JP2008286870A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１成分現像装置においてトナーの劣化を解消し、より長期間にわたる使用を可能にする。
【解決手段】画像形成装置の制御部は、トナーコンテナの残量不足（ＬＯＷ）又は無し（ＥＭＰＴＹ）を検知し、トナーコンテナが交換されたと判断すると、所定印字枚数を印字した場合に無補給モードを設定する（ステップＳ６）。この後、トナー無補給での印字が進み、無補給印字ドットカウントを過ぎると、次に吐出モードか設定されて現像装置内に残った劣化トナーを吐き出す。吐き出し終了後は、再充填モードを設定し、再充填が終わるとすべての設定をクリアしてトナーのリフレッシュを終了する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、特に、１成分現像剤（トナー）を用いた現像装置におけるトナーの補給制御に関するものである。

近年、環境保護の意識の高まりから、従来は使い捨てであった１成分のトナーを用いる現像装置についても、トナーを追加補給することで長寿命を実現できる現像装置の必要性が高まっている。この場合、トナーを追加補給する方法として、現像装置内のトナー残量を残量検知センサで検知しておき、残量が少なくなると、現像装置と連結させたトナーコンテナからトナーの追加補給動作を行うという形態が一般的である。

一方、近年の省スペースの要望から画像形成装置全体が小型化されつつあり、それに伴って現像装置もまた小型化されている。小型化された現像装置の場合、上記のようにトナー残量を検知して追加補給を行っていると、極端に残量が少なくなってから追加でトナーが補給されることになる。この場合、補給されたトナーが現像ローラ上に直行し、筋状のムラとなって現れることがある。また、追加で補給されたトナーが現像ローラの近傍に集中すると、それまで現像装置内に残留していたトナーが帯電不良を起こし、画像の不良（いわゆるカブリ）が発生することもある。

このため、小型化された現像装置へのトナーの追加補給においては、トナー残量がなるべく多い状態で推移するように管理することが有効である。この種の管理を行う先行技術として、トナーホッパ内の上方に満杯検知センサを配置し、その下方に残量検知センサを配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。この先行技術では、満杯検知センサによってトナー充填時におけるトナーの満杯を検知するとトナー供給を停止し、そして、残量検知センサによって残量が少なくなったことが検知されると、トナーの追加補給を開始する。
特開２００３−２２３０４５号公報

しかしながら、上記の先行技術（特許文献１）は２成分現像をベースに検討されたものであり、１成分現像には直ちに適用することができない。すなわち、先行技術ではトナー残量が少なくなったことを残量検知センサにより検知し、追加補給時には別のセンサを用いて満杯検知を行っている。このような方式を小型化した１成分現像に応用しようとすると、スペースの制約から残量検知時のトナー残量が極端に少なくなり、その結果、追加で補給されるトナー量も多くなることから、前述のように帯電不良や筋状のムラを発生するおそれがある。

したがって、１成分現像の場合は現像装置の満杯位置に近い部分にトナー量センサを配置しておき、この１つのセンサで満杯状態を監視しながら少量ずつトナー補給を行うことが有効である。これにより、ある程度の長期間においては帯電不良や筋状のムラの発生しない画像形成装置を得ることができる。

ただし、上述のように現像装置の使い捨てを止めて、さらなる長寿命化を目指す場合、長期間の使用によって現像装置内のトナーの劣化が進むことがある。この場合、たとえ安定して少量ずつトナー補給を行っていても、いずれは帯電不良が発生してしまうおそれがある。

そこで本発明は、１成分現像装置においてトナーの劣化を解消し、より長期間にわたる使用を可能にすることを課題としたものである。

本発明は、感光体上に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、現像装置内にトナーを補給するトナー補給手段と、現像装置による現像の動作及びトナー補給手段によるトナー補給の動作をそれぞれ制御する制御手段とを備えた画像形成装置である。

特に本発明では、制御手段が多様な制御モードを使い分けてトナーの補給動作を制御する。具体的には、トナー補給手段から現像装置へトナーの補給を行うことなく現像装置に現像を行わせる無補給モードと、この無補給モードに次いで現像装置内に残存するトナーを放出させる吐出モードと、吐出モードに次いでトナー補給手段により前記現像装置内にトナーを再充填させる再充填モードとを実行することで上記の課題を解決している。

本発明では、例えば長期間にわたる使用によって現像装置内のトナーの劣化が進んだと考えられる場合、トナー補給手段からの補給動作を止めて現像を行う（無補給モード）。これにより、追加補給されたトナーによる帯電不良を防止することができる。また、現像装置内の劣化トナーを無補給で有効に使いきり、画像に欠損が出る程度までトナー残量が少なくなると、今度は現像装置内の劣化トナーをできる限り吐き出させる（吐出モード）。そして、吐き出し後は現像装置内に再度新しいトナーを充填しなおすことで（再充填モード）、現像装置内のトナーをリフレッシュすることができる。したがって、トナーの追加補給による画像のかぶりや筋状ムラの発生を抑え、長期間にわたり現像装置を交換することなく使用できる画像形成装置を提供することができる。

上記のトナー補給手段は、現像装置に補給するためのトナーを収容した交換式のトナーコンテナを有しており、制御手段は、トナーコンテナが交換された後に無補給モードによる制御を実行することが好ましい。

この場合、トナーコンテナ内でトナー残量が無くなった段階で、無補給モードに移行する前にトナーコンテナの交換時期を設定することができるため、１つ１つのトナーコンテナについて使用寿命を安定化させることができる。

また制御手段は、無補給モードから吐出モードへの移行に際して、無補給モードの実行中に現像装置により現像に使用されたトナーの量を画像形成時のドットカウントに基づいて推定することができる。

画像形成時のドットカウントは、画像の形成に際してトナーによる現像を行った点（ドット）の数に相当する。１つの画像内に現像する箇所（範囲）が多ければ、それだけドットカウントは多くなり、逆に現像する箇所（範囲）が少なければ、それだけドットカウントは少なくなる。いずれにしても、無補給モード中のトナーの消費量はドットカウントにほぼ比例するため、制御手段が無補給モードで印字を続けられる限界に近づいたことをドットカウントに基づいて推定すると、その後は吐出モードに移行する。

また制御手段は、再充填モードの実行中に所定の規準量のトナーが現像装置内に補給されるまでの間は、現像装置による現像の動作を休止した状態でトナー補給手段によりトナーを補給させる。

再充填モードは、現像装置内の劣化トナーがほとんど吐き出されてしまった状態で開始されるため、最初のうちは極少量のトナーしか補給されていない。この状態で現像装置（現像ローラ）を駆動すると、少量のトナーが現像装置からこぼれ出るおそれがあるため、本発明ではある程度の量のトナーが充填されるまでは現像装置の駆動を休止させておき、基準量のトナーが充填されてから現像装置（現像ローラ）の駆動を行うものとしている。これにより、再充填時のトナーこぼれを有効に防止することができる。

本発明の画像形成装置は、現像装置内に補給されたトナーを流動させる流動手段をさらに備えていてもよい。この場合、制御手段は再充填モードの実行中に現像装置内にトナー補給手段によりトナーを補給させた後、流動手段によりトナーを流動させる制御を行う。

上記の流動手段は、現像装置内に補給されたトナーを流動させ、その水平化を促進する。具体的には、現像装置内でまとまって堆積していたトナーが現像ローラの長手方向に均され、満遍なく分散するように水平化される。これにより、現像ローラへのトナー供給量の偏りを防止し、画像の安定化を促進することができる。

本発明によれば、画像装置内で劣化の進んだトナーを適宜リフレッシュすることができ、長期間に渡って１成分現像装置の安定した使用を可能にする。

以下、画像形成装置の一実施形態について説明する。
図１は、一実施形態としての画像形成装置１の構成例を示す概略図である。図１中、右方向が画像形成装置１の正面に対応し、左方向は背面に対応している。したがって、図１の左右方向は画像形成装置１の前後方向に一致している。なお図１に示される模式的な断面は、画像形成装置１の縦断面を左側面方向から示したものである。

画像形成装置１は、その本体内に画像形成部２を内蔵している。画像形成部２は主に、感光体ドラム４、帯電器６、レーザースキャニングユニット８及び現像ユニット１０から構成されている。

先ず感光体ドラム４は、その本体が回転式のドラム状部材から構成されており、その外周面には例えばアモルファスシリコンの感光体層が形成されている。感光体ドラム４は図１中の反時計回り方向に回転し、この回転に伴い、感光体ドラム４はその外周面にて静電潜像の形成やトナーによる現像、トナー画像の１次転写といった一連の動作を行う。

感光体ドラム４の周囲には、その上方位置に近接して帯電器６が設けられており、この帯電器６によって感光体ドラム４の外周面が帯電される。感光体ドラム４が帯電された状態で、その外周面に向けて上記のレーザースキャニングユニット８から画像信号としての走査光が照射される。このとき走査光が照射される位置は、感光体ドラム４の回転方向でみて帯電器６よりも下流である。

レーザースキャニングユニット８は、例えばポリゴンミラーを高速回転させながらレーザ光を反射し、感光体ドラム４の軸線方向に走査されたレーザ光（走査光）を平面鏡で反射して感光体ドラム４の外周面を露光する。これにより、感光体ドラム４の外周面上に静電潜像が形成される。

感光体ドラム４の回転方向でみて、走査光の照射位置よりも下流に感光体ドラム４の外周面に近接して現像ユニット１０が配置されている。現像ユニット１０は、４色（例えばマゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）のトナーを用いてロータリー方式により静電潜像を現像する。このため現像ユニット１０もまた回転可能な構造であり、その回転方向でみて各色別に区分された４つの現像装置５０を有している。本実施形態では、トナー粒子の外面に例えば酸化チタン（ＴｉＯ_２）の導電性微粒子が添加（外添）されている。

また、画像形成装置１にはトナーコンテナ９が内蔵されており、各現像装置５０には、補給パイプ１１を通じて各色別のトナーが補給される。なお本実施形態では、通常時はトナー量センサによって各現像装置５０内のトナー量を検知しつつ、常時トナー量を一定に保持するべくトナー補給が行われている（満杯検知方式）。なお、本実施形態におけるトナー補給動作の制御についてはさらに後述する。

ロータリー式の現像ユニット１０はその回転に伴い、現像すべき色に対応する４つの現像装置５０のいずれかを感光体ドラム４の外周面に臨ませた状態で停止する。このとき対応する現像装置５０では、現像ローラがその外周面にトナー薄層を担持しながら回転し、そして、現像ローラにはＡＣ成分及びＤＣ成分からなる現像バイアス電圧が印加される。この現像バイアスにより現像ローラに担持されたトナーは感光体ドラム４の静電潜像に向けて移行し、これにより静電潜像が色別のトナーで現像され、感光体ドラム４の外周面上に可視画像としてのトナー画像が形成される。

感光体ドラム４の下方位置には無端状の中間転写ベルト１２が配置されている。この中間転写ベルト１２には、例えば誘電体樹脂製のシート材の両端部を互いに重ね合わせて接合したベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。中間転写ベルト１２は感光体ドラム４の回転に同期しつつ、その外周面に接する位置を通過して周方向に走行している。感光体ドラム４にて形成されたトナー画像は、その回転に伴い外周面から中間転写ベルト１２の表面に１次転写される。

また感光体ドラム４の周囲には、外周面に沿って摺擦部材１４及び清掃部材１６が配置されている。感光体ドラム４の回転方向でみて、摺擦部材１４及び清掃部材１６は、感光体ドラム４が中間転写ベルト１２に接する位置よりも下流で、帯電器６の上流に位置している。摺擦部材１４は、トナー画像を１次転写した後の感光体ドラム４の外周面を研磨し、そのアモルファスシリコン感光体層に付着する酸化生成物を除去する。また清掃部材１６は、感光体ドラム４の外周面に残留したトナーを除去し、次の画像形成前に外周面をクリーニングする。

フルカラー画像の形成時には、感光体ドラム４により各色別の静電潜像を順番に形成し、これを現像ユニット１０で１色ずつ現像したトナー画像を中間転写ベルト１２に順次重ね合わせるようにして１次転写することで、１ページ分のカラー画像が合成される。中間転写ベルト１２の一端部には転写部１８が形成されており、１次転写された１ページ分のトナー画像は転写部１８において用紙上に転写される。また、中間転写ベルト１２の他端部には画像濃度（ＩＤ）センサ１３が配置されており、この画像濃度センサ１３は、例えばキャリブレーション時において中間転写ベルト１２の表面に転写されたパッチの濃度を検出し、その検出信号を出力する。

図１には用紙の搬送方向が矢印で示されており、用紙搬送方向でみて転写部１８よりも下流には定着部２０が設置されている。トナー画像が転写された用紙は、定着部２０においてヒートローラ２０ａと加圧ローラ２０ｂとの間のニップを通過する間に加熱及び加圧され、これにより用紙上にトナー画像が定着される。この後、用紙は画像形成装置１内にて上方向へ搬送され、排出ローラ２１を介して上面トレイ２２に排出される。

トナー画像が転写される用紙は、装置下部の用紙カセット２４内に積層した状態で収容されている。この用紙は、上層位置から１枚ずつ繰り出され、給紙ローラ２６及びレジストローラ２８を介して転写部１８へと搬送される。レジストローラ２８は、用紙を保持した状態で一旦停止し、そして用紙の傾斜やスキューを補正しつつ、中間転写ベルト１２の走行に同期したタイミングで用紙を送り出す。これにより、用紙の所定位置に対して１ページ分のトナー画像が正確に転写される。なお、転写部１８の近傍にはベルト清掃部材２９が設置されており、このベルト清掃部材２９は、トナー画像の転写後に中間転写ベルト１２に付着している残留トナー等を除去する。

図２は、ロータリー式現像ユニット１０中の１つの現像装置５０を拡大した縦断面図である。４つの現像装置５０は略同一の構造を有するため、ここでは１つの現像装置５０（対応色はどれでもよい）を例に挙げて説明する。

１つの現像装置５０には、上記の現像ローラ５２が設けられている。現像ローラ５２は、その外周面が部分的に現像装置５０の外部に露出しており、この露出部分にて感光体ドラム４の静電潜像を現像することができる。一方、現像装置５０の内部には供給ローラ５３が設けられている。この供給ローラ５３は現像ローラ５２と同方向（図中の時計回り方向）に回転して現像ローラ５２の外周面にトナーを供給したり、現像に使用されなかったトナーを回収したりする。

また現像装置５０の内部には、図２中でみて現像ローラ５２の左上方に規制部材５４が設けられている。この規制部材５４は、現像ローラ５２の回転に伴い供給ローラ５３から供給されたトナーの層厚を規制（調整）するとともに、トナーを帯電させるものである。また、図２中でみて現像ローラ５２の下方にシール部材５５が設けられている。このシール部材５５は、現像後のトナー層が現像装置５０内に戻る部分をシールし、トナーのこぼれ落ちを防止している。

現像装置５０の内部にはホッパー部５１が形成されている。このホッパー部５１はある程度の容量を有した空間であり、ホッパー部５１にはトナーコンテナ９から各色別のトナーが補給される。また、ホッパー部５１には攪拌部材５６が設けられている。この攪拌部材５６は、その攪拌軸５６ａにフィルム状の攪拌羽根５６ｂを固定した構造を有し、攪拌羽根５６ｂは例えば厚さ１００μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムからなる。攪拌羽根５６ｂは攪拌軸５６ａの長手方向に延びており、かつ攪拌軸５６ａからホッパー部５１に向けて突き出ている。攪拌部材５６は、その回転に伴い攪拌羽根５６ｂでホッパー部５１内のトナーを攪拌して流動させ、ホッパー部５１内のトナーを攪拌軸５６ａの長手方向へ水平に均している。

図３は、現像装置５０内部のホッパー部５１を部分的に示した斜視図である。また図４は、トナー量センサの構成を概略的に示す水平断面図である。これら図３，図４に示されているように、ホッパー部５１内には攪拌軸５６ａの長手方向の一端部近傍に一対の光ガイド部材５７ａ，５７ｂが設けられている。これら光ガイド部材５７ａ，５７ｂはホッパー部５１の側壁５１ａを貫通し、さらにホッパー部５１内にて攪拌軸５６ａの長手方向に延びている。各光ガイド部材５７ａ，５７ｂは内部に導光性を有するとともに、テーパー形状（４５°）にカットされた先端部にて光を全反射する。なお図３に示されているように、攪拌部材５６には２つの清掃部材５８が設けられており、これら清掃部材５８は図示しない軸回りに回転し、光ガイド部材５７ａ，５７ｂの表面の汚れを清掃する。

現像装置５０の外部には発光器６１及び受光器６２が設置されている。このうち発光器６１から照射されたセンサ光は、発光側の光ガイド部材５７ａによりホッパー部５１内にまで導入され、その先端部で全反射されると、検知部分５７ｃを通過して受光側の光ガイド部材５７ｂに進入する。さらに、センサ光は受光側の光ガイド部材５７ｂの先端部で全反射され、外部の受光器６２まで導かれる。トナー量センサは、受光器６２で受光したセンサ光を用いてホッパー部５１内のトナー残量レベルを検知する。なお通常時は、トナー量センサでトナー残量を検知しつつ、トナー不足状態を検知したら満杯を検知するまでトナーを補給する制御が行われている。

次に、画像形成装置１の制御に関する構成を説明する。
図５は、画像形成装置１の制御に関する構成を示すブロック図である。上記のように画像形成装置１は、画像形成部２、中間転写ベルト１２、定着部２０、給紙ローラ２６及びレジストローラ２８を備えるほか、制御系の構成要素として画像入力部３０、制御部３２、記憶部３３及び操作パネル３４等を備えている。

画像入力部３０は、例えば外部のパーソナルコンピュータ等から送信される画像データ（全ページ分の画像データ群）を受信する受信部として構成される。画像形成装置１が複写機又は複合機である場合、画像入力部３０は、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される。画像入力部３０に入力された画像信号は、必要に応じて信号処理（Ｐ／Ｓ変換、Ａ／Ｄ変換等）が行われた後に記憶部３３内の画像メモリ４０に転送される。

記憶部３３は、画像メモリ４０、ＲＡＭ４１及びＲＯＭ４２を備えている。このうち画像メモリ４０は、画像入力部３０から転送された画像信号を記憶し、これを制御部３２に転送するためのバッファである。ＲＡＭ４１及びＲＯＭ４２は、制御部３２の処理プログラムや処理内容等を記憶する。

操作パネル３４は、複数の操作キーを有した操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されている。表示部には液晶ディスプレイが好適であり、表示部はその表示画面を介して操作を受け付けるタッチパネルとなっていてもよい。このような操作パネル３４は画像形成装置１の外装カバー表面に設置されており、操作キーを用いてユーザが印刷条件等の設定を受け付けるほか、例えば画像形成装置１がファクシミリ機能を有する場合は、記憶部３３にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。

感光体ドラム４や現像ユニット１０、中間転写ベルト１２、定着部２０等を含む駆動部分は、図示しないメインモータによって駆動されている。制御部３２は、メインモータの回転動作を制御し、各種駆動部分を適正に動作させる機能を有する。いずれかの駆動部分のみを駆動又は停止させる場合は、メインモータと各駆動部分との間に設けられたクラッチ機構（図示せず）を接続又は遮断する。なお、各駆動部分にそれぞれ専用モータを接続して、他のユニットとは別個に駆動させる構成としてもよい。

制御部３２には、上記の発光器６１及び受光器６２を含むトナー量センサ（図中符号５７）からトナー量検知信号が制御部３２に入力される。また、制御部３２には画像濃度センサ１３からの検出信号も入力されている。

さらに、制御部３２にはコンテナ残量センサ６３及びコンテナスイッチ６４からそれぞれ検出信号が入力されている。コンテナ残量センサ６３は、トナーコンテナ９内のトナー残量が少なくなるか（ＬＯＷ）、又はトナー残量なし（ＥＭＰＴＹ）になったことを検出し、その検出信号を制御部３２に入力する。またコンテナスイッチ６４は、トナーコンテナ９の交換が行われたことを検出し、その検出信号を制御部３２に入力するものである。

この他に制御部３２には、転写用紙の供給及び転写済み用紙の搬送と排出を行うための駆動モータ（図示されていない）が接続されており、制御部３２は駆動モータに対して制御信号を送信する。制御部３２が駆動モータの回転状態を制御することで、給紙ローラ２６やレジストローラ２８、排出ローラ２１等の回転状態が制御されている。

また制御部３２は、設定されたプログラムにしたがって画像入力部３０、画像形成部２、定着部２０等を全般的に制御するとともに、画像入力部３０から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理あるいは階調処理して画像データに変換する。変換された画像データはさらに、カラー画像を形成するためにマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色別に４つの画像信号として構成される。各色別の画像信号は、画像形成部２のレーザースキャニングユニット８に対して一定の順序で伝送される。レーザースキャニングユニット８は、制御部３２から伝送された画像信号に基づいてパルスレーザ光を発生し、ポリゴンミラーで反射しつつ感光体ドラム４の外周面に向けて照射する。

一方で、画像形成部２は、制御部３２に対して個別（各色別）に同期信号を送信する。これら同期信号は、制御部３２が各色別に画像信号を伝送するタイミングを同期させるために用いられる。現像ユニット１０にて各色別の現像装置５０による現像が行われると、画像形成制御部から順番に同期信号が送信される。そして、各色別の同期信号を制御部３２が順番に受け取ると、その受け取り順に各色別の画像信号が画像形成部２に伝送される。

以上が画像形成装置１における画像形成制御の概要である。加えて本実施形態では、現像装置５０内のトナーの劣化を防止するため、以下のように制御部３２が現像装置５０内のトナーをリフレッシュする制御を行う。なおトナーの劣化は、例えば現像装置５０内でトナーが長時間にわたり滞留することよって発生する。トナー劣化の現象としては、例えば上記の外添剤の脱落やトナー内への外添剤の埋没等が挙げられる。

〔第１例〕
図６及び図７は、制御部３２が実行するトナーリフレッシュ制御処理の手順を示したフローチャートである。以下、第１例について手順を追って説明する。

ステップＳ１：制御部３２は、トナーＬＯＷ／ＥＭＰＴＹ処理を実行する。以後、制御部３２はコンテナ残量センサ６３及びコンテナスイッチ６４からの検出信号を監視する。

ステップＳ２：制御部３２は、コンテナ残量センサ６３からの検出信号に基づき、トナー残量少（ＬＯＷ）又はトナー残量なし（ＥＭＰＴＹ）であるか否かを確認する。トナー残量少又はトナー残量なしでなければ（Ｎｏ）、制御部３２はトナーリフレッシュ制御処理をひとまず終了する。

ステップＳ３：トナー残量不足又はトナー残量なしを確認した場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、次に制御部３２は、コンテナスイッチ６４からの検出信号に基づき、トナーコンテナ９の交換が行われたか否かを確認する。トナーコンテナ９の交換が行われていなければ（Ｎｏ）、制御部３２はトナーリフレッシュ制御処理をひとまず終了する。

ステップＳ４：トナーコンテナ９の交換が行われたことを確認すると（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、次に制御部３２は交換後のトナーコンテナ９についてトナー残量少（ＬＯＷ）又はトナー残量なし（ＥＭＰＴＹ）の検出結果をクリアする。

ステップＳ５：制御部３２は、前回のトナーリフレッシュ制御処理実行後からのトータル印字（印刷）枚数が所定枚数以上であるか否かを確認する。なお所定枚数の値は、現像装置５０内のトナー劣化速度に応じて予め実験により設定されている（例えば数千〜数万枚程度）。トータル印字（印刷）枚数が所定枚数以上でなければ（Ｎｏ）、制御部３２はトナーリフレッシュ制御処理をひとまず終了する。

ステップＳ６：トータル印字（印刷）枚数が所定枚数以上であれば（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、制御部３２は、現像装置５０について「無補給モード」を設定する。この「無補給モード」を設定すると、制御部３２はトナー量センサ５７を用いた満杯検知方式による補給動作を停止し、トナーコンテナ９からのトナー補給を実行しない。これにより、以後の画像形成（印字）動作は現像装置５０のホッパー部５１内に残存しているトナーだけで行われることになる。

ステップＳ７：制御部３２は、「無補給ドットカウント」を設定する。「無補給ドットカウント」は、制御部３２が「無補給モード」を設定した後の画像形成時において出力できるドットカウント（画像中の印字データ出力数）である。なおドットカウントは、画像形成時における用紙内の印字領域（トナーを転写する領域）の大きさや、現像濃度（現像バイアス）等にほぼ比例するため、制御部３２でドットカウントを演算することは容易である。

ステップＳ８：制御部３２は、「無補給モード」で出力したドットカウントが「無補給ドットカウント」を超えたか否かを確認する。
ステップＳ９：「無補給ドットカウント」を超えたことを確認すると（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、制御部３２は、次に「吐出モード」を設定する。

ステップＳ１０：「吐出モード」を設定すると、制御部３２はトナー吐き出し動作を実行する。具体的には、制御部３２はベタ画像の形成を指示し、現像装置５０内に残存する劣化トナーを集中的に消費（吐き出し）させる。なお、吐き出させたトナーは、感光体ドラム４から中間転写ベルト１２に転写され、ベルト清掃部材２９で回収される。

ステップＳ１１：制御部３２は、トナーの吐き出しが完了したか否かを判断し、完了していなければ（Ｎｏ）、ステップＳ１０に戻ってトナー吐き出し動作を継続する。トナーの吐き出しが完了したか否かは、例えば画像濃度センサ１３からの検出信号に基づいて判断することができる。具体的には、ベタ画像の形成を指示した場合にトナー画像濃度が極端に低下していれば、現像装置５０内からの劣化トナーの吐き出しがほぼ完了したものと判断することができる。

ステップＳ１２：次に制御部３２は、「再充填モード」を設定する。
ステップＳ１３：「再充填モード」を設定すると、制御部３２は再充填処理を実行する。この再充填処理では、補給パイプ１１による現像装置５０への補給動作を実行することで、交換後のトナーコンテナ９から健全な（劣化のない）トナーが補給（再充填）されることになる。

ステップＳ１４：トナー量センサ５７によりトナーの満杯が検知されて再充填が完了すると、制御部３２は全てのモード設定をクリアし、トナーリフレッシュ制御処理を終了する。

〔第２例〕
次に、トナーリフレッシュ制御処理の第２例を説明する。第２例は、第１例で挙げた再充填処理（ステップＳ１３）において、特に以下の手順を追加したものである。図８は、再充填処理中の具体的な手順を示すフローチャートである。

ステップＳ２０：制御部３２は、「現像装置休止モード」を設定する。この「現像装置休止モード」を設定すると、制御部３２は現像装置５０の駆動（画像形成動作）を休止する。

ステップＳ２１：制御部３２は、トナーコンテナ９から規定量（例えば２ｇ程度）ずつトナーの補給を指示する。

ステップＳ２２：規定量のトナーを補給すると、制御部３２は現像ユニット１０をロータリー回転（例えば４回転）させる。これにより、現像装置５０のホッパー部５１内に補給されたトナーが流動し、供給ローラ５３や現像ローラ５２の長手方向に対するトナーの水平化（均すこと）が促進される。なお、ここでは現像ユニット１０をロータリー回転させる流動手段の例を挙げているが、他の流動手段として、例えば攪拌部材５６を回転させてトナーを水平化してもよい。また、攪拌部材５６等の流動手段は現像ローラ５２とは独立して動作が可能とし、トナーの水平化中は現像ローラ５２を停止させておいてもよい。

ステップＳ２３：制御部３２は、現像装置５０に基準量のトナーが補給されたか否かを確認する。この基準量は、再充填時において現像装置５０からのトナーこぼれの心配がなくなる量（例えば２０ｇ程度）である。基準量に達していなければ（Ｎｏ）、制御部３２はステップＳ２１，ステップＳ２２の手順を繰り返す。

ステップＳ２４：現像装置５０に基準量のトナーが補給されたことを確認すると（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、制御部３２は「現像装置休止モード」をクリアする。これにより、以後は現像装置５０を駆動させながら再充填が実行される。

ステップＳ２５：制御部３２は、再充填が完了したか否かを確認する。トナー量センサ５７により満杯が検知され、再充填が完了したことを確認すると（Ｙｅｓ）、制御部３２は再充填処理をリターンし、トナーリフレッシュ制御処理中のステップＳ１４に進む。

以上のように本実施形態では、現像装置５０内のトナーの劣化が進みすぎた際に、補給動作を止めて現像を行う（無補給モード）。これにより、追加補給時の帯電不良を防止するとともに、現像装置５０内の劣化トナーを有効に使いきることができる。また、画像の欠損が出るトナー残量に近づくと、現像装置５０内の劣化トナーをできる限り吐き出す（吐出モード）。その後、現像装置５０内に再度新しいトナーを充填することで（再充填モード）、現像装置５０内のトナーをリフレッシュする。これにより、補給時のかぶりや筋状ムラの発生を防止し、長期間にわたって現像装置５０（現像ユニット１０）を交換することなく使用することができる。

また、トナーコンテナ９が交換された後に上記の無補給モードによる制御を実行するため、トナーコンテナ９の寿命バラツキを抑制することができる。すなわち、トナーコンテナ９の交換前に無補給モードに移行すると、トナーコンテナ９の交換後すぐに再充填モードがスタートし、再充填モード終了後から印字枚数がカウントされることになる。つまり、トナーコンテナ９内のトナーが再充填モードによって減少してから、印字枚数のカウントが開始されるので、無補給モードに移行しない場合と比べて同じトナーコンテナ９の寿命に差が生じることになる。一方、トナーコンテナ９が交換された後に無補給モードによる制御を実行すると、無補給モード時の印字枚数が再充填モードに使用されたトナー量に相当する印字枚数と相殺されるので、結果的に無補給モードに移行しない場合とほぼ同じ寿命となり、トナーコンテナ９の寿命のバラツキを抑制することができる。

また、再充填時には規定量が現像装置５０内に補給されるまで現像ローラ５２を駆動しないため、現像装置５０内に少量だけ残った劣化トナーと補給された新規のトナーが混ざって凝集したり、その結果、現像装置５０からこぼれたりすることを防止できる。この際、現像ユニット１０をロータリー回転させることでホッパー部５１内のトナーを水平化すれば、より多くのトナーを充填することができる。

本発明は上述した一実施形態に制約されることなく、各種に変形して実施可能である。また、各実施例で用いた具体的な値（所定枚数、規定量、基準量等）は好ましい例示であり、これらに制限されることはない。

一実施形態ではロータリー方式の現像ユニット１０を備えた画像形成装置１を挙げているが、本発明はタンデム方式の画像形成装置にも適用可能である。この場合、図８のステップＳ２２ではロータリー回転ではなく、各現像装置において攪拌部材を回転させればよい。

一実施形態としての画像形成装置の構成例を示す概略図である。 現像装置を拡大した縦断面図である。 現像装置内部のホッパー部を部分的に示した斜視図である。 トナー量センサの構成を概略的に示す水平断面図である。 画像形成装置の制御に関する構成を示すブロック図である。 トナーリフレッシュ制御処理の手順を示したフローチャート（１／２）である。 トナーリフレッシュ制御処理の手順を示したフローチャート（２／２）である。 再充填処理中の具体的な手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 画像形成部
４ 感光体ドラム
６ 帯電器
８ レーザースキャニングユニット
９ トナーコンテナ（トナー補給手段）
１０ 現像ユニット（流動手段）
１１ 補給パイプ（トナー補給手段）
１２ 中間転写ベルト
５０ 現像装置
５６ 攪拌部材（流動手段）
５６ａ 攪拌軸（流動手段）
５６ｂ 攪拌羽根（流動手段）
５７ トナー量センサ
６３ コンテナ残量センサ

Claims (5)

1. 感光体上に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、
   前記現像装置内にトナーを補給するトナー補給手段と、
   前記現像装置による現像の動作及び前記トナー補給手段によるトナー補給の動作をそれぞれ制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記トナー補給手段から前記現像装置へトナーの補給を行うことなく前記現像装置に現像を行わせる無補給モードと、
   前記無補給モードに次いで前記現像装置内に残存するトナーを放出させる吐出モードと、
   前記吐出モードに次いで前記トナー補給手段により前記現像装置内にトナーを再充填させる再充填モードとを実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記トナー補給手段は、
   前記現像装置に補給するためのトナーを収容した交換式のトナーコンテナを有しており、
   前記制御手段は、
   前記トナーコンテナが交換された後に前記無補給モードによる制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、
   前記無補給モードから前記吐出モードへの移行に際して、前記無補給モードの実行中に前記現像装置により現像に使用されたトナーの量を画像形成時のドットカウントに基づいて推定することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、
   前記再充填モードの実行中に所定の規準量のトナーが前記現像装置内に補給されるまでの間は、前記現像装置による現像の動作を休止した状態で前記トナー補給手段によりトナーを補給させることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記現像装置内に補給されたトナーを流動させる流動手段をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記再充填モードの実行中に前記現像装置内に前記トナー補給手段によりトナーを補給させた後、前記流動手段によりトナーを流動させることを特徴とする画像形成装置。

Images