給装
置と、前記現像装置内に収容されている二成分現像剤中
のトナー濃度を検出するトナー濃度センサと、このトナ
ー濃度センサからの検出情報に基づいて少なくとも前記
トナー補給装置の制御を行うとともに、その検出情報に
基づいて前記トナー収容器が空になったことを判別し、
その判別後に前記現像装置内のトナー残量が少なくなっ
たことを判別した時点で画像形成動作を強制終了させる
制御を行う制御手段とを備えた画像形成装置において、
前記制御手段は、前記トナー収容器が空になったことを
判別してから画像形成動作を強制終了させるまでの間に
あるとき、前記潜像電位と現像バイアスとの電位差が平
常時における当該電位差よりも小さな値になるように、
その潜像電位の前記潜像形成装置で定まる可変最大値を
平常時における当該可変最大値よりも小さい値に変更す
る制御を行うものである。

【００１２】ここで、上記平常時とは、現像装置及びト
ナー収容器の双方に現像剤が十分に収容されており、現
像装置内における現像剤のトナー濃度が予め設定する規
定値にほぼ保たれるように制御手段によるトナー補給装
置の制御等が実行されている時期である。また、上記制
御手段による潜像電位の可変最大値の変更量について
は、潜像電位と現像バイアスとの電位差が像中ＢＣＯの
発生しにくい電位領域に維持されかつ適度な濃度諧調が
確保される観点から適宜設定すればよく、例えば、トナ
ー収容器が空になったことを判別してから画像形成動作
を強制終了させるまでの間における潜像電位の可変最大
値が、平常時における当該電位差の０．７５倍〜０．９
５倍程度の小さい値となるように設定するとよい。ちな
みに、この制御手段による潜像電位の可変最大値の変更
制御時には、帯電電位及び現像バイアスについては、原
則として変更せず固定するようになっている。

【００１３】このような画像形成装置によれば、上記制
御手段により、トナー収容器が空になったことを判別
（空検知）してから画像形成動作を強制終了させるまで
の間にあるときには、その潜像電位の可変最大値を平常
時における当該可変最大値よりも小さい値に変更する制
御が行われ、この結果、潜像電位と現像バイアスとの電
位差が平常時における当該電位差よりも小さな値に保た
れるようになる。また、この際、帯電電位及び現像バイ
アスについては特に変更されない。これにより、潜像電
位と現像バイアスとの電位差が平常時における当該電位
差よりも大きくなることはなくむしろ小さな値になるの
で、従来技術のような像中ＢＣＯが発生しなくなる。し
かも、像担持体の帯電電位と現像バイアスの電位差も現
像バイアスの変更により小さくなることはないので、従
来技術のような背景部かぶりが発生しなくなる。

【００１４】また、上記制御手段については、前記トナ
ー収容器が空になったことを判別する前の所定時期か
ら、前記潜像電位の可変最大値をその判別時以降に変更
すべき前記小さな可変最大値に徐々に又は段階的に近づ
けるように変更する制御を行うように構成するとよい。
この場合、上記判別前の所定時期は、平常時におけるト
ナー濃度の規定値からトナー収容器が空になったことを
判別する際の基準となるトナー濃度値までの間で適宜設
定される。

【００１５】このように構成した場合には、その制御手
段により、トナー収容器が空になったことを判別する前
の所定時期から、潜像電位の可変最大値が徐々に又は段
階的に小さな可変最大値に変更されるため、そのときの
潜像電位と現像バイアスとの電位差も徐々に又は段階的
に小さな値になる。この結果、その電位差が上記空検知
時に急激に変更されることに伴って濃度等も急激に変動
するという不具合が発生しなくなる。

【００１６】また、前記目的を達成するための本発明の
画像形成装置は、前記制御手段による潜像電位の可変最
大値を平常時における当該可変最大値よりも小さい値に
変更する制御を行うことに代えて、前記帯電電位及び現
像バイアスの電位を、その両者の電位差を所定の値に保
ちつつ前記潜像電位と現像バイアスとの電位差が平常時
における当該電位差よりも小さな値になるように変更す
る制御を行うように構成したものである。

【００１７】ここで、上記帯電電位と現像バイアスとの
電位差における所定の値とは、少なくとも背景部かぶり
が発生しにくい電位差をいう。また、上記制御手段によ
る帯電電位及び現像バイアスの変更は、同量だけ行うこ
とが好ましいが、上記所定の値が確保されるのであれ
ば、同量でなくても構わない。さらに、上記のように構
成した場合においても、前記トナー収容器が空になった
ことを判別する前の所定時期から、前記帯電電位及び現
像バイアスの電位をその両者の電位差を所定の値に保ち
つつその判別時以降に変更すべき前記小さな値に徐々に
又は段階的に近づけるように変更する制御を行うように
構成するとよい。

【００１８】このような画像形成装置によれば、トナー
収容器が空になったことを判別してから画像形成動作を
強制終了させるまでの間にあるときには、その帯電電位
及び現像バイアスの電位を、その両者の電位差を所定の
値に保ちつつ前記潜像電位と現像バイアスとの電位差が
平常時における当該電位差よりも小さな値になるように
変更される制御が行われる。この結果、前記画像形成装
置の場合と同様に、潜像電位と現像バイアスとの電位差
が平常時における当該電位差よりも小さな値に保たれる
ようになり、上記時期において像中ＢＣＯ及び背景部か
ぶりが発生しなくなる。

【００１９】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図２は、本発明
の実施の形態１に係る画像形成装置としてのカラープリ
ンタを示すものである。

【００２０】この実施形態１に係るカラープリンタは、
図示しない外部接続機器から入力される画像情報に基づ
いて４つの作像ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０
Ｋによって個別に形成するイエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー
像を、中間転写機構２０の中間転写ベルト２１の表面に
重ね合わせるように一次転写させた後、その中間転写ベ
ルト２１から記録媒体としての記録用紙Ｐ側に二次転写
させることにより、いわゆるフルカラー画像を形成する
ことが可能なものである。

【００２１】上記作像ユニット１０はいずれも、電子写
真プロセスにより前記した４色の各トナー像をそれぞれ
形成するものであり、画像形成装置本体１のほぼ中央部
に水平状態に間隔をあけた状態で配設されている。ま
た、各作像ユニット１０はいずれも、基本的に、矢印Ａ
方向に所定の速度で回転駆動される像担持体としての感
光ドラム１１と、この感光ドラム１１の表面を一様に帯
電するロール方式の帯電装置１２と、帯電後の感光ドラ
ム１１の表面に画像情報に応じた光像を露光して静電潜
像を形成する潜像形成装置としてのＲＯＳ１３と、その
静電潜像を二成分現像剤Ｇにおける所定の色のトナーで
現像する現像装置１４と、その現像により形成されるト
ナー像を中間転写ベルト２１に転写させるロール方式の
転写装置１５と、感光ドラム１１の表面を清掃するドラ
ム用クリーナ１６とを同様に備えている。

【００２２】このうち帯電装置１２は、その帯電ロール
に図示しない電源装置から感光ドラム１１の感光層表面
を所定の帯電電位：Ｖ_Hに帯電させるための帯電電圧が
印加されるようになっている。また、ＲＯＳ１３は、図
示しない４つの半導体レーザから各色ごとに分解された
画像信号に応じて発せられるレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−
Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋを所定の光学系を介して回転多
面鏡１７に照射して偏向走査させた後、図示しない複数
枚の反射ミラーを介して対向する各感光ドラム１１上に
斜め下方から走査露光するようになっている。図中の符
号１８は、上記各レーザ光ＬＢを収容密閉ボックス１３
ａから透過出光させるための透明窓である。また、各現
像装置１４は、各色成分の非磁性トナーと磁性キャリア
からなる二成分現像剤Ｇを使用して現像を行う二成分現
像方式の現像装置であって後述するような構成からなる
ものである。しかも、各現像装置１４はいずれも、補給
用のトナーとキャリアとが収容されているトナー収容器
としての着脱交換式のトナーカートリッジ１９Ｙ、１９
Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋから後述するトナー補給装置（７
０）によりトナー及びキャリアが適量ずつ補給されるよ
うになっている。さらに、転写装置１５（転写バイアス
ロール）には、図示しないバイアス電源から感光ドラム
１１上のトナー像の帯電極性とは逆極性の一次転写バイ
アスが印加されるようになっている。

【００２３】このような各作像ユニット１０において
は、回転する感光ドラム１１の表面が、帯電装置１２に
よって所定の帯電電位：Ｖ_Hに帯電処理された後、その
帯電表面にＲＯＳ１３から色分解された画像信号に応じ
たレーザビームＬＢが走査露光されることによって所定
の潜像電位：Ｖ_Lからなる静電潜像が書きこまれ、しか
る後、その潜像が現像装置１４から現像バイアスの印加
が印加された状態下で供給される二成分現像剤Ｇにおけ
る各色のトナーにより現像されてトナー像となり、最後
に、そのトナー像が感光ドラム１１と転写装置１５の間
を通過する中間転写ベルト２１の表面に静電的に順次一
次転写されるようになっている。また、転写後の感光ド
ラム１１の表面はドラム用クリーナ１６のブレード等に
よって清掃される。

【００２４】また、上記中間転写機構２０は、図１に示
すように、無端状の中間転写ベルト２１を、二次転写用
バックアップロール２２や駆動ロール２３を初めとする
複数のロールに張架させ、その駆動ロール２３の回転動
力により矢印Ｂ方向に回転走行させるようになってい
る。また、中間転写ベルト２１の各感光ドラム１１と当
接する位置と対向するベルト内周面の位置には、前記し
た転写装置１５がそのベルト２１を各感光ドラム１１に
圧接するようにそれぞれ配設されて各一次転写部を構成
している。図１中の符号２４は中間転写ベルト２１の表
面を清掃するベルト用クリーナである。この他、中間転
写ベルト２１の周囲には、そのベルト側端部に形成され
るベルトホームマークを検知するベルトホームポジショ
ン検知装置や、そのベルト一側端部位置のベルト回転方
向Ｂと直行する方向へのずれ(片寄りや蛇行)を検知する
ベルトウォーク検知装置などが配設されている。

【００２５】さらに、上記バックアップロール２２の対
向位置には、中間転写ベルト２１をそのロール２２に押
し当てる二次転写ロール３０が配接されているととも
に、バックアップロール２２の周面には図示しないバイ
アス電源からベルト２１上のトナー像の帯電極性と同極
性の二次転写バイアスが供給された給電ロール３１が直
接当接するように配設されており、これにより二次転写
部を構成している。図中の符号３２は二次転写ロール３
０の表面を清掃するロール用クリーナである。

【００２６】このような中間転写機構２０の中間転写ベ
ルト２１に（多重）転写されたトナー像は、そのベルト
２１の回転に伴ってバックアップロール２２と対向して
配置される二次転写ロール３０と対向する二次転写部ま
で搬送される。そして、中間転写ベルト２１上のトナー
像は、このトナー像の作像および二次転写タイミングに
合わせて用紙収容トレイ４０から送出しロール４１やレ
ジストロール４２等が配されてなる給紙路を通して二次
転写部（の中間転写ベルト２１と二次転写ロール３０の
間）まで搬送される所定サイズの記録用紙Ｐに対し、静
電的に二次転写される。二次転写後の中間転写ベルト２
１に転写されず残留する残留トナーはベルト用クリーナ
２４により清掃除去される。図１中の矢付一点鎖線は記
録用紙Ｐの搬送経路を示す。

【００２７】続いて、中間転写ベルト２１からトナー像
が転写された記録用紙Ｐは、二次転写部における中間転
写ベルト２１部分から自然に剥離された後、ロールニッ
プ式の定着装置４５に送られ、その定着装置４５おける
加熱ロール４６と加圧ロール４７で形成される定着ニッ
プ部を通過することによりそのトナー像の熱定着処理が
なされる。そして、この定着処理が終了した後の記録用
紙Ｐは、排出ロール４８等が配設されてなる排紙路を通
して装置本体１の外（用紙排紙部）に排出される。

【００２８】以上のプロセスを経ることにより、このカ
ラープリンタによる記録用紙Ｐへのカラー画像の形成が
行われる。ちなみに、このプリンタにおいては、例えば
４つの作像ユニットのうちブラック用作像ユニット１０
Ｋのみを作動させることにより記録用紙Ｐに白黒画像を
形成することも可能である。

【００２９】また、このカラープリンタにおける各作像
ユニット１０で使用される現像装置１４及びトナー補給
装置７０は、以下のように構成されている。

【００３０】まず、現像装置１４は、図３〜図５に示す
ように、現像装置ハウジング５０と、このハウジング５
０の感光ドラム１１側に配設される現像ロール５１と、
この現像ロール５１の後方下方側に配設され現像剤攪拌
搬送手段としてのオーガー５２，５３と、このオーガー
５２，５３により攪拌搬送される二成分現像剤Ｇを現像
ロール５１側に供給する現像剤供給手段としてのパドル
５４と、このバドル５４から現像ロール５１に磁気ブラ
シを形成した状態で供給されて搬送される二成分現像剤
Ｇの層厚を規制するトリマー５５とでその主要部が構成
されている。なお、上記パドル５４については、オーガ
ー５２から現像ロール５１への現像剤Ｇの供給が可能な
場合には特に設ける必要はない。

【００３１】このうち現像ロール５１は、非磁性導電材
料からなる円筒状のスリープと、そのスリーブの中空内
に配置されるマグネットロールとで構成されている。ス
リーブには、図示しない現像バイアス電源から所定の現
像バイアス（例えば直流に交流を重畳した電圧）が印加
されるようになっている。また、ハウジング５０のオー
ガー５２，５３どうしの間となる部位には、仕切り板５
６がその両端部に通路５７ａ，５７ｂを形成するような
状態で設けられている。図４，５中の符号５０ａはトナ
ー補給装置から補給される現像剤を受け入れる現像剤受
入部、５０ｂは劣化した現像剤を少量ずつ溢れ出させる
ように排出して回収する、いわゆるトリクル現像方式の
現像剤排出部を示す。

【００３２】このような現像装置１４では、そのハウジ
ング５０内に収容された二成分現像剤Ｇがオーガー５
２，５３の回転駆動により攪拌されつつ通路７２ａ，７
２ｂを通過しながら循環搬送される。この際、現像剤Ｇ
のトナーがキャリアと混合攪拌されることにより所定の
極性に摩擦帯電される。続いて、現像装置１４では、そ
の現像剤Ｇが現像ロール５１側にパドル５４を介して供
給されて磁気ブラシを形成した状態で担持され、その層
厚がトリマー５５の直下を通過することにより所定の厚
さに規制される。そして、層厚規制後の現像剤Ｇは、現
像ロール５１の回転により感光ドラム１１と対向する現
像域に搬送されると、現像ロール１４に印加されている
現像バイアスにて形成される現像電界により、そのトナ
ーのみが感光ドラム１１の潜像部分に静電的に付着し、
もって現像が行われるようになっている。

【００３３】また、この現像装置１４には、そのハウジ
ング５０内に収容されている二成分現像剤Ｇのトナー濃
度：ＴＣを検出するためのトナー濃度センサとして磁気
センサ６０が設けられている。

【００３４】この磁気センサ６０は、ハウジング５０内
にある現像剤Ｇによる透磁率の変化を検知してトナー濃
度を検出するタイプのものであり、本体部６１と本体部
６１から突出するセンサ部６２とを有する構造からな
り、現像装置ハウジング５０のオーガー５３がある側の
外壁部に取り付けられている。詳しくは、そのセンサ部
６２（検出面６２ａ）がハウジングの内面５０ｃとほぼ
同一面となって露出した状態となるように取り付けられ
ている。そして、この磁気センサ６０によれば、二成分
現像剤による透磁率の変化ひいてはトナー濃度の変化に
応じたアナログ出力電圧がセンサ出力値として得られる
ようになっている。すなわち、図７に例示するように、
トナーが十分にあってトナー濃度：ＴＣが高い場合には
小さな出力電圧が得られ、反対にトナーが少なくなって
トナー濃度：ＴＣが低い場合には大きな出力電圧が得ら
れるものである。また、この磁気センサ６０のセンサ出
力値は、後述する制御装置（８０）に入力されて所要の
制御処理に使用されるようになっている。

【００３５】一方、上記トナー補給装置７０は、前記し
たトリクル現像方式を採用している関係で現像装置１４
にトナー及びキャリア（以下「トナー等」という）を補
給するタイプのものである。そして、このトナー補給装
置７０は、前記トナーカートリッジ１９を着脱可能に保
持するホルダー７１と、トナーカートリッジ１９から排
出されるトナー等を現像装置１４の現像剤受容部５０ａ
に搬送する現像剤搬送パイプ７２と、トナーカートリッ
ジ１９内で回転する図示しない現像剤攪拌搬送部材とし
てのオーガーやアジテータと現像剤搬送パイプ７２内で
回転する図示しない現像剤搬送部材としてのアジテータ
とに対して回転動力を伝えるための電動モータや駆動伝
達ギア機構等が配設された駆動装置７３とでその主要部
が構成されている。

【００３６】このうち、現像剤搬送パイプ７２について
は、トナーカートリッジ１９のトナー排出口がある端部
側に配置される第１搬送パイプ７２ａと、この第１搬送
パイプ７２ａの一端部と現像装置１４の現像剤受容部５
０ａ（受入口）との間に配置される第２搬送パイプ７２
ｂとを組み合わせた構造になっている。図中の符号７５
は駆動装置７３の回転動力を第１搬送パイプ７２ａのオ
ーガーに伝達する駆動伝達軸、７６は駆動伝達軸７５と
第１搬送パイプ７２ａのオーガーの間で回転動力を伝え
る駆動伝達ギア機構、７７は第１搬送パイプ７２ａのオ
ーガーの回転動力を第２搬送パイプ７２ｂのアジテータ
に伝える駆動伝達ギア機構を示す。

【００３７】このトナー補給装置７０では、後述するよ
うに前記磁気センサ６０の検出情報に基づくトナー補給
タイミングが到来すると、駆動装置７３が始動してトナ
ーカートリッジ１９内のアジテータや現像剤搬送パイプ
７２ａ，７２ｂ内のオーガーやアジテータを回転駆動さ
せ、これによりトナーカートリッジ１９内のトナー等を
現像剤搬送パイプ７２ａ，７２ｂを通して現像装置１４
の現像剤受入部５０ａまで送るようになっている。

【００３８】そして、このカラープリンタにおいては、
磁気センサ６０からの検出情報等に基づく所要の制御が
行われるようになっている。

【００３９】図６は、その制御系の主な構成を示すブロ
ック図である。図６中の符号８０は、演算処理装置、制
御プログラムや検出データが記憶されているメモリ等に
て構成される中央制御装置である。この中央制御装置８
０には、前記各現像装置１４に取り付けられている磁気
センサ６０や、プリント画像の画素をカウントする画素
カウンタ６５や、プリンタ本体の電源スイッチ又はイン
ターロック（プリンタ本体１のフロントドアの開閉動作
により作動する）スイッチ６６などが接続されており、
これらの接続品から所要の検出情報等が入力されるよう
になっている。また、中央制御装置８０は、トナー補給
装置７０における駆動装置７３の動作を制御するコント
ローラ８１や、ＲＯＳ１３における潜像電位：Ｖ_Lの可
変最大値（最大出力値、又は最大露光量）を制御するコ
ントローラ８２や、帯電装置１２における帯電電位：Ｖ
_Hの大きさを制御するコントローラ８３や、現像装置１
４における現像バイアス：Ｖ_Dの大きさを制御するコン
トローラ８４や、所要の表示を行う液晶パネルや表示用
ランプ等からなる表示装置８５と接続されており、これ
らの各接続先に制御装置８０からの所要の制御信号等が
出力されるようになっている。

【００４０】特に、この中央制御装置８０では、図１や
図８〜９に示すように、磁気センサ６０の検出情報に基
づいてトナー補給装置７０の補給動作に関する制御（ト
ナー濃度センサ）を行うとともに、その検出情報に基づ
いてトナーカートリッジ１９が空になったことを判別
（空検知）し、その判別後に現像装置１４内のトナー残
量が少なくなったことを判別した時点で画像形成動作を
強制終了（シャットダウン）させる制御を行うようにな
っている。

【００４１】また、この中央制御装置８０では、図１や
図８〜１０に示すように、トナーカートリッジ１９の空
検知をしてから画像形成動作をシャットダウンさせるま
での間にあるとき、潜像電位：Ｖ_Lと現像バイアス：Ｖ_D
との電位差（コントラスト電位）：Ｖ_cont2が平常時に
おけるそのコントラスト電位：Ｖ_cont1（＞Ｖ_cont2）よ
りも小さな値になるような制御（潜像電位の最終調整）
を行うようになっている。この実施形態では、その制御
を、潜像電位の可変最大値：Ｖ_L2を平常時における可変
最大値：Ｖ_L1（＞Ｖ_L2）よりも小さい値に変更すること
で実現させるようにしている。例えば、図１０ａに例示
するように、トナーの帯電極性がマイナス極性、帯電電
位：Ｖ_Hが「−７００Ｖ」、現像バイアス：Ｖ_Dが「−５
６０Ｖ」である場合、平常時における潜像電位の可変最
大値Ｖ_L1を「−２１０Ｖ」とすれば、空検知時以降にお
ける潜像電位の可変最大値Ｖ_L2を「−２６０Ｖ」に変更
するようにする。

【００４２】さらに、この中央制御装置８０では、トナ
ーカートリッジ１９の空検知をする前の所定時期から、
平常時における潜像電位の可変最大値Ｖ_L1をその空検知
時以降に変更すべき小さな可変最大値Ｖ_L2に徐々に近づ
けるように変更する制御（潜像電位のプレ調整）を行う
ようになっている。

【００４３】図１及び図７〜９において、符号αはトナ
ー濃度センサ６０を用いたトナー濃度制御時の目標値と
なるトナー濃度値、βは空検知とする際の判別基準（閾
値）となるトナー濃度値、γはシャットダウンを行う際
の判別基準となるトナー濃度値、ηは前記潜像電位のプ
レ調整を行う際の判別基準となるトナー濃度である。な
お、これら各トナー濃度値α、β、γ、ηは「α＞η＞
β＞γ」の大小関係にあり、例えば、α＝１０％、η＝
９％、β＝７％、γ＝５％と設定することができる。

【００４４】次に、この制御装置８０を備えたカラープ
リンタによる動作について、図８に示すフローチャート
などを参照しながら説明する。

【００４５】まず、このプリンタによるプリント動作が
開始されると、磁気センサ６０によるトナー濃度の検出
が予め設定する所定のサンプリングタイミングで実行さ
れ、平常時には、そのセンサ出力値：Ｖ_TCがトナー濃度
センサの目標値α（１０％）に相当する電圧値よりも小
さい値であるか否かが判断される（ステップＳ１０
１）。この際、センサ出力値：Ｖ_TCが上記目標値である
トナー濃度αよりも大きい電圧値であると判断されたと
きには、現像装置１４内のトナー濃度が十分であるとみ
なしてトナー補給動作などは実行しないが、トナー濃度
αよりも小さい電圧値であると判断されたときには、制
御装置８０からトナー補給装置７０のコントローラ８１
に対して制御信号が送られてトナー補給動作が実行され
る（Ｓ１０２）。すなわち、前記したようにトナー補給
装置７０の駆動装置７３が所定時間だけ駆動することに
より、トナーカートリッジ１９からトナー等が現像装置
１４に対して所定量だけ補給される（図５参照）。

【００４６】また、磁気センサ６０によるトナー濃度検
出時には、磁気センサ６０のセンサ出力値：Ｖ_TCがトナ
ー濃度値η（＝９％）に相当する電圧値よりも小さい値
になったか否かが判断され（Ｓ１０３）、そのセンサ出
力値：Ｖ_TCがトナー濃度値ηよりも大きい電圧値である
と判断されたときには、ステップＳ１０１に戻り、セン
サ出力値：Ｖ_TCがトナー濃度値αに相当する電圧値に復
帰するまで前記トナー補給動作が繰り返される（図９参
照）。これにより、平常時においては、現像装置１４内
にある二成分現像剤Ｇのトナー濃度ＴＣが所定の値
（α）にほぼ保たれるように制御される。

【００４７】反対に、ステップＳ１０３においてセンサ
出力値：Ｖ_TCがトナー濃度値ηよりも小さい電圧値であ
ると判断されたときには、制御装置８０からＲＯＳ１３
の潜像電位のコントローラ８２に制御信号が送られて潜
像電位のプレ調整が実行される（Ｓ１０４）。この実施
形態では、図１の実線からなる直線状の斜線で示すよう
に、センサ出力値：Ｖ_TCの変化に正比例させて潜像電位
の可変最大値を変更するようにしている。すなわち、こ
の際には、図９に示すうように、トナーカートリッジ１
９内のトナー等の残量が少なくなってセンサ出力値：Ｖ
_TCが次第に低下する状況にあるため、潜像電位の可変最
大値についても平常時の可変最大値Ｖ_L1から空検知時以
後における可変最大値Ｖ_L2まで相応して低下するように
変更制御している。

【００４８】そして、このような潜像電位に係るプレ調
整の実行中においては、センサ出力値：Ｖ_TCがトナー濃
度値β（＝７％）に相当する電圧値よりも小さい値にな
ったか否かが判断され（Ｓ１０５）、そのセンサ出力
値：Ｖ_TCがトナー濃度βに相当する電圧値を超える値に
ある間は前記プレ調整が継続されるが、そのトナー濃度
βに相当する電圧値よりも小さい値になったと判断され
たとき、即ち空検知されたときには、画素カウンタ６５
によって空検知以降におけるプリント動作時の画素数に
ついてのカウントが開始されるとともに（Ｓ１０６）、
潜像電位の可変最大値が空検知時以降における小さい可
変最大値Ｖ_L2に最終的に変更される（Ｓ１０７）。しか
も、この空検知がされた際には、制御装置８０から表示
装置８５に制御信号が送られ、その表示装置８５に例え
ば「トナーカートリッジを交換してください」等の警告
メッセージが表示される（Ｓ１０８）。

【００４９】この後、トナーカートリッジ１９の交換作
業のためにプリンタ本体の電源がオン（ＯＮ）・オフ
（ＯＦＦ）されるか又はフロントドアが開閉されて、イ
ンターロックスイッチ６６のオン・オフ動作があるか否
かが判断され（Ｓ１０９）、オン・オフ動作があると判
断されたときには、以上の制御が終了する。すなわち、
上記オン・オフ動作が確認されると、トナー補給装置７
０によるトナーカートリッジ１９から現像装置１４への
現像剤補給をセンサ出力値が前記目標値αに回復するま
で実行するとともに、潜像電位の可変最大値を平常時に
おける値Ｖ_L1に戻した後に、終了するようになってい
る。

【００５０】しかし、ステップＳ１０９において、オン
・オフ動作のあることが確認されない場合には、画素カ
ウンタ６５のカウンタ値（積算値）が予め設定して規定
値Ｎ（シャットダウンすべき画素数：これはトナー濃度
γにほぼ相当するものでもある）以上であるか否かが判
断される（Ｓ１１０）。この際、そのカウンタ値が規定
値Ｎより小さいと判断されている間は、ステップＳ１０
９に戻って電源又はインターロックスイッチ６６のオン
・オフ動作があるか否かの判断が継続されるが、そのカ
ウンタ値が規定値Ｎ以上になったと判断されたときに
は、プリンタによる画像形成動作がシャットダウンされ
る（Ｓ１１１）。そして、これ以降は、トナーカートリ
ッジ１９の交換作業を行わない限り画像形成動作が再開
されないようになっている。なお、シャットダウンの判
断は、ステップＳ１１０における空検知後の画素カウン
ト数に基づいて判断する方法に代えて、同ステップにお
いてトナー濃度が前記した判断基準となる「γ＝５％」
になるか否かに基づいて判断するように構成してもよ
い。

【００５１】以上のように、このプリンタにおいては、
トナーカートリッジ１９の空検知をしてから画像形成動
作をシャットダウンさせるまでの間にあるときは、図１
０に示すように、潜像電位の平常時における可変最大
値：Ｖ_L1（−２１０Ｖ）がそれよりも小さい可変最大
値：Ｖ_L2（−２６０Ｖ）に変更されるため、平常時にお
けるコントラスト電位（｜Ｖ_H−Ｖ_L1｜）：Ｖ_cont1（３
５０Ｖ）もその間に関してはそれよりも小さいコントラ
スト電位（｜Ｖ_H−Ｖ_L2｜）：Ｖ_cont2（３００Ｖ）に変
更される（図１、図９参照）。また、この際、図１０に
示すように帯電電位：Ｖ_H（−７００Ｖ）及び現像バイ
アス：Ｖ_D（−５６０Ｖ）はいずれも変更されないた
め、その両者の電位差（｜Ｖ_H−Ｖ_D｜）：Ｖ_clnは一定
に保たれる。

【００５２】この結果、空検知後からシャットダウンま
での間における画像形成は、上記したようなコントラス
ト電位等の条件下でなされることになるため、像中ＢＣ
Ｏと背景部かぶりの双方が発生せず、画質良好な画像形
成が可能となる。しかも、このプリンタでは、空検知す
る前の時期（トナー濃度が「η」以下にあるとき）から
空検知までの間においても、潜像電位の可変最大値が徐
々に小さな可変最大値に変更されるため、そのときの潜
像電位と現像バイアスとの電位差も徐々に小さな値にな
るため、画像濃度の急激な変動が発生することもなく、
これによっても画質良好な画像形成が可能となる。ちな
みに、図１の二点鎖線で示すように、トナー濃度ＴＣが
７％（β）になって空検知された時点で潜像電位の可変
最大値を小さな可変最大値に変更し、そのときの潜像電
位と現像バイアスとの電位差を３５０Ｖから３００Ｖに
一度に変更するようにしてもよい。

【００５３】下記の表１及び表２は、このプリンタを用
いて行った試験結果である。表１は高湿環境（相対湿度
８５％）下で行った試験結果を、表２は低湿環境（相対
湿度１０％）下で行った試験結果をそれぞれ示す。この
試験は、いずれの環境下の場合も、帯電電位及び現像バ
イアス電位は固定し、潜像電位の可変最大値を変更して
コントラスト電位を変更するとともに、表中に示すよう
なトナー濃度ＴＣにある条件下でテストプリントを行
い、そのときのプリント物における像中ＢＣＯ及び背景
部かぶりの発生状況について調べたものである。なお、
平常時におけるコントラスト電位は「３５０Ｖ」とし
た。また、磁気センサ６０の検出精度が±１％の誤差を
有することを考慮し、トナー濃度が「７．０％」である
ときを「空検知時付近」、トナー濃度が「５．０％」及
び「４．０％」をシャットダウン時付近とした。表中の
「○」はそのＢＣＯ及びかぶりがまったく発生していな
い場合、「×」はそのＢＣＯ及びかぶりが発生した場
合、「−」は試験を行っていない場合を示す。

【００５４】

【表１】

【００５５】

【表２】

【００５６】表１及び表２の結果から明らかなように、
空検知からシャットダウンまでの間に相当するトナー濃
度値（５％、４％）にあるとき、平常時のコントラスト
電位（３５０Ｖ）である場合には、特に像中ＢＣＯが発
生するが、そのコントラスト電位を小さくした場合（３
００Ｖ、２５０Ｖ）には、像中ＢＣＯが発生しなくなる
ことがわかる。また、この空検知からシャットダウンま
での間における像中ＢＣＯの発生は、表２の低湿環境下
よりも表１の高湿環境下で発生しやすいこともわかる。
ちなみに、低湿環境下において、表２に示すようにコン
トラスト電位を「４００Ｖ」にした場合には、像中ＢＣ
Ｏが発生しやすくなることがわかる。

【００５７】［他の実施の形態］実施の形態１では、潜
像電位のプレ調整について、その潜像電位の可変最大
値：Ｖ_L1をトナー濃度（ＴＣ）の低下に正比例させて徐
々に小さい値となるように変更させることにより、コン
トラスト電位：Ｖ_contを徐々に小さくするような制御
（図１）を行う場合を示したが、本発明では、図１１に
例示するように、その潜像電位の可変最大値をトナー濃
度の低下に対応させて段階的に小さい値となるように変
更し、そのときのコントラスト電位：Ｖ_contも段階的に
小さくなるような制御を行うようにしてもよい。この場
合、そのコントラスト電位を段階的に小さくする割合に
ついては適宜設定すればよく、例えば、図１１に例示す
るように、トナー濃度ＴＣが「０．５％低下する」ごと
にコントラスト電位：Ｖ_contを「１０Ｖ」ずつ小さくな
るように設定することができる。

【００５８】このように構成した場合にも、実施の形態
１の場合と同様に、そのときのコントラスト電位が段階
的に少しずつ小さな値になるため、空検知からシャット
ダウンまでの間における画像形成において画像濃度の急
激な変動が発生することのなく、画質良好な画像形成が
可能となる。

【００５９】また、実施の形態１では、空検知からシャ
ットダウンになるまでの間におけるコントラスト電位：
Ｖ_contを小さくする手法として、潜像電位の可変最大
値：Ｖ _Lを小さくする構成を採用した場合について例示
したが、本発明では、図１２に例示するように、帯電電
位：Ｖ_H及び現像バイアス：Ｖ_Dの電位を適宜変更する制
御を行うようにしてもよい。この場合、帯電電位：Ｖ_H
及び現像バイアス：Ｖ_Dの電位は、その帯電電位と現像
バイアスの電位差：Ｖ_cln1が背景かぶりの発生しにくい
電圧値に保たれるように同量だけ変更することが好まし
い。例えば、図１２に例示するように、帯電電位につい
ては平常時の−７００Ｖを−６５０に変更し、現像バイ
アスについては平常時−５００Ｖから−５００Ｖに変更
することができる。

【００６０】このように構成した場合にも、空検知から
シャットダウンになるまでの間においては、平常時にお
けるコントラスト電位：Ｖ_cont1(３００Ｖ)が２５０Ｖ
に変更されて小さくなる。これにより、その間において
は、実施の形態１の場合と同様に、像中ＢＣＯと背景部
かぶりの双方が発生しない画質良好な画像形成が可能と
なる。なお、この場合、潜像電位の可変最大値：Ｖ_Lに
ついては、上記コントラスト電位が小さくなることを妨
げない範囲であれば、必要な量だけ変更しても構わな
い。

【００６１】また、このように構成した場合、帯電電位
については変更せず、現像バイアスのみを上記のような
条件下で変更したときには、背景部かぶりが更に発生し
にくくなる一方で、電荷の注入により逆極性に帯電した
キャリアが感光ドラム上の静電潜像以外の部分（背景
部）に付着するという不具合が発生するようになるため
適当ではない。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置によれば、トナー濃度センサを用いてトナー収容器
の空検知をするタイプの画像形成装置であっても、特に
空検知をしてから画像形成動作が強制終了されるまでの
間における背景部かぶり及び像中ＢＣＯの発生を簡易か
つ確実に防止することができる。特に、像中ＢＣＯを確
実に防止できるため、像中ＢＣＯに起因した画像中の白
抜けや筋等の発生をも回避することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１における制御内容によるトナー
濃度とコントラスト電位との関係を示す相関図。

【図２】 実施の形態１に係るカラープリンタを示す概
要図。

【図３】 現像装置の概略縦断面図。

【図４】 現像装置の概略横断面図。

【図５】 現像装置とトナー補給装置を示す斜視図。

【図６】 トナー濃度センサ等の検出情報を使用する制
御系の構成を示すブロック図。

【図７】 トナー濃度（磁気）センサの出力特性図。

【図８】 図６の制御系による主な制御内容を示すフロ
ーチャート。

【図９】 プリント量に対するトナー濃度の推移と制御
事項との関係を示す説明図。

【図１０】 実施の形態１における制御内容を示すもの
で、（ａ）は平常時における各電位状態を示す説明図、
（ｂ）は空検知からシャットダウンになるまでの間にお
ける各電位状態を示す説明図。

【図１１】 他の実施形態における制御内容によるトナ
ー濃度とコントラスト電位との関係を示す相関図。

【図１２】 他の実施形態における制御内容を示すもの
で、（ａ）は平常時における各電位状態を示す説明図、
（ｂ）は空検知からシャットダウンになるまでの間にお
ける各電位状態を示す説明図。

【図１３】 従来技術の制御内容を示すもので、（ａ）
は平常時における各電位状態を示す説明図、（ｂ）はト
ナー残量が少ないと判断されかつ印字動作を停止する前
における各電位状態を示す説明図。

【符号の説明】

１１…感光ドラム（像担持体）、１３…ＲＯＳ（潜像形
成装置）、１４…現像装置、１９…トナーカートリッジ
（トナー収容器）、６０…磁気センサ（トナー濃度セン
サ）、７０…トナー補給装置、８０…制御装置（制御手
段）、Ｖ_H…帯電電位、Ｖ_D…現像バイアス、Ｖ_L…潜像
電位、Ｖ_cont1…平常時におけるコントラスト電位（潜
像電位と現像バイアスとの電位差）、Ｖ_cont2…変更後
におけるコントラスト電位、Ｇ…二成分現像剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA02 DA04 DD02 ED03 ED09 ED10 EK04 2H077 AA02 AA35 DA15 DA42 DB12 DB21 EA03 9A001 BB06 HH34 JJ35 KK42 LL09

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の帯電電位に帯電される像担持体
   と、 この像担持体に画像情報に応じた所定の潜像電位からな
   る静電潜像を形成する潜像形成装置と、 この潜像形成装置にて形成される静電潜像を、トナーと
   キャリアからなる二成分現像剤を供給して現像バイアス
   を印加した状態で現像する現像装置と、 この現像装置内にトナー収容器からトナーを補給するト
   ナー補給装置と、 前記現像装置内に収容されている二成分現像剤中のトナ
   ー濃度を検出するトナー濃度センサと、 このトナー濃度センサからの検出情報に基づいて少なく
   とも前記トナー補給装置の制御を行うとともに、その検
   出情報に基づいて前記トナー収容器が空になったことを
   判別し、その判別後に前記現像装置内のトナー残量が少
   なくなったことを判別した時点で画像形成動作を強制終
   了させる制御を行う制御手段とを備えた画像形成装置に
   おいて、 前記制御手段は、前記トナー収容器が空になったことを
   判別してから画像形成動作を強制終了させるまでの間に
   あるとき、前記潜像電位と現像バイアスとの電位差が平
   常時における当該電位差よりも小さな値になるように、
   その潜像電位の前記潜像形成装置で定まる可変最大値を
   平常時における当該可変最大値よりも小さい値に変更す
   る制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像形成装置におい
   て、制御手段は、前記トナー収容器が空になったことを
   判別する前の所定時期から、前記潜像電位の可変最大値
   をその判別時以降に変更すべき前記小さな可変最大値に
   徐々に又は段階的に近づけるように変更する制御を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の制御手段による潜像電
   位の可変最大値を平常時における当該可変最大値よりも
   小さい値に変更する制御を行うことに代えて、前記帯電
   電位及び現像バイアスの電位を、その両者の電位差を所
   定の値に保ちつつ前記潜像電位と現像バイアスとの電位
   差が平常時における当該電位差よりも小さな値になるよ
   うに変更する制御を行うことを特徴とする画像形成装
   置。