JP2009103899A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーカートリッジ補給タイプを採用した画像形成装置において、残トナーの影響を受けることなく、新トナー補給後の画像不良を防止できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】感光体ドラム４１と、帯電器４２と、現像器４４と、転写器４６と、クリーニング部材４５とを備えた画像形成装置において、上記現像器内に収容されたトナーの残量がトナー残検知センサ４４５によって所定値より少ないと検知された場合は、現像バイアス電位と感光体電位の電位差を通常の駆動状態の電位差よりも大きくした状態で現像を強制的に実行させる制御部７１を備え、該制御部は強制的な現像の実行によって上記感光体ドラムに付着したトナーを上記クリーニング部材によって回収を行ってから、トナーの補給可の信号を送出するよう構成されていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、ファクシミリ装置、複写機或いはプリンタ（これらの複合機も含む）等に採用される画像形成装置に関し、更に詳しくは、現像器に収容されているトナーがなくなると新たにトナーを補給するトナーカートリッジ補給タイプを採用した電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、感光体ドラムの回りに、帯電器と、露光器と、現像器と、転写器と、クリーニング部材とを順に配して構成される。帯電器は、回転する感光体ドラムの表面を一様に帯電する。露光器は、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、現像器は、その静電潜像を現像してトナー像を形成する。そして転写器でトナー像を記録媒体に転写し、クリーニング部材で感光体ドラム表面に残留するトナーの除去を行っている。

このような画像形成装置には、現像器に収容されているトナーの残量がトナー残検知センサによって所定値より少ないと検知されると、画像形成動作を停止し、新たにトナーを補給するトナーカートリッジ補給タイプがある。このタイプの場合は、新たなトナーを補給せず、現像器自体を交換する現像器交換タイプとは異なり、以下のような特有の問題があった。

現像器のトナー容器に収容されているトナーは、１成分現像方式の場合、粒径の小さいトナーから消費されるため、トナーが消費されていくと次第に粒径の大きいトナーが現像器のトナー容器内に残留してしまう傾向にある。また、トナー容器内での攪拌そして搬送によるトナー同士の摩擦、或いは２成分現像方式の場合はトナーとキャリアとの摩擦でトナーが劣化してしまう。このようになるとトナー容器内のトナー帯電量分布が低帯電側〜逆帯電側に変化することがわかっている。よって、トナーが少ないと検知された後、劣化トナーを多く含むトナー容器内のトナー（以下、残トナーという）に、新たなトナー（以下、新トナーという）を補給した場合は、残トナーと新トナーの帯電量分布が異なるため、帯電量分布が不安定になり、画像かぶりなどの画像ノイズの原因となることが指摘されていた。

特許文献１には、トナー濃度の検知情報に基づく空検知から、画像形成動作が強制終了されるまでの間にあるとき、潜像電位と現像バイアスの電位差が平常時における電位差よりも小さな値になるように制御する画像形成装置が開示されている。これによれば、背景部かぶり及び像中ＢＣＯ（キャリア付着）の発生を防止することができるとされている。
特許文献２には、トナー消費率が所定値未満のときには現像装置からトナーを強制排出し、ニュートナーの強制補給を行ったときに、像担持体の帯電電位と現像バイアスの直流成分の電位との電位を引き上げる制御を行う画像形成装置が記載されている。これによれば、トナーの入れ替え直後に発生する画像かぶりを防止することができるとされている。
特開２００１−２６５１０２号公報 特開２００６−２３４９３５号公報

しかしながら、上記特許文献１はトナー容器の空検知をしてから、画像形成動作の強制終了までに生じる画像不良を防止したものであり、上記特許文献２はトナー容器から残トナーを強制排出した後、新トナーの補給直後に生じる画像不良の防止を図ったものである。
すなわち、上記特許文献１及び上記特許文献２は、いずれも現像バイアス電位などを制御し、画像かぶりなどの画像不良を防止するものではあるが、トナー容器内の残トナーに新トナーを補給した場合に生じる上述の特有の問題を解決するものでなかった。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、トナーカートリッジ補給タイプを採用した画像形成装置において、残トナーの影響を受けることなく、新トナー補給後の画像不良を防止できる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、該感光体ドラムの表面を一様に帯電し、感光体電位を付与する帯電器と、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を所定の現像バイアス電位が付与されたトナーによって現像してトナー像を形成する現像器と、該トナー像を記録媒体に転写する転写器と、感光体ドラムの表面に残留するトナーを除去するクリーニング部材とを備えたものにおいて、上記現像器内に収容されたトナーの残量がトナー残検知センサによって所定値より少ないと検知された場合は、上記現像バイアス電位と上記感光体電位の電位差を通常の駆動状態の電位差よりも大きくした状態で上記現像を強制的に実行させる制御部を備え、該制御部は強制的な現像の実行によって上記感光体ドラムに付着したトナーを上記クリーニング部材によって回収を行ってから、トナーの補給可の信号を送出するよう構成されていることを特徴とする。
尚、トナーの説明においては、上述でも述べているが、トナー残検知センサによってトナー残量が少ないと検知された際に、現像器内に残っているトナーを残トナーという。またトナーホッパーから補給される新しいトナーを新トナーという。更に、画像形成動作において、転写後の感光体ドラムの表面に残留し、クリーニング部材によって回収されるトナーは残留トナーということとする。

本発明においては、制御部は現像バイアス電位を通常の駆動状態の値より変化させることによって前記電位差を大きくするよう構成されたものとすることができる。また制御部は、電位差を通常の駆動状態の電位差よりも大きくした後、予め設定された所定時間が経過するまでの間に、前記強制的な現像を実行させ、該強制的な現像の実行中、前記転写器の転写器バイアス電位を、前記感光体ドラムに付着したトナーが転写器の表面に引き寄せられることがない電位に設定することができる。

本発明の画像形成装置において、現像器内のトナーの残量がトナー残検知センサによって所定値より少ないと検知された場合は、上記現像バイアス電位と上記感光体電位の電位差を通常の駆動状態の電位差よりも大きくした状態で上記現像を強制的に行う。よって、感光体ドラムの表面に現像器に収容されている残トナーが付着し、残トナーの強制消費がなされる。そうすることにより、新トナーを補給する際には、現像器内に画像形成において悪影響を与える残トナーの量が減らされるので、新トナー補給後のトナーの帯電量分布が安定し、画像かぶりなどの画像不良を防止することができる。

また上述の現像によって感光体ドラムに付着した残トナーは、通常の駆動状態において感光体ドラムに付着した残留トナーを除去するクリーニング部材によって回収される。よって残トナー回収用の部材を別途構成することなく、既存のクリーニング部材を用いて、残トナーの回収を行うことができるので、コストアップの懸念がない。

更に現像バイアス電位を通常の駆動状態の値より変化させることによって前記電位差を大きくしたものとすることができる。すなわち、漏電の心配なく電位の制御を行いやすい現像バイアス電位を制御することにより、感光体ドラムに残トナーが付着しやすい環境を構成することができる。

そして電位差を通常の駆動状態の電位差よりも大きくした後、予め設定された所定時間が経過するまでの間は、前記転写器の転写器バイアス電位を、前記感光体ドラムに付着したトナーが転写器の表面に引き寄せられることがない電位にしている。よって、転写器の表面に感光体ドラムに付着した残トナーが引き寄せられ付着してしまうことがないので、残トナーを確実に回収することができる。

以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は本発明の画像形成装置が採用された複合機の一例を示す概略的縦断面図、図２は同画像形成装置の拡大断面図、図３は同画像形成装置の主要構成部分の制御ブロック図、図４は本発明の基本動作を示すフローチャート、図５はトナーの帯電量分布を比較して示した図、図６は本発明における感光体ドラム電位と現像バイアス電位の制御状態の一例を示した図、図７は本発明における感光体ドラム電位と現像バイアス電位の制御状態の他の例を示した図である。

図１は、ファクシミリ機能、複写機能及びプリンタ機能を備えた所謂複合機であるが、本発明の画像形成装置１は、記録部を備えたファクシミリ装置、複写機、プリンタ及びこれらが組合わさった装置にも適用されるものである。図例の画像形成装置１は、上部より自動原稿送り装置（ＡＤＦ）２、画像読取部３、画像記録部４及び記録紙の供給部５が積層状態で構成されている。ＡＤＦ２は、原稿トレイ２１上に堆積された原稿を、ピックアップローラ２２及び分離手段（分離ローラとリタードローラの対）２３により１枚ずつ繰出し分離する。各搬送ローラ対２４、２５、２６により湾曲搬送路２７を搬送させながら、途中ＡＤＦ原稿の読取ポイント１００において、静止した読取走査装置（後記する）３１によってその画像を読取る。そして、排出ローラ対２８によって原稿排出トレイ２９上に順次排出させるべく機能するものである。尚、分離手段２３としては、分離ローラと分離パッドからなるものも多く採用されている。

画像読取部３は、ＡＤＦ読取部３２と平板式読取走査部（ＦＢＳ）３３とにより構成され、図１は、上記読取走査装置３１がＡＤＦ読取ポイント１００の直下のＡＤＦ読取部３２に静止し、ＡＤＦ２によって順次自動的に搬送される原稿の画像を読取る状態を示している。ＦＢＳ３３において画像読取を行う場合は、読取走査装置３１がＦＢＳ３３に移動し、プラテンガラス３４の下を左右に往復移動しながら、プラテンガラス３４の上に下向きに置かれた原稿の画像を読取る。上記ＡＤＦ２を構成する一連の機構は、プラテンカバー（原稿押圧板）も兼ね、紙面奥側をヒンジ部として上下に開閉可能とされている。

図例の画像記録部４の詳細については後記する。供給部５は、紙面垂直方向に出し入れ可能な記録紙カセット（用紙載置部）５１を備え、記録紙カセット５１の前端部上には供給ローラ１６が設けられている。この供給ローラ１６には分離パッド１７が弾接され、供給ローラ１６の支軸周りの回転に伴い、記録紙カセット５１に収容された記録紙９が、最上層部より繰出され、分離パッド１７の作用を受けて１枚ずつ分離され搬送されて行く。記録紙カセット５１内には、ヒンジピン５３を支点として上下に揺動することができるように構成された押上板５４及び記録紙９の後端を規制する位置調整可能な規制板５２が設けられている。押上板５４は圧縮ばね５５により上向きに設けられている。その他、図示及び説明を割愛するが、記録紙カセット５１として必要な付帯部材も装備されるものであることは言うまでもない。尚、記録紙カセット５１の下に、更にオプションカセット（不図示）を設け、２段以上のマルチカセットシステムを構成することも可能である。

上記分離パッド１７は、パッド台１８に支持され、該パッド台１８は、記録紙カセット５１の記録紙排出側端部に用紙幅全域に亘り形成された用紙ガイド部材１９の略中央部に圧縮ばね（不図示）により上向きに設置されている。この圧縮ばねによる上向きに働く作用により、分離パッド１７は供給ローラ１６の周面に接する状態とされる。用紙ガイド部材１９の背後には下段カセットからの記録紙が通過し得る間隔を隔てて、ジャムアクセスカバー（メンテナンス用開閉カバー）１４が取付けられており、このジャムアクセスカバー１４は、複合機１における箱型筐体（装置本体）１１の右側壁部に、ヒンジピン１４１を支点として開閉可能に取付けられている。ジャムアクセスカバー１４の内面上方部分は記録紙カセット５１側に湾曲して、後記する湾曲搬送路１３の一部を形成する。

ジャムアクセスカバー１４の内側には、上記装置本体１１内に設置された搬送ローラ１５と対合するプレスローラ１５１が取付けられており、ジャムアクセスカバー１４を、ヒンジピン１４１を支点として開ければ、搬送ローラ１５とプレスローラ１５１との対合が解除され、この付近にジャムした記録紙の取出しが可能とされる。湾曲搬送路１３は、記録紙カセット５１から繰出された記録紙を、略１８０度方向転換して、Ｕターン状に搬送し画像記録部４に向かわせるものである。この湾曲搬送路１３における画像記録部４の上流側近傍には、レジストローラ対１２が設けられ、記録紙がレジストされ、画像記録部４に導入される。搬送ローラ１５、湾曲搬送路１３及びレジストローラ対１２により、記録紙カセット５１から繰出された記録紙９を記録部４に搬送させる為の記録紙の搬送手段が構成される。

図例の画像記録部４は、電子写真方式からなり図２も参照して説明する。即ち、本画像形成装置１の画像記録部４は、感光体ドラム４１、帯電器４２、露光器４３、現像器４４、転写器４６及びクリーニング部材４５により構成される。この画像記録部４の下流側には定着器６が設けられ、トナー画像が転写された記録紙を加熱・加圧し、トナー画像を永久画像として定着する。そして、定着器６の下流側の排出ローラ対７より記録された記録紙９を排出トレイ８に排出させるようになされている。

感光体ドラム４１、帯電器４２及びクリーニング部材４５は、樹脂製のドラムユニット筐体に組込まれ、ドラムユニット４１０として構成される。このドラムユニット４１０は、上記複合機１の装置本体１１内の所定部位に自在に着脱できるよう構成されている。帯電器４２は、図例ではブラシ帯電器であることを示しているが、ローラ帯電器、スコロトロン型帯電器であっても良い。クリーニング部材４５は、感光体ドラム４１１の表面に接するように設けられた板状のクリーニングブレード４５１と、クリーニングブレード４５１で掻き取られた残留トナーを回収する箱状の回収容器４５２とを備えている。このクリーニング部材４５によって、上記残留トナーだけでなく、後記する強制消費される残トナーも除去され、回収される。このドラムユニット４１０が、装置本体１１内に装着された時には、感光体ドラム４１を支軸４１１周りの矢印方向に回転させる為の不図示の駆動伝達系に連結される。帯電器４２は感光体ドラム４１の表面４１２を一様に帯電し、所定のバイアス電位に印加させる為に、後述の高圧電源（ＨＶＰＳ）６２に連結されるようになされている。そしてこの帯電器４２によって感光体ドラム４１の表面には所定の感光体電位が付与される。この制御については後述する。

また、現像器４４は、トナー容器４４１を兼ねる現像器ユニットケーシング４４６内に、攪拌器４４２、供給ローラ４４３、現像ローラ４４４が設けられ、現像器ユニット４４０として構成される。トナー容器４４１内のトナー量は、トナー容器４４１の底面などに設けられるトナー残検知センサ４４５によって検知される。トナー残検知センサ４４５の構成は、特に限定されるものではなく、トナーの体積比率或いはトナー濃度の変化などから、検知された数値と所定値（閾値）とに基づいて、トナーの残量が少ないことを検知するものであればよい。トナー容器４４１の上方には、トナー供給口４４１１が設けられており、トナー残検知センサ４４５によりトナーの残量が少ないことが検知されると、このトナー供給口４４１１よりトナーが補給される。トナー供給口４４１１には、新しく補給される新トナーが収容されたトナーホッパー４７の補給口４７１と連結できるよう構成されている。図２のトナーホッパー４７の補給口４７１は、ホッパーシャッター４７２を備えており、トナーの残量に応じて、補給口４７１の開閉が電気的に制御されるようになっている。尚、どのような制御がなされるかは後述する。また図２に示されるトナー容器４４１において、トナーエンプティを検知でき、その検知の際にトナーホッパー４７が空となる構成を採用した場合には、ホッパーシャッター４７２の構成を省略することができる。

ここで、トナーホッパー４７による新トナーの補給方法は、トナー残検知センサ４４５によってトナーの残量が少ないと検知される度に、補給口４７１のホッパーシャッター４７２を開とし、断続的に補給を行うものに限定されるものではない。例えば、トナーホッパー４７をトナーカートリッジとし、トナーの補給を行うものにも適用できる。この場合、通常はトナー供給口４４１１を閉状態とし、トナーの残量が少ないと検知され、後記する残トナーの強制消費を行った後、操作表示パネル６６の液晶画面において「トナー補給要」の表示を行い、ユーザにトナーの補給を促してトナー補給を行うものとしてもよい。

上記ドラムユニット４１０と、現像器ユニット４４０とは、不図示の結合手段によって分離可能に一体化され、装置本体１１内の所定部位に装着される。両ユニット４１０，４４０の結合状態では、感光体ドラム４１と現像ローラ４４４とが互いに接した状態で構成される。現像器ユニット４４０が、装置本体１１内に装着された時には、攪拌器４４２を回転させる為の不図示の回転伝達系、供給ローラ４４３及び現像ローラ４４４を矢印４４３１，４４４１方向に回転させる為の不図示の回転伝達系、現像ローラ４４４を所定の現像バイアス電位に印加させる為の不図示の電源コネクタ或いは後述の高圧電源（ＨＶＰＳ）６３に夫々連結されるようになされている。現像バイアス電位の制御についても後述する。

露光器４３は、多数のＬＥＤ４３１を走査方向（感光体ドラム４１の軸方向）に沿って配列されたＬＥＤヘッドアレイからなり、前記装置本体１１内に設置されている。ドラムユニット４１０が装置本体１１内の所定部位に装着された時には、ＬＥＤ４３１の先端発光部（レンズ部）４３２が感光体ドラム４１の表面近くに設けられるよう位置決めされる。転写器（転写ローラ）４６は、装置本体１１内の前記レジストローラ対１２と定着器６との間の用紙搬送路の途中に回転可能に設けられ、ドラムユニット４１０が装置本体１１内の所定部位に装着された時には、感光体ドラム４１と接して、所定のバイアス電位が印加され且つ感光体ドラム４１と協働回転するよう構成される。ここで露光器４３の照射体はＬＥＤ４３１に限定されず、レーザー等であってもよい。

上記構成の画像形成装置１における画像形成動作は以下の通りである。上記画像読取部３で読取られた画情報、或いはファクシミリ、パソコン等の外部端末から送信された画情報が、帯電器４２によって一様に帯電された感光体ドラム４１の表面に、露光器４３によって光情報として書き込まれ、感光体ドラム４１の表面には光情報に基づく静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器４４によって現像され、転写器４６において、前記湾曲搬送路１３を搬送されレジストローラ対１２によって感光体ドラム４１との対合部にレジスト導入された記録紙にトナー画像として逐次転写される。記録紙９に転写されたトナー画像は、定着器６によって永久画像として定着され、永久画像が形成された記録紙９は、排出ローラ対７によって排出トレイ８上に排出され、堆積される。転写器４６を経た感光体ドラム４１の表面には、若干のトナーが付着残留しており、この残留トナーは、クリーニングブレード４５１によって掻き取られ、その後の露光工程での静電潜像の形成に影響を及ぼすことなく回収容器４５２に回収される。

次に図３に基づいてこの画像形成装置１の主要構成部分の制御について説明する。
この画像形成装置１を制御するＣＰＵ（制御部）７１は、画像形成装置１の各種動作に必要なデータ及び制御プログラムが格納されたＲＯＭ７３と各種登録データ等を一時的に記憶するＲＡＭ７２とを備えている。入出力インターフェース７０を介して後述する夫々のユニット等と接続されている。６６は電源スイッチ及び各種操作キー、ＬＥＤなどで構成された表示パネルを備えた操作表示パネルである。操作表示パネル６６で電源スイッチ及び各種操作キーが操作されると、入出力インターフェース７０を介して、ＣＰＵ７１に操作信号が送出され、所定の制御がなされる。操作表示パネル６６には、ユーザに対して操作ガイドやエラーメッセージなども表示され、上述のようにトナーホッパー４７がカートリッジタイプの時は、ＣＰＵ７１は該操作表示パネル６６にトナーの補給を促すメッセージの表示信号を送出する。

ＣＰＵ７１は入出力インターフェース７０及びドライバ６０を介して、感光体ドラム４１、その他の回転機構部を回転させる駆動モータ４８に作動又は駆動信号を出力することにより、感光体ドラム４１等の回転を制御している。またＣＰＵ７１によって、帯電器４２、現像器ユニット４４０、転写器４６が、所定のタイミングで所定のバイアス電圧に印加されるよう制御され、該タイミングはＣＰＵ７１に入出力インターフェース７０で接続されたタイマ６５によって計時される。このタイマ６５は各回転機構の回転タイミングも計時するとともに、トナー残検知センサ４４５がトナーの残量が少ないと検知し、後記する所定の制御がなされてから、残トナーの強制消費が行われる所定時間も計時する。
転写器４６、帯電器４２、現像器ユニット４４０は、入出力インターフェース７０及びＨＶＰＳ（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ：高圧電源）６１、６２、６３を介してＣＰＵ７１と接続されている。またＨＶＰＳ６１、６２、６３によって、転写器バイアス電位、帯電器バイアス電位、現像バイアス電位が付与され、帯電器４６によって所定の感光体ドラム４１の表面に感光体電位（帯電電位）が付与される。

図４乃至図７に基づいて、この画像形成装置における残トナーの強制消費制御について詳説する。まず図４のフローチャートを参照して、上記構成の画像形成装置１における残トナーの強制消費制御の基本動作を説明する。尚、ここでも説明のため、トナー残検知センサ４４５によってトナー残量が少ないと検知された際に、トナー容器４４１内に残っているトナーを残トナーという。また後記する残トナーの強制消費制御がなされたのち、トナーホッパー４７から補給される新しいトナーを新トナーという。更にこのフローチャートでは、感光体電位を−６５０Ｖ、現像バイアス電位を−４８０Ｖとした場合について説明するが、感光体電位及び現像バイアス電位はこれに限定されるものではない。

画像形成動作（通常の駆動状態）中にトナーの残量が、トナー残検知センサ４４５よって所定値より少ないと検知された場合は、（ステップＳ１）、トナーホッパー４７の補給口４７１のホッパーシャッター４７２を閉状態にする（ステップＳ２）。その後、現像器４４の現像バイアス電位を通常の値（−４８０Ｖ）から−１００Ｖに制御する（ステップＳ３）。そして、同時に画像形成動作とオフとする（ステップＳ３）。例えば、記録紙カセット５１のセパレートローラ１６、搬送ローラ対１５、レジストローラ対１２などの記録紙９の搬送経路をオフとし、定着器６を待機モードとするなどである。更に、このとき転写器４６の転写器バイアス電位は、感光体ドラム４１に付着したトナーが転写器４６の表面に引き寄せられることがない電位に制御する（ステップＳ３）。
そして、タイマ６５をスタートさせ、予め設定された所定時間を計時する（ステップＳ４）。このタイマによる計時の間、上記設定状態で強制現像を行う（ステップＳ５）。ここで強制現像とは、感光体ドラム４１に静電潜像が形成されていない状態で、感光体ドラム４１を回転させ駆動させることをいう。この強制現像過程では、現像バイアス電位を−１００Ｖにすることにより、感光体ドラム４１には残トナーが付着する。タイムアップした後に（ステップＳ６）、ＣＰＵ７１は、ホッパーシャッター４７２を開状態とする指令信号を送出し（ステップＳ７）、トナーの補給可の信号を送出する（ステップＳ８）。

ここでタイマ６５による計時時間は、感光体ドラム４１が回転し駆動する数秒間が設定される。計時時間を長く設定すれば、残トナーの強制消費時間が長くなり、トナー容器４４１内に残る残トナーの量を少なくすることはできる。しかしながら、その間、ユーザは複合機１を使用できなくなるので、上述のように数秒間とするのが望ましく、数秒間の強制消費であっても、十分な効果が期待できる。

上述のように現像バイアス電位（現像ローラ４４４のバイアス電位）を−１００Ｖとすることにより、感光体電位との電位差が通常の駆動状態であれば１７０Ｖのところ、５５０Ｖの大きな電位差が生じることとなる。このように大きな電位差が生じると、感光体ドラム４１の表面にトナー容器４４１内に残っている残トナーが現像ローラ４４４を経て引き寄せられ付着する。そしてこの状態で、現像を強制的に行うことにより、感光体ドラム４１の表面に残トナーが付着し、この付着した残トナーがクリーニング部材４５によって回収され、残トナーが強制消費される。このとき、感光体ドラム４１の表面に静電潜像を形成する必要がないので、露光器４３の動作をオフとしてもよい。

以上によれば、トナー容器４４１内には帯電特性が低帯電側〜逆帯電側となった残トナーの量が少なくなり、新トナーを補給されても、画像形成に悪影響を与える残トナーの量が少ないので、良好な画像形成を行うことができる。すなわち、画像形成においては帯電特性が悪化したといえる残トナーの量が強制消費されることにより少なくなるので、新トナーの補給後、新トナーと攪拌されても、トナーの帯電量分布が安定し、画像かぶりなどの画像ノイズの発生を防ぐことができるのである。

ここで、上記フローチャートでは、現像バイアス電位を−１００ｖとした後、タイマ６５による計時の間は、転写器４６の転写器バイアス電位を、感光体ドラム４１に付着したトナーを引き寄せることがない電位に設定している。具体的には例えば、転写器バイアス電位をオフとしてもよいし、感光体電位と同じ電位の−６５０Ｖとしてもよい。
要するに転写器４６の表面に感光体ドラム４１に付着した残トナーが転写器４６側に引き寄せられないようにすればよいのである。こうすることにより、感光体ドラム４１に付着した残トナーをクリーニング部材４５によって確実に回収することができ、転写ローラ４６のトナーによる汚染も生じない。

図５は、トナーの帯電量分布を比較して示した図である。図では新トナー及び残トナーの帯電量の分布、そして上述の残トナーの強制消費制御を行っていない場合の帯電量と残トナーの強制消費制御を行った場合の帯電量の分布を比較して示している。図中のグラフの縦軸はトナー個数、横軸は帯電量（Ｑ／ｄ）であり、グラフは夫々、新トナーのみ、残トナーのみ、上述の強制消費制御なし及び強制消費制御ありの４種におけるトナーの帯電量分布の計測値を示している。

図に示すグラフから、新トナーのみの状態では、帯電分布のピークは高帯電側にあるが、残トナーのみの状態では、帯電分布のピークが低帯電側（正極性側）にシフトしている。これは一部が正帯電側に及び、トナーが少なくなった結果、攪拌或いは搬送などにより劣化したトナーの比率が多くなったことに起因する。
残トナーの強制消費制御を行わなかった場合は、残トナーに新トナーが混ざり合った状態であるため、残トナーの影響を受け、帯電量分布が２山化し、低帯電〜逆帯電の傾向が強い特性を持つトナーとなる。これが画像かぶりを引き起こし、画質不良の原因となる。
一方、上述の残トナーの強制消費制御を行うと、２山化は見られるものの、新トナーの影響が強くなり、帯電分布のピークが高帯電側となる。よって、新トナー補給後において、良好な画像形成を行うことができるということが、このグラフから明らかといえる。

図６は、図４のフローチャートで説明したように、感光体電位を一定とし、現像バイアス電位を通常の駆動状態の値より変化させることによって前記電位差を大きくした例を示すタイムチャートである。図中のタイムチャートの縦軸は電位（Ｖ）、横軸は時間（ｓｅｃ）を示しており、説明のため、感光体電位（Ｖｏ）と現像バイアス電位（Ｖｄ）とを絶対値で表している。図中、Ｔはタイマ６５による計時時間を示しており、ｔ１はタイマスタート時間、ｔ２はタイムアップ時間を夫々示している。
図例のように、現像バイアス電位を通常の駆動状態の時より、下げて低い値に制御するものとすれば、漏電の心配なく、感光体ドラム４１に残トナーが付着しやすい環境を構成することができる。感光体電位（Ｖｏ）と現像バイアス電位（Ｖｄ）との電位差は、漏電が生じない範囲で、通常の駆動状態よりも大きければ大きいほど残トナーの吸着がなされやすい環境となる。

図７は、図６の例とは異なる例を示したものである。このタイムチャートでも、説明のため、感光体電位（Ｖｏ）と現像バイアス電位（Ｖｄ）とを絶対値で表し、図６と共通する部分は共通の表記とし、共通部分の説明は割愛する。
この例は、現像バイアス電位は一定とし、感光体電位を変化させることによって、現像バイアス電位との電位差を大きくし、残トナーの強制消費を試みた例である。残トナーは、上述のように、現像バイアス電位と感光体電位との電位差を通常の駆動状態よりも大きくすれば、その電位差により、感光体ドラム４１の表面に付着する特性を有している。よって電位差を大きくするためには、現像バイアス電位を変化させるだけでなく、感光体電位を変化させるものとしてもよい。
尚、図示しないが、上記電位差を大きくするために、現像バイアス電位と感光体電位の両方を変化させ、通常の駆動状態よりも電位差を大きくする構成としてもよいことは言うまでもない。

以上では１成分現像方式の画像形成装置１について説明したが、これに限定されず２成分現像方式のものにも適用することができる。この場合、トナー残検知センサ４４５としては、トナーとキャリアの混合比からトナーの残量を検知するものなどが用いられる。また図１に示す複合機１、ドラムユニット４１０及び現像器ユニット４４０の構成は図例のものに限定されず、他の構成のものであってもよいことは言うまでもない。更に、ドラムユニット４１０と現像器ユニット４４０とは互いに別体で、互いに分離可能に結合されたものとしたが、両者が分離不能な一体物であっても良い。

本発明の画像形成装置が採用された複合機の一例を示す概略的縦断面図である。 同画像形成装置の拡大断面図である。 同画像形成装置の主要構成部分の制御ブロック図である。 同画像記録装置の基本動作を示すフローチャートである。 トナーの帯電量分布を比較して示した図である。 本発明における感光体ドラム電位と現像バイアス電位の制御状態の一例を示した図である。 本発明における感光体ドラム電位と現像バイアス電位の制御状態の他の例を示した図である。

符号の説明

４１ 感光体ドラム
４１２ 感光体ドラムの表面
４２ 帯電器
４４ 現像器
４５ クリーニング部材
４４５ トナー残検知センサ
４６ 転写器
７１ ＣＰＵ（制御部）
１ 画像形成装置

Claims (3)

1. 感光体ドラムと、該感光体ドラムの表面を一様に帯電し、感光体電位を付与する帯電器と、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を所定の現像バイアス電位が付与されたトナーによって現像してトナー像を形成する現像器と、該トナー像を記録媒体に転写する転写器と、感光体ドラムの表面に残留するトナーを除去するクリーニング部材とを備えた画像形成装置において、
   上記現像器内に収容されたトナーの残量がトナー残検知センサによって所定値より少ないと検知された場合は、上記現像バイアス電位と上記感光体電位の電位差を通常の駆動状態の電位差よりも大きくした状態で上記現像を強制的に実行させる制御部を備え、該制御部は強制的な現像の実行によって上記感光体ドラムに付着したトナーを上記クリーニング部材によって回収を行ってから、トナーの補給可の信号を送出するよう構成されてい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、
   前記制御部は、前記現像バイアス電位を通常の駆動状態の値より変化させることによって前記電位差を大きくすることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記制御部は、電位差を通常の駆動状態の電位差よりも大きくした後、予め設定された所定時間が経過するまでの間に、前記強制的な現像を実行させ、該強制的な現像の実行中は、前記転写器の転写器バイアス電位を、前記感光体ドラムに付着したトナーが転写器の表面に引き寄せられることがない電位に設定することを特徴とする画像形成装置。

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