JP2011128514A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像速度の減速時における現像装置内の現像剤の偏りを防止して濃度むらの発生を効果的に抑制可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】全速モードでの印字中に減速モード（全速モードの１／２速）が設定された場合は、処理速度を全速モードの３／４速に減速し、３／４速で所定時間駆動させる。そして、所定時間経過後に処理速度を全速モードの１／２速に減速して画像出力を行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、画像形成装置に搭載され、像担持体上の静電潜像をトナー像に現像する現像装置の駆動制御方法に関するものである。

コピー機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いる従来の画像形成装置では、主に粉末の現像剤（以下、トナーという）が使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像装置内のトナーによって可視化し、そのトナー像を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。

上記のような画像形成装置においては、特に記録媒体の厚みが厚い場合に十分な定着性を確保して画質を改善するために、トナー像が転写された記録媒体が定着装置を通過する速度を低速にする方法が知られている。例えば特許文献１には、少なくとも像担持体と、現像装置と、定着装置と、記録媒体搬送装置とを駆動する駆動手段の駆動速度を２速に切り換え可能として、画像形成時と定着時とで速度を変更し、定着時には低速で記録媒体を搬送することで画質を改善するようにしたカラー画像形成装置が開示されている。

特開平５−２６５２７１号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、定着時に駆動速度を低速にすると現像装置も同時に低速駆動に切り換えられるため、現像装置内で現像剤を循環搬送する二成分現像方式の場合、現像装置内の現像剤の搬送速度が急激に低下し、現像装置内で現像剤の偏りが生じてしまう。その結果、現像剤の帯電レベルが安定するまでの間、現像装置内のトナー濃度にばらつきが生じ、その状態で画像を出力すると濃度むらが発生してしまうという不具合があった。特に、高速機においては一定の割合で減速させると通常時と減速時とで速度差が大きくなるため、濃度むらの発生は顕著となる。濃度むらを防ぐためには現像剤の帯電レベルが安定するまで現像装置を予備駆動させることが考えられるが、この方法では画像形成効率が低下してしまう。

また、特許文献１のカラー画像形成装置は１個の駆動手段で少なくとも像担持体、現像装置、定着装置、記録紙搬送装置を駆動する構成であるが、例えば現像装置を別駆動とした場合であっても、少なくとも像担持体と搬送装置は定着装置に合わせて低速にする必要がある。そのため、現像装置の駆動速度だけをそのままにしておくと像担持体へのトナーの供給状態が変化してしまい、現像剤担持体へのバイアス印加条件等の現像条件を制御する必要が生じてしまう。従って、現像装置の駆動も低速にすることが望ましいため、１個の駆動手段で駆動する場合と同様の問題が発生する。

本発明は、上記問題点に鑑み、現像速度の減速時における現像装置内の現像剤の偏りを防止して濃度むらの発生を効果的に抑制可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、静電潜像が形成される像担持体と、キャリアとトナーを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内に像担持体と対向するように配設された現像剤担持体と、該現像剤担持体と平行に配設され、前記現像容器内の現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と、を有し、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、該現像装置を含む装置各部を駆動する１つ以上の駆動手段と、該駆動手段を制御して装置各部の駆動速度を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記制御手段は、所定のプロセス速度で画像形成処理を行う全速モードと、該全速モードよりも遅いプロセス速度で画像形成処理を行う減速モードのいずれかを選択するとともに、全速モードの実行中に減速モードが選択されたときは前記駆動手段の駆動速度を段階的に減速する画像形成装置である。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記現像容器には、キャリアとトナーを含む新しい二成分現像剤が補給される現像剤補給部と、余剰の現像剤が排出される現像剤排出部とが設けられることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記全速モードにおけるプロセス速度が３３０ｍｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、例えば記録媒体の種類に応じてプロセス速度を全速モードから減速モードへ切り換えたとき、現像容器内の現像剤搬送速度が徐々に低下するため現像剤の偏りが生じず、減速モードへの切り換え直後における画像濃度むらの発生を効果的に抑制することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、現像容器に現像剤補給部と現像剤排出部とを設け、トナーと共に新たなキャリアを供給するとともに劣化したキャリアを余剰分として排出可能な現像装置とすることにより、全速モードから減速モードへの切り換え時に現像剤の偏りが生じず、現像剤排出部からの現像剤排出量を適正に維持することができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、全速モードにおけるプロセス速度を３３０ｍｍ／ｓｅｃ以上とすることにより、全速モードと減速モードの速度差が大きく、現像剤の偏りが生じやすいプロセス速度が３３０ｍｍ／ｓｅｃ以上の高速機において、減速モードへの切り換え直後の画像濃度むらや現像剤の排出量のばらつきを効果的に抑制することができる。

本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略図 本発明の画像形成装置に搭載される現像装置の構成を示す側面断面図 図２の現像装置のＡＡ′方向から見た矢視断面図 現像ローラ及び磁気ローラに印加されるバイアス波形の一例を示す図 本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図 本発明の画像形成装置における現像装置の駆動制御手順の一例を示すフローチャート 本発明の画像形成装置に搭載される現像装置の他の構成を示す平面断面図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像装置が搭載された画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラープリンタ１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳された後、二次転写ローラ９の作用によって記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に二次転写され、さらに、定着部１３において転写紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９と後述する中間転写ベルト８の駆動ローラ１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、中間転写ベルト８の回転方向において二次転写ローラ９の下流側には、中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナ１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング部７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラ６ａ〜６ｄに所定の転写電圧を付与することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング部７ａ〜７ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラ１０と、下流側の駆動ローラ１１とに掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラ１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラ９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｐ上に転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着部１３へと搬送される。

定着部１３に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラ対１３ａにより加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部１３を通過した転写紙Ｐは分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

図２は、本発明の一実施形態に係る現像装置の構成を示す側面断面図であり、図３は、現像装置の平面断面図（図２におけるＡＡ′矢視断面図）である。なお、ここでは図１におけるシアンの画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。

図２及び図３に示すように、現像装置３ａは、二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が収納される現像容器２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃに区画されている。第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃにはトナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが回転可能に配設されている。

そして、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図３の矢印Ｂ、Ｃ方向）に搬送され、仕切壁２０ａの両端部に形成された現像剤通過路３０ａ、３０ｂを介して第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃ間を循環する。即ち、第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃ、現像剤通過路３０ａ、３０ｂによって現像容器２０内に現像剤の循環経路が形成されている。

現像容器２０は図２の左斜め上方に延在しており、現像容器２０内において第１攪拌スクリュー２１ａの上方には磁気ローラ２２が配置され、磁気ローラ２２の左斜め上方には現像ローラ２３が対向配置されている。そして、現像ローラ２３は現像容器２０の開口側（図２の左側）において感光体ドラム１ａに対向しており、磁気ローラ２２及び現像ローラ２３はそれぞれの回転軸周りに関して図中時計回りに回転する。

第２攪拌室２０ｃには第２攪拌スクリュー２１ｂと対面してトナー濃度センサ３１が配置されており、トナー補給口２０ｄの近傍にはトナーコンテナ４ａ（図１参照）からトナーを所定の速度で補給するためのトナー補給モータ２７が配設されている。図３に示すように、トナー補給口２０ｄは平面的に見て第２攪拌室２０ｃの端部に配置されている。

トナー濃度センサ３１としては、現像容器２０内におけるトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサが用いられる。ここで、トナー濃度とは現像剤中の磁性キャリアに対するトナーの比率（Ｔ／Ｃ）のことであり、本実施形態においては、トナー濃度センサ３１により現像剤の透磁率を検出し、その検出結果に相当する電圧値を後述する制御部９０（図５参照）に出力するよう構成されており、制御部９０によってトナー濃度センサ３１の出力値からトナー濃度が決定されるようになっている。制御部９０は、決定されたトナー濃度に応じてトナー補給モータ２７に制御信号を送信し、トナー補給口２０ｄから現像容器２０内に所定量のトナーを補給する。

センサ出力値はトナー濃度に応じて変化し、トナー濃度が高くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が高くなり、磁気を通さないトナーの割合が増加するため出力値が低くなる。一方、トナー濃度が低くなるほどキャリアに対するトナーの比率が低くなり、磁気を通すキャリアの割合が増加するため出力値が高くなる。

磁気ローラ２２は、非磁性の回転スリーブ２２ａと、回転スリーブに内包される複数の磁極（ここでは５極）を有する固定マグネットローラ体２２ｂで構成されている。本実施形態では、固定マグネットローラ体２２ｂの磁極は、主極３５、規制極（穂切り用磁極）３６、搬送極３７、剥離極３８、及び汲上極３９の５極構成である。

現像ローラ２３は、円筒状の現像スリーブ２３ａと、現像スリーブ２３ａ内に固定された現像ローラ側磁極２３ｂで構成されており、磁気ローラ２２と現像ローラ２３とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。現像ローラ側磁極２３ｂは、固定マグネットローラ体２２ｂの対向する磁極（主極）３５と異極性である。

また、現像容器２０には穂切りブレード２５が磁気ローラ２２の長手方向（図２の紙面表裏方向）に沿って取り付けられており、穂切りブレード２５は、磁気ローラ２２の回転方向（図中時計回り）において、現像ローラ２３と磁気ローラ２２との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード２５の先端部と磁気ローラ２２表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。

現像ローラ２３には、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）が印加され、磁気ローラ２２には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）が印加されている。これらの直流電圧及び交流電圧は、現像バイアス電源４３からバイアス制御回路４１（いずれも図５参照）を経由して現像ローラ２３及び磁気ローラ２２に印加される。制御部９０は、バイアス制御回路４１に制御信号を送信して現像バイアス電源４３から印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）及びＶｍａｇ（ＤＣ）、Ｖｍａｇ（ＡＣ）を制御する。

前述のように、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内を循環してトナーを帯電させ、第１攪拌スクリュー２１ａによって現像剤が磁気ローラ２２に搬送される。そして、磁気ローラ２２上に磁気ブラシ（図示せず）を形成し、磁気ローラ２２上の磁気ブラシは穂切りブレード２５によって層厚規制された後、磁気ローラ２２と現像ローラ２３との対向部分に搬送され、磁気ローラ２２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラ２３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラ２３上にトナー薄層を形成する。

現像ローラ２３上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラ２２と現像ローラ２３との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラ２３上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。

図４は、現像ローラ２３及び磁気ローラ２２に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図４（ａ）に示すように、現像ローラ２３には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ１である矩形波のＶｓｌｖ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｓｌｖ（実線）が印加される。また、磁気ローラ２２には、Ｖｍａｇ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ２であり、且つＶｓｌｖ（ＡＣ）と位相の異なる矩形波のＶｍａｇ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｍａｇ（破線）が印加される。

従って、磁気ローラ２２及び現像ローラ２３間に印加される電圧は、図４（ｂ）に示すようなＶｐｐ（ｍａｘ）とＶｐｐ（ｍｉｎ）を有する合成波形Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖとなる。なお、Ｖｍａｇ（ＡＣ）はＶｓｌｖ（ＡＣ）よりもＤｕｔｙ比が大きくなるように設定される。実際には図４で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。

磁気ブラシによって現像ローラ２３上に形成されたトナー薄層は、現像ローラ２３の回転によって感光体ドラム１ａ現像ローラ２３との対向部分に搬送される。現像ローラ２３にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、感光体ドラム１ａとの間の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。

現像に用いられずに残ったトナーは、再度現像ローラ２３と磁気ローラ２２との対向部分に搬送され、磁気ローラ２２上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは固定マグネットローラ体２２ｂの同極部分で磁気ローラ２２から引き剥がされた後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として磁気ローラ２２上に磁気ブラシを形成し、穂切りブレード２５へ搬送される。

次に、本発明の画像形成装置の制御経路について説明する。図５は、本発明の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、カラープリンタ１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、カラープリンタ１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

画像入力部４０は、カラープリンタ１００にパーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部４０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

バイアス制御回路４１は、帯電バイアス電源４２、現像バイアス電源４３、及び転写バイアス電源４４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させるものであり、これらの各電源はバイアス制御回路４１からの制御信号によって、帯電器２ａ〜２ｄ、磁気ローラ２２、現像ローラ２３、一次転写ローラ６ａ〜６ｄ、二次転写ローラ９に所定のバイアスを印加する。

メインモータ４５はギヤ列を介して感光体ドラム１ａ〜１ｄ、現像装置３ａ〜３ｄ、一次転写ローラ６ａ〜６ｄ、定着部１３、二次転写ローラ９、駆動ローラ１１、及び装置各部の搬送ローラ等に連結されており、制御部９０からの制御信号に基づいて装置各部を駆動させる。また、本発明においては、記録媒体の厚みや種類に応じて現像装置３ａ〜３ｄ及び定着部１３を含む装置各部の駆動速度を二段階に切り換え可能となっている。

操作部５０には、液晶表示部５１、ＬＥＤ５２が設けられており、液晶表示部５１及びＬＥＤ５２は、カラープリンタ１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したりするようになっている。カラープリンタ１００の各種設定はパーソナルコンピュータのプリンタドライバから行われる。

その他、操作部５０には、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、カラープリンタ１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンタ９５、カラープリンタ１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６、制御に必要な数値の演算処理を行う演算部９７を少なくとも備えている。また、制御部９０は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。

また、制御部９０は、カラープリンタ１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、露光装置５、中間転写ベルト８、二次転写ローラ９、定着部１３、トナー補給モータ２７、画像入力部４０、バイアス制御回路４１、メインモータ４５、操作部５０等が挙げられる。

ＲＯＭ９２には、カラープリンタ１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、カラープリンタ１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、カラープリンタ１００の制御途中で発生した必要なデータや、カラープリンタ１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（或いはＲＯＭ９２）には、トナー濃度センサ３１の出力値やメインモータ４５の駆動速度等のデータも格納されている。カウンタ９５は、印字枚数を積算してカウントする。

演算部９７は、トナー濃度センサ３１の出力値から現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度を算出して現像装置３ａ〜３ｄへのトナー補給量（トナー補給モータ２７の駆動時間）を決定する。決定されたトナー補給量はＣＰＵ９１に送信され、ＣＰＵ９１はトナー補給モータ２７に制御信号を送信して所定時間（或いは所定回転数）だけ駆動させる。また、ＣＰＵ９１はトナー補給後のトナー濃度センサ３１の出力値に基づいてトナーコンテナ４ａ〜４ｄの交換の要否を判定する。即ち、トナー補給後にトナー濃度センサ３１の出力値が低下しない場合はトナーコンテナ４ａ〜４ｄが空であると判断してコンテナの交換を促す通知を行う。

機外温度センサ６０は、装置外部の温度を常に検出するものであり、例えば図１に示すように、発熱部分の影響を受けにくいトナーコンテナ４ａ側方の吸気ダクト（図示せず）近辺に設置されるが、装置外部の温度を正確に検出可能な他の場所に設置することもできる。

本発明の画像形成装置では、上述したように、搬送される記録媒体の厚みや種類に応じて装置の駆動速度が二段階に切り換えられる。即ち、記録媒体が普通紙である場合は通常の駆動速度（以下、全速モードという）で画像形成処理が行われ、記録媒体が厚紙である場合は通常よりも低速（以下、減速モードという）で画像形成処理が行われる。これにより、厚紙を用いる場合に十分な定着時間を確保して画質を向上させることができる。

一方、上述したようにメインモータ４５を用いて定着部１３と共に現像装置３ａ〜３ｄの駆動を行う場合、全速モードから減速モードに切り換えられると攪拌スクリュー２１ａ、２１ｂの回転速度も低下するため、現像容器２０内の現像剤搬送速度が急激に変化する。その結果、現像容器２０内で現像剤の偏りが生じる。この現像剤の偏りは減速モードが所定時間継続すると解消されるが、全速モードから減速モードへの切り換え直後には現像剤の偏りによって画像濃度むらが発生する。

そこで、本発明においては、全速モードから減速モードへの切り換え時に、メインモータ４５を段階的に減速することとした。具体的には、全速モードにおける画像処理速度が２４０ｍｍ／ｓｅｃ、減速モードにおける画像処理速度が全速モード時の１／２速である１２０ｍｍ／ｓｅｃであるとき、２４０ｍｍ／ｓｅｃから１２０ｍｍ／ｓｅｃまで一気に減速せずに、２４０ｍｍ／ｓｅｃから１８０ｍｍ／ｓｅｃに、１８０ｍｍ／ｓｅｃから１２０ｍｍ／ｓｅｃへと、段階的に減速する。

このようにすれば、現像容器２０内の現像剤搬送速度が徐々に低下するため現像剤の偏りが生じず、画像濃度むらの発生を効果的に抑制することができる。

図６は、本発明の画像形成装置における現像装置の駆動制御手順の一例を示すフローチャートである。図１〜図５を参照しながら、図６のステップに沿って全速モードから減速モードへの切り換え手順について説明する。

パソコン等から制御部９０に印字命令が入力されると、ＣＰＵ９１からメインモータ４５に制御信号を送信し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、現像装置３ａ〜３ｄ、クリーニング部７ａ〜７ｄ、中間転写ベルト８等を駆動して全速モード（例えば２４０ｍｍ／ｓｅｃ）で印字動作を開始する（ステップＳ１）。

そして、全速モードでの印字中に記録紙が普通紙から厚紙に切り替わり、減速モード（全速モードの１／２速）が設定されたか否かを判断する（ステップＳ２）。減速モードが設定された場合は、ＣＰＵ９１からメインモータ４５に制御信号を送信して処理速度を全速モードの３／４速（ここでは１８０ｍｍ／ｓｅｃ）に減速し（ステップＳ３）、３／４速で所定時間駆動させる（ステップＳ４）。そして、所定時間経過後に処理速度を全速モードの１／２速（ここでは１２０ｍｍ／ｓｅｃ）に減速（ステップＳ５）して画像出力を行う（ステップＳ６）。

一方、ステップＳ２において記録紙の切り換えがなく、減速モードが設定されない場合は全速モードのまま画像出力を継続する（ステップＳ６）。そして、印字が終了したか否かが判断され（ステップＳ７）、印字が終了している場合は処理を終了する。印字が継続している場合はステップＳ２に戻り、以下同様の制御を行う（ステップＳ３〜Ｓ６）。

上記の制御により、全速モードから減速モードへの切り換え時に現像装置内の現像剤搬送速度が段階的に減速されるため、現像容器内の現像剤の偏りが抑制され、減速モードへの切り換え直後に濃度むらのない高画質な画像を形成することができる。

なお、図６の制御では、全速モードと減速モード（１／２速）に、中間速度（３／４速）を加えた３段階の減速制御としたが、４段階以上で減速しても良い。また、中間速度での駆動時間が長いほど現像剤の偏りは小さくなるが、減速モードに設定されるまでに長時間を要するため、画像濃度むらの発生と印字待ち時間とを考慮して適切な駆動時間を設定すれば良い。

図７は、本発明の画像形成装置に搭載される現像装置の他の構成例を示す平面断面図（図２におけるＡＡ′矢視断面図）である。図７の構成は、トナーと共に新たなキャリアが補給され、劣化したキャリアを含む余剰の現像剤を排出する方式の現像装置である。

現像容器２０には、トナーコンテナ４ａ〜４ｄ（図１参照）及びキャリアコンテナ（図示せず）からトナーと新たなキャリアとが補給される現像剤補給口２０ｅと、余剰の現像剤が排出される現像剤排出部２０ｆとが設けられている。また、現像容器２０内の現像剤の循環経路は図３と逆方向（矢印Ｂ′、Ｃ′方向）になっている。他の構成は図３と同様であるため説明を省略する。

現像剤補給口２０ｅから補給されたトナー及びキャリアは第２攪拌スクリュー２１ｂにより現像容器２０内の現像剤と攪拌、混合されながら第２攪拌室２０ｃ内を矢印Ｂ′方向に進み、現像剤通過路３０ｂを通過して第１攪拌室２０ｂ内に進入する。そして、第１攪拌スクリュー２１ａにより攪拌、混合されながら第１攪拌室２０ｂ内を矢印Ｃ′方向に進み、現像剤通過路３０ａを通過して再び第２攪拌室２０ｂ内に戻る循環経路を形成する。

また、現像剤の循環中に、余剰の現像剤（現像剤補給口２０ｅから補給された現像剤量に相当）が現像剤排出部２０ｆから現像容器２０の外部に排出される。この方式によれば、新たなキャリアがトナーと共に供給され、劣化したキャリアが余剰の現像剤として徐々に排出されるため、現像容器２０内のキャリアを入れ替えることができ、現像装置の長寿命化を図ることができる。

そして、図７に示した現像装置に図６の制御を組み合わせることで、現像容器２０内の現像剤の偏りを抑制できる。従って、濃度むらの発生を防止するとともに、現像剤排出部２０ｆからの排出量を一定量に規制して現像容器内の現像剤の帯電レベルを一定に維持することができる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明は図２に示したような磁気ローラ２２と現像ローラ２３を備えた現像装置に限定されるものではなく、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる種々の現像装置に適用可能である。

また、上記実施形態ではメインモータ４５を用いて感光体ドラム１ａ〜１ｄ、一次転写ローラ６ａ〜６ｄ、二次転写ローラ９、駆動ローラ１１、定着部１３、及び装置各部の搬送ローラ等と共に現像装置３ａ〜３ｄの駆動を行う構成としたが、現像装置３ａ〜３ｄを独立して駆動するための専用モータを設けても良い。

また、本発明は図１に示したタンデム式のカラープリンタに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、モノクロプリンタ、カラー複写機、ファクシミリ等、二成分現像方式を用いた種々の画像形成装置に適用可能である。

図２に示した現像装置が搭載された図１に示すような試験機において、図６のように全速モードから中間速度（全速モードの３／４速）を経て減速モード（全速モードの１／２速）へ切り換えた場合（本発明）と、全速モードから直接減速モードへ切り換えた場合（比較例）とで、濃度むらの発生について調査した。なお、試験は感光体ドラム１ａ及び現像装置３ａを含むシアンの画像形成部Ｐａにおいて、全速モード時のシステム速度（感光体ドラム周速）を２４０ｍｍ／ｓｅｃ、３００ｍｍ／ｓｅｃ、３３０ｍｍ／ｓｅｃ、４００ｍｍ／ｓｅｃ、及び４５０ｍｍ／ｓｅｃの５段階に設定して行った。

試験機の条件としては、ドラム表面電位は白地部電位（Ｖ０）を３００Ｖ、画像部電位（ＶＬ）を２０Ｖとした。また、現像ローラ及び磁気ローラの直径は２０ｍｍとし、現像ローラの周速比を感光体ドラムに対し１．５（感光体との対向面において順回転）、磁気ローラの周速比を現像ローラに対し１．５（現像ローラとの対向面においてカウンタ回転）とした。また、感光体ドラム−現像ローラ間ギャップを０．１５ｍｍ、磁気ローラ−現像ローラ間ギャップを０．３ｍｍとした。さらに、磁気ローラ内には磁気ローラと現像ローラとの最近接部から下流側に１０°の位置に主極が配置されるように固定マグネット体を固定し、主極の磁力をシステム速度３５枚／分のとき７０ｍＴ、５５枚／分のとき９０ｍＴとした。

現像剤としては、平均粒径６．８μｍ、比重１．２の正帯電トナーと、平均粒径３５μｍ、比重４．５のコーティングフェライトキャリアとから成る二成分現像剤を用い、キャリアに対するトナーの混合比率（Ｔ／Ｃ）を９重量％とした。

現像ローラへの電圧印加条件は、システム速度３５枚／分のときＶｓｌｖ（ＤＣ）＝５０Ｖ、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）のＶｐｐを１．５ｋＶ、周波数を３ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝３５％とした。また、磁気ローラへの電圧印加条件は、Ｖｍａｇ（ＤＣ）＝２５０Ｖ、Ｖｍａｇ（ＡＣ）のＶｐｐを１．４ｋＶ、周波数を３ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝６５％とした。

また、システム速度５５枚／分のときＶｓｌｖ（ＤＣ）＝７０Ｖ、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）のＶｐｐを１．５ｋＶ、周波数を３ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝３７％とした。また、磁気ローラへの電圧印加条件は、Ｖｍａｇ（ＤＣ）＝３００Ｖ、Ｖｍａｇ（ＡＣ）のＶｐｐを１．４ｋＶ、周波数を３ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝６５％とした。

評価方法としては、減速モードへ切り換えた直後に印字率２５％の全面ハーフトーン画像を印字し、濃度むらの発生を目視により観察し、濃度むらが確認できない場合を○、やや濃度むらがあるが実用上問題のない場合を△、濃度むらがあり、実用上問題のある場合を×とした。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、全速モードから中間速度を経て減速モードへ切り換えた本発明では、全速モード時のプロセス速度が２４０ｍｍ／ｓｅｃ、３００ｍｍ／ｓｅｃ、３３０ｍｍ／ｓｅｃ、４００ｍｍ／ｓｅｃ、及び４５０ｍｍ／ｓｅｃの全てにおいて濃度むらの発生は確認できなかった。これに対し、全速モードから直接減速モードへ切り換えた比較例では、２４０ｍｍ／ｓｅｃ、３００ｍｍ／ｓｅｃにおいては実用上問題のない範囲であったが濃度むらが発生した。また、３３０ｍｍ／ｓｅｃ、４００ｍｍ／ｓｅｃ、４５０ｍｍ／ｓｅｃにおいては濃度むらが顕著に発生した。

この結果より、全速モードから段階的に減速モードへ切り換える本発明では濃度むらが解消され、特に、全速モード時のプロセス速度が３３０ｍｍ／ｓｅｃ以上の高速機での濃度むらの抑制効果が高いことがわかった。なお、ここではシアンの画像形成部Ｐａを用いて試験を行ったが、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄにおいても同様の結果が得られることが確認されている。

なお、上記実施例は本発明の一構成例にすぎず、ドラム表面電位や現像ローラ及び磁気ローラへの電圧印加条件等は装置の仕様や使用環境に応じて適宜設定することができる。

本発明は、二成分現像剤を用いる現像装置の駆動制御に利用可能である。本発明の利用により、記録媒体の種類に応じてプロセス速度を全速モードから減速モードへ切り換えたとき、現像容器内の現像剤の偏りが生じず、減速モードへの切り換え直後における画像濃度むらの発生を効果的に抑制可能な画像形成装置を簡便且つ低コストで提供することができる。

また、現像装置として、トナーと共に新たなキャリアを供給し、劣化したキャリアを余剰分として排出する方式を採用した場合、全速モードから減速モードへ切り換え時に現像容器内の現像剤の偏りが生じず、現像剤排出部からの現像剤排出量を適正に維持することができる。

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム
３ａ〜３ｄ 現像装置
４ａ〜４ｄ トナーコンテナ
１３ 定着部
２０ 現像容器
２０ｅ 現像剤補給口
２０ｆ 現像剤排出部
２１ａ 第１攪拌スクリュー（攪拌搬送部材）
２１ｂ 第２攪拌スクリュー（攪拌搬送部材）
２２ 磁気ローラ（現像剤担持体）
２３ 現像ローラ
２５ 穂切りブレード
３１ トナー濃度センサ
４５ メインモータ（駆動手段）
９０ 制御部（制御手段）
１００ カラープリンタ

Claims (3)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、
   キャリアとトナーを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内に像担持体と対向するように配設された現像剤担持体と、該現像剤担持体と平行に配設され、前記現像容器内の現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と、を有し、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、
   該現像装置を含む装置各部を駆動する１つ以上の駆動手段と、
   該駆動手段を制御して装置各部の駆動速度を制御する制御手段と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記制御手段は、所定のプロセス速度で画像形成処理を行う全速モードと、該全速モードよりも遅いプロセス速度で画像形成処理を行う減速モードのいずれかを選択するとともに、全速モードの実行中に減速モードが選択されたときは前記駆動手段の駆動速度を段階的に減速することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像容器には、キャリアとトナーを含む新しい二成分現像剤が補給される現像剤補給部と、余剰の現像剤が排出される現像剤排出部とが設けられることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記全速モードにおけるプロセス速度が３３０ｍｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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