JP2015232587A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成としつつトナー飛散を防止すること。
【解決手段】像担持体と、トナーを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部の現像剤を担持し前記像担持体に形成される静電潜像に対して前記現像剤を供給する現像剤担持体と、前記現像剤収容部にトナーを補給するトナー補給部と、少なくとも画像形成中において、前記現像剤担持体に対して交流電圧または直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加する電源と、トナー消費量をカウントするカウント部と、装置内部の温度を検知する温度検知部と、を備えた画像形成装置において、前記現像剤担持体に対して直流電圧のみを印加して前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを吐き出す飛散トナー吐き出し制御モードを、前記カウント部及び前記温度検知部の温度情報に基づいて、実行可能な制御部を有することを特徴とする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、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を備えた、電子写真複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置に関する。

二成分現像方式の現像装置においては、現像剤担持体である現像スリーブを用いた磁気ブラシ現像方法が一般的である。この現像方法は、白黒デジタル複写機や高画質を要求されるフルカラー複写機を中心に多くの製品で用いられる。

感光体ドラムの静電潜像を効率よく現像するため、二成分現像剤は、磁性体の粉末、例えばフェライト等である磁性キャリアと、樹脂中に顔料を分散させたトナーと、を含む。この二成分現像剤を撹拌混合し、互いの摩擦による摩擦帯電によって、トナーに電荷を保有させる。

二成分現像剤を現像スリーブに保持させた状態で、現像スリーブ上の二成分現像剤を、現像剤容器から感光体ドラムに対向する現像領域まで搬送させる。この現像領域で磁界の作用により、現像剤を穂立ちさせ磁性ブラシを構成する。そして、磁性ブラシを感光体ドラム表面に摺擦させる。これにより、現像剤によって、感光体ドラム上に形成された静電潜像が現像される。

上記のような現像装置を使用する画像形成装置においては、飛散トナーによる機内汚染が問題となる。つまり、感光体ドラムと現像スリーブとの間の現像領域で現像剤が飛翔する。この時、トナーが空中に浮遊して飛散トナーとなる。ここで、現像装置と感光体ドラムとの間に存在する上下の隙間から、飛散トナーが現像装置外部へ漏れ出してしまう。

現像器の上下部には、ＬＥＤや光学系等、或いは、転写ユニットや搬送経路等、が配置されている場合が多い。このため、各種部材の動作不良や劣化や出力画像上のトナー汚れ等が生じる。

従来、現像スリーブの回転方向下流側のトナー飛散を防止する技術として、飛散トナー防止バイアスを印加する技術がある（特許文献１）。これは、現像容器内から飛散するトナーを防止するため、飛散防止電極を配置している。さらに、前記飛散防止電極の配置する場所を、現像スリーブに対して鉛直方向上方、かつ現像スリーブの回転中心と頂点との２点を通る直線よりも現像スリーブの回転方向の下流にするという方法もある。

また、特許文献２では、現像器下部へのトナー飛散防止技術として、飛散トナー回収用のローラを設ける技術が提案されている。特許文献２によると、感光体と現像スリーブとが接触する位置の現像スリーブ回転方向下流側に回収ローラが近接して配置される。

回収ローラにはバイアス電圧が印加されており、現像スリーブと逆方向に回転する。現像領域から飛散したトナーはその下方の回収ローラ上に堆積あるいは吸着する。回収ローラに堆積したトナーは、回収ローラの回転駆動によって搬送され、スクレーパによって掻き取られ、現像容器内に回収される。このようにして、現像スリーブより飛散したトナーが現像容器外部へ漏れることを防ぐ。

特開２０１０−２３１０１７ 特開２０００−１１２２３７

しかしながら、特許文献１のような飛散防止バイアス電極を備えた現像装置においては、飛散防止バイアス印加のための電極を現像容器内に配置する必要がある。また、飛散防止バイアスを印加するための高圧基板（或いは高圧整流化基盤）を配置する。特許文献２では、回収ローラを配設する必要がある。このように、トナー飛散防止のための特別な装置を現像器に配置すると、場所をとり、費用もかかる。従って、現像器のコストアップや大型化という課題が生じる。

本発明の目的は、安価な構成としつつトナー飛散を防止することである。

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、像担持体と、トナーを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部の現像剤を担持し前記像担持体に形成される静電潜像に対して前記現像剤を供給する現像剤担持体と、前記現像剤収容部にトナーを補給するトナー補給部と、少なくとも画像形成中において、前記現像剤担持体に対して交流電圧または直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加する電源と、トナー消費量をカウントするカウント部と、装置内部の温度を検知する温度検知部と、を備えた画像形成装置において、前記現像剤担持体に対して直流電圧のみを印加して前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを吐き出す飛散トナー吐き出し制御モードを、前記カウント部及び前記温度検知部の温度情報に基づいて、実行可能な制御部を有することを特徴とする。

上記構成によれば、安価な構成としつつトナー飛散を良好に防止することができる。

画像形成装置の概略図。 画像形成装置の感光体ドラム周りの概略図。 画像処理ユニットのシステム構成を示すブロック図。 現像器の概略断面図。 現像器の概略長手図。 温度センサの制御ブロック図。 トナー飛散の印字率への依存性を示す図表。 印字率が１％と５％のトナー飛散の粒径分布を表わすグラフ。 第１実施形態のトナー飛散閾値ビデオカウントを示す図表。 第１実施形態の飛散トナー吐き出し制御に至るまでのフローチャート。 第１実施形態の飛散トナー吐き出し制御のフローチャート。 第１実施形態の飛散トナー吐き出し制御で吐き出されるトナーの粒径分布を示す図。 第１実施形態の飛散トナー吐き出し制御を説明する図表。 第１実施形態の飛散トナー吐き出し動作の制御ブロック図。 第２実施形態のトナー吐出制御のフローチャート。 第２実施形態の各色のトナー劣化の進行の閾値を示す図表。 第２実施形態の各色のトナー凝集塊による飛散の進行の温度依存性の閾値を示す図表。 第２実施形態の連続画像形成時の現像剤の温度上昇の様子を示すグラフ。 第２実施形態のトナー吐き出し動作の制御ブロック図。

〔第１実施形態〕
第１実施形態の画像形成装置について詳しく説明する。まず、画像形成装置の全体の概要を説明した後、特徴となる飛散トナー吐き出し制御モードについて説明する。

＜本発明を適用できる画像形成装置の概要＞
図１は画像形成装置の概略図である。以下の説明において、各画像形成ステーションは、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫ、の各色のトナー像を形成する。各画像形成ステーション及びその周辺の装置の構成は同様であるため、以下の説明において、適宜、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの添え字を省略する。

図１に示すように、本発明を適用できる画像形成装置１００の画像形成部は、４つの画像形成ステーションを有する。各画像ステーションは、それぞれ像担持体としての感光体ドラム１０１（１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ）を有する。

各画像形成ステーションの上方には、中間転写装置１２０が配置される。中間転写装置１２０は、中間転写ベルト１２１（中間転写体）が、ローラ１２２、ローラ１２３、ローラ１２４に張設されて矢印方向に走行するように、構成される。

画像形成にあたり、まず、感光体ドラム１０１の表面を、接触式帯電の帯電ローラ方式の一次帯電装置１０２（１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ）によって帯電する。次に、感光体ドラム１０１表面を、不図示のレーザドライバによって露光装置により照射されるレーザ１０３（１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋ）によって露光する。これにより、感光体ドラム１０１上に静電潜像が形成される。

この静電潜像を現像器１０４（１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ）によって現像する。これにより、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。

各画像形成ステーションで形成されたトナー像は、一次転写ローラ１０５（１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋ：一次転写部材）による転写バイアスによって、ポリイミド系樹脂からなる中間転写ベルト１２１上に転写され重ね合わせられる。

中間転写ベルト１２１上に形成された４色のトナー像は、ローラ１２４と対向して配置された二次転写ローラ１２５（二次転写部材）によって、記録材Ｐに転写される。記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト１２１に残った残トナーは、ベルトクリーナー１１４によって除去される。

トナー像が転写された記録材Ｐは、加圧ローラ１３１、加熱ローラ１３２を備えた定着装置１３０によって、加圧／加熱され、永久画像を得る。また、一次転写後に感光体ドラム１０１上に残った一次転写残トナーは、クリーニングブレード接触式のドラムクリーナー１０９（１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｋ）により除去され、次の画像形成に備える。

＜画像形成装置の感光体ドラム周りの構成＞
図２は画像形成装置の感光体ドラム周りの概略図である。図２を用いて、感光体ドラム１０１周りの構成を詳しく説明する。

図２示すように、画像形成ステーションは、感光体ドラム１０１の周りに、一次帯電装置１０２、レーザ１０３が照射されるスペース、現像器１０４、ドラムクリーナー１０９を有する。また、中間転写ベルト１２１を介して、一次転写ローラ１０５を有する。

画像形成動作においては、まず、回転自在に設けられた感光体ドラム１０１を、接触式帯電である帯電ローラ方式の一次帯電装置１０２によって一様に帯電する。次に、感光体ドラム１０１の表面を、レーザ１０３によって露光する。これにより、感光体ドラム１０１上に静電潜像が形成される。前記静電潜像を現像器１０４で可視像化する。そして、可視像を一次転写ローラ１０５により、中間転写ベルト１２１上に一次転写する。

また、一次転写後の感光体ドラム１０１上の転写残トナーは、クリーニングブレード接触式のドラムクリーナー１０９により除去される。また、前露光ランプ１１０により、感光体ドラム１０１上の電位が消去され、感光体ドラム１０１再び画像形成に供される。

＜画像処理の概要＞
次に、本実施形態の画像形成装置１００における画像処理ユニットのシステム構成を示す。図３は画像処理ユニットのシステム構成を示すブロック図である。

図３に示すように、外部入力インタフェース２００（外部入力Ｉ／Ｆ）から、カラー画像データが入力される。カラー画像データは、必要に応じて原稿スキャナ、コンピュータ（情報処理装置）等の不図示の外部装置から、ＲＧＢ画像データとして入力される。

ＬＯＧ変換部２０１は、ＲＯＭ２１０に格納されているデータ等により構成されるルックアップテーブル（ＬＵＴ）に基づいて入力されたＲＧＢ画像データの輝度データをＣＭＹの濃度データ（ＣＭＹ画像データ）に変換する。

マスキング・ＵＣＲ部２０２は、ＣＭＹ画像データから黒（Ｋ）成分データを抽出し、記録色材の色濁りを補正すべく、ＣＭＫＹ画像データにマトリクス演算を施す。

ＬＵＴ部２０３（ルックアップテーブル部）は、画像データをプリンタ部の理想的な階調特性に合わせるためにガンマルックアップテーブル（γルックアップテーブル）を用いて入力されたＣＭＹＫ画像データの各色毎に濃度補正を施す。なお、γルックアップテーブルはＲＡＭ２１１上に展開されたデータに基づいて作成され、そのテーブル内容はＣＰＵ２０６によって設定される。

パルス幅変調部２０４は、ＬＵＴ部２０３から入力された画像データ（画像信号）のレベルに対応するパルス幅のパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいてレーザドライバ２０５がレーザ１０３の発光素子を駆動し、感光体ドラム１０１を照射することで静電潜像が形成される。

ビデオ信号カウント部２０７（カウント部）は、ＬＵＴ部２０３に入力された画像データの６００ｄｐｉにおける１画素毎のレベル（０〜２５５レベル）を画像一面分積算する。この画像データ積算値を、ビデオカウント値と呼ぶ。このビデオカウント値は出力画像が全面すべて２５５レベルだった場合に最大値１０２３となる。なお、回路の構成上制限があるときは、ビデオ信号カウント部２０７のかわりにレーザ信号カウント部２０８を用いて、レーザドライバ２０５からの画像信号を同様に計算する。これにより、ビデオカウント値を求めることができる。

プリンタ制御部２０９（制御部）は、ビデオ信号カウント部２０７やレーザ信号カウント部２０８から得た情報を基に画像形成装置１００の各部を制御する。

＜現像器の構成＞
さらに、現像器１０４について詳しく説明する。図４は現像器の概略断面図である。図５は現像器の概略長手図である。

図４及び図５に示すように、現像器１０４は、現像容器２０（現像剤収容部）を備え、現像容器２０内に現像剤としてトナーとキャリアを含む二成分現像剤が収容される。現像容器２０内に、現像スリーブ２４（現像剤担持体）と、現像スリーブ２４上に担持された現像剤の穂を規制する規制ブレード２５（穂切部材）とを有する。

現像容器２０の内部は、その略中央部が本稿紙面に垂直方向に延在する隔壁２３によって現像室２１ａと撹拌室２１ｂに水平方向の左右に区画される。現像剤は現像室２１ａ及び撹拌室２１ｂに収容される。

現像室２１ａ及び撹拌室２１ｂには、現像剤撹拌・搬送手段としての搬送部材である第一撹拌スクリュー２２ａ及び第二撹拌スクリュー２２ｂが、それぞれ配置される。

第一撹拌スクリュー２２ａは、現像室２１ａの底部に現像スリーブ２４の軸方向に沿ってほぼ平行に配置される。第一撹拌スクリュー２２ａが回転することで、現像室２１ａ内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。

第二撹拌スクリュー２２ｂは、撹拌室２１ｂ内の底部に第一撹拌スクリュー２２ａとほぼ平行に配置され、撹拌室２１ｂ内の現像剤を第一撹拌スクリュー２２ａとは反対方向に搬送する。

このように、第一撹拌スクリュー２２ａ及び第二撹拌スクリュー２２ｂの回転による搬送によって、現像剤は、隔壁２３の両端部に形成される連通部２６及び連通部２７（図５参照）を通じて、現像室２１ａと撹拌室２１ｂとの間を循環する。なお、連通部２６には温度センサ４Ｔ（温度検知部）が配置される。温度センサ４Ｔの詳細は後述する。

現像室２１ａと撹拌室２１ｂは水平方向の左右に配置されるが、現像室２１ａと撹拌室２１ｂが上下に配置された現像器（現像装置）、或いは、その他の形態の現像器においても、本発明は適用可能である。

現像容器２０の感光体ドラム１０１に対向した現像領域Ａ１（図４参照）に相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ２４が感光体ドラム方向に一部露出するように回転可能に配設される。

本実施形態では、現像スリーブ２４の直径は２０ｍｍ、感光体ドラム１０１の直径は３０ｍｍ、現像スリーブ２４と感光体ドラム１０１との最近接領域を約３００μｍの距離とする。この構成によって、現像領域Ａ１に搬送した現像剤を感光体ドラム１０１と接触させた状態で、現像が行なえるように設定されている。なお、この現像スリーブ２４は、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成され、その内部には磁界手段であるマグネットローラ２４ｍが非回転状態で設置される。

＜現像器の動作＞
上記構成にて、現像スリーブ２４は、現像時に図４に示す矢印方向（反時計方向）に回転し、規制ブレード２５による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された二成分現像剤を担持する。現像スリーブ２４は、層厚が規制された現像剤を感光体ドラム１０１と対向した現像領域Ａ１に搬送し、感光体ドラム１０１の画像部に形成された静電潜像に現像剤を供給することで現像する。

この時、現像効率（静電潜像へのトナーの付与率）を向上させるため、画像形成中の現像スリーブ２４には、電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。本実施形態では、−５００Ｖの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１８００Ｖ、周波数ｆが１２ｋＨｚの交流電圧とした。しかし、直流電圧値、交流電圧波形はこれに限るものではない。

一般に、二成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にカブリが発生し易くなる。このため、現像スリーブ２４に印加する直流電圧と感光体ドラム１０１の帯電電位（即ち白地部電位）との間に電位差を設ける。これにより、カブリを防止する。

規制ブレード２５は、現像スリーブ２４の長手方向軸線に沿って延在した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材で構成される。また、規制ブレード２５は、感光体ドラム１０１よりも現像スリーブ回転方向上流側に配設されている。そして、この規制ブレード２５の先端部と現像スリーブ２４との間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域Ａ１へと送られる。

なお、規制ブレード２５と現像スリーブ２４の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ２４上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像領域へ搬送される現像剤量が調整される。本実施形態においては、規制ブレード２５によって、現像スリーブ２４上の単位面積当りの現像剤コート量を３０ｍｇ／ｃｍ²に規制している。

なお、規制ブレード２５と現像スリーブ２４は、間隙を２００〜１０００μｍ、好ましくは３００〜７００μｍに設定される。本実施形態では５００μｍに設定した。

また、現像領域Ａ１において、現像スリーブ２４は、感光体ドラム１０１の移動方向と順方向で移動し、周速比は、感光体ドラムに対して１．８０倍で移動している。この周速比に関しては、０〜３．０倍の間で設定され、好ましくは、０．５〜２．０倍の間に設定されれば、何倍でも構わない。移動速度比は、大きくなればなるほど現像効率はアップするが、あまり大きすぎると、トナー飛散、現像剤劣化等の問題点が発生するので、上記の範囲内で設定することが好ましい。

＜温度センサ＞
温度センサ４Ｔについて詳しく説明する。図４及び図５に示すように、温度センサ４Ｔは、現像容器２０内の連通部２６に配置される。温度センサ４Ｔの現像容器２０内における配置場所は、必ずしも限定されるものではないが、検知精度向上のため、現像剤にセンサ面が埋まる位置が望ましい。

図６は温度センサの制御ブロック図である。図６に示すように、温度センサ４Ｔは、センシング素子である静電容量ポリマー１００１（湿度検知デバイス）と、バンドギャップ温度センサ１００２を実装する。いずれも、１４ビットのＡ／Ｄコンバータ１００３にカップリングされ、デジタルインターフェース１００４を通じてシリアル出力を行う仕様のＣＭＯＳデバイスである。

バンドギャップ温度センサ１００２は、温度に対して線形に抵抗値が変化するサーミスタを用いることで、サーミスタの抵抗値から温度を算出する。

また、静電容量ポリマー１００１は、誘電体としてポリマーを挿入したコンデンサである。湿度に応じてポリマーに吸着する水分量が変化する結果、コンデンサの静電容量が湿度に対して線形に変化する。静電容量ポリマー１００１はその特性を利用して、静電容量を湿度に変換することで湿度を算出する。

なお、上述のように、本実施形態に用いた温度センサ４Ｔは、温度と湿度の両方を検知できるものである。しかしながらこれに限るものではなく、場合に応じて、温度の検知結果のみ検知できるセンサでもよい。

＜現像装置の現像剤の補給方法＞
次に、本実施形態における現像剤の補給方法について図３及び図４を用いて説明する。現像器１０４の上部には、トナーとキャリアを混合した補給用二成分現像剤を収容するホッパー３１（トナー補給部）が配置される。補給用二成分現像剤のうち、トナーと補給用現像剤は合計で１００％〜８０％含有されている。

ホッパー３１は、下部にスクリュー状の補給部材、即ち、補給スクリュー３２を備える。補給スクリュー３２の一端が現像器１０４の後端部に設けられた現像剤補給口３０の位置まで延びている。

画像形成によって消費された分のトナーは、補給スクリュー３２の回転力と、現像剤の重力によって、ホッパー３１から現像剤補給口３０を通過して、現像容器２０内に補給される。ホッパー３１から現像器１０４に補給される補給現像剤の量は、補給スクリュー３２の回転数によっておおよそ定められる。この回転数は画像データのビデオカウント値や、現像容器２０内に設置された不図示のトナー濃度検知手段の検知結果等に基づいて、不図示のトナー補給量制御部によって定められる。

＜現像装置の現像剤の概要＞
ここでさらに本実施形態の現像器１０４の現像容器２０に収容されているトナーとキャリアからなる二成分現像剤について詳しく説明する。本実施形態の現像剤は、ワックスを含有させた粉砕トナーである。

トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は４μｍ以上、１０μｍ以下が好ましい。より好ましくは８μｍ以下であることが好ましい。また、近年のトナーにおいては、定着性を良くするために低融点のトナーあるいは結着樹脂のガラス転移点Ｔｇが低い（例えばＴｇが７０℃以下）トナーが用いられることが多い。さらに定着後の分離性を良くするためにトナーにワックスを含有させている場合もある。

キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアは、重量平均粒径が２０〜６０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍであり、抵抗率が１０⁷Ωｃｍ以上、好ましくは１０⁸Ωｃｍ以上である。本実施形態では１０⁸Ωｃｍのものを用いた。

なお、本実施形態にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は、以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、電気抵抗式粒度分布測定装置を使用した。測定方法は以下に示す通りである。

即ち、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液の電解水溶液の１００〜１５０ｍｌ中に、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行なう。そして、上記のＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。

また、本実施形態にて用いられるキャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いた。片方の電極に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。

＜飛散トナー吐き出し制御モードの制御方法＞
ここから本実施形態の特徴的な部分である、飛散トナー吐き出し制御モードの動作の制御方法について詳しく説明する。

まず、上記構成の画像形成装置１００において、印字率の低い画像形成が連続した場合、現像容器２０内から感光体ドラム１０１へ移行するトナーの割合が少なくなる。すると、現像容器２０内のトナーは、第一撹拌スクリュー２２ａ及び第二撹拌スクリュー２２ｂによる撹拌を長時間受けることとなる。また、トナーは、規制ブレード２５を通過するときの摺擦を長時間受けることとなる。

トナーが撹拌や摺擦を受けると、トナーの外添剤が剥れたり、外添剤がトナー表面に埋め込まれたりして、外添剤がトナー表面から失われる。トナーの樹脂表面の露出が顕著になると、トナー同士の結着が強まる。この結果、トナー凝集塊が発生してしまう。特に、粉砕トナー系の場合には、外添剤を流動性付与の為に添加している場合が多いので、外添剤が無くなってしまうと、トナーの流動性が悪くなる。すると、凝集塊が発生し易くなる。

また、トナーの温度が高くなると、トナーの樹脂が柔らかくなっていき、より凝集し易くなってしまう。従って、実際の画像形成装置１００の温度は、４０℃〜６０℃程度の温度以上にならないように、ファンの風力等で制御することが望ましい。

上記のようにして発生した現像容器２０内に凝集塊が発生すると、凝集塊は、第一撹拌スクリュー２２ａによる跳ね上げを受ける。その後、凝集塊は、現像スリーブ２４に担持され、現像領域Ａ１に到達する。すると、通常のトナーと比較して、高い確率で飛散トナーとして、画像形成装置１００の機内に飛び出してしまう。

これは、次の理由による。つまり、凝集塊は通常のトナーと比較して体積が大きい。通常トナーの直径が６μｍ程度であるのに対して、凝集塊の直径は約２０〜３５μｍである。従って、凝集塊は、質量が大きくなる為、現像領域Ａ１に到達した際に、現像スリーブ２４の回転による遠心力を強く受ける。すると、通常のトナーと比較して飛散し易くなる。

そこで本実施形態では、プリンタ制御部２０９が次のような飛散トナー吐き出し制御を行うことにより、トナー凝集塊が機内に飛散することを防止する。具体的には、印字率の低い画像形成が連続した場合凝集塊が形成されるが、凝集塊が飛散する前に、選択的にトナーの凝集塊を感光体ドラム１０１上に吐き出す。感光体ドラム１０１上に吐き出された凝集塊は、ドラムクリーナー１０９によって回収される。プリンタ制御部２０９は、このような飛散トナー吐き出し制御モードを実行可能である。本実施形態では、所定の直流電圧の現像バイアスを現像スリーブ２４に印加することで、上記のトナー凝集塊を選択的に感光体ドラム１０１上に吐き出す制御を行う。

以下では、本実施形態において、まず画像の印字率によってトナー凝集塊の発生率が異なり、トナー飛散レベルが異なることを示す。さらにそこから、印字率に応じて飛散トナー吐き出し制御モードをどのように実行すれば良いか説明する。

＜画像の印字率に応じた、トナー凝集塊の発生と、トナー飛散量の関係＞
前述したように、感光体ドラム１０１へのトナー移行の割合が少なく、現像容器２０へのトナー補給が少ない場合（印字率が低い場合）トナー劣化が進行し、トナー凝集塊が発生してしまう。そこで本発明者らは以下のような実験を行った。即ち、ある一定環境（温度：２３℃／相対湿度：５０％）下に現像器１０４を設置し、ＹＭＣＫ各色の印字率を振って（０％〜５％まで）Ａ４サイズ用紙片面で連続画像形成を行う。そして、１００００枚の連続画像形成を実施した後の状態の現像器１０４でトナー飛散量の変化を調べた。

ここで、トナー飛散量の測定は、次のような方法で行う。すなわち、現像器１０４において、現像領域Ａ１を覆うように測定用の普通紙を巻き、現像スリーブ２４と第一撹拌スクリュー２２ａ及び第二撹拌スクリュー２２ｂとを、一定時間（１分間）空回転させる。そして、時間内に飛散して前記測定用の普通紙に付着したトナー量を光学顕微鏡で観察し、画像解析する。

図７はトナー飛散の印字率への依存性を示す図表である。図７では上述の実験結果をブラックの色についてのみ示している。図７において、「○」はトナー飛散量が所定の目標値以下であったことを示す。また、「×」は前記所定の目標値を超えていたことを示す。本実施形態における前記所定の目標値は３０００個／分、以下である。

また、図８は印字率が１％と５％のトナー飛散の粒径分布を表わすグラフである。図８では横軸に画像解析によって測定されたトナー粒径、縦軸にその粒径の個数をとった。図８のグラフによると、印字率が１％で耐久された現像剤の方が、トナー飛散量が多くなることがわかる。また、印字率が１％の方が５％よりも、飛散トナーの粒度分布が大粒径側にシフトしている。更に、印字率が１％では、２０〜３５μｍ程度のトナー凝集塊が発生していることが読み取れる。実際に飛散量測定用の普通紙に付着したトナーを光学顕微鏡で観察すると、凝集したトナーが多数見られた。

前記実験結果の図７及び図８より、印字率が低いほどトナー凝集塊が発生し易く、更に該トナー凝集塊が空回転によって飛散し易いことが分かった。言い換えると、本実施形態の画像形成装置１００において、ある一定以上の印字率（即ち、ある一定以上のビデオカウント）の画像形成を実行しないと、トナー凝集塊による飛散が悪化すると言うことである。

そこで本実施形態において、トナー凝集塊による飛散の悪化を発生させない為に、最低限必要なトナー消費量に相当するビデオカウントを「トナー飛散閾値ビデオカウントＶｔ」と定義する。これは前記の実験等により算出できる値である。ここで図９にて本実施形態の画像形成装置１００における各色のトナー飛散閾値ビデオカウントＶｔを図表に示す。

図９は第１実施形態のトナー飛散閾値ビデオカウントを示す図表である。なお、前記トナー飛散閾値ビデオカウントは、現像剤（トナー及びキャリア）の色や材質、現像装置の構成等に応じて異なるので適宜算出設定すれば良い。図９に示すトナー飛散閾値ビデオカウントＶｔの表の値に基づいて、飛散トナー吐き出し制御を行う。

ここで、トナー飛散閾値ビデオカウントＶｔの値は、装置の温度を検知し、当該検知温度に応じてＶｔを適宜設定することとすると好ましい。この場合、プリンタ制御部２０９が吐き出し制御を行う場合に基礎とする温度は、図４に示す温度センサ４Ｔの温度情報によるものである。しかしこれに限るものではなく、少なくとも画像形成装置１００の装置内部であればよく、図１に示す画像形成装置に設けられた温度センサ１００Ｔに基づいてもよい。本実施形態のトナー飛散閾値ビデオカウントＶｔの値は、図１７に示して後述するように高温になるほど吐き出し頻度が高くなるようにトナー飛散閾値ビデオカウントＶｔの値が設定されている。

＜飛散トナー吐き出し制御モードの制御方法＞
次に、飛散トナー吐き出し制御モードの制御方法、及び、動作条件について説明する。まず前提として、各色に対して飛散トナー吐き出し制御モードの制御思想は同様である。従って、以降のフローチャート図等で色についての記述を省略している場合があるが、その場合は各色で共通の制御を行なっていることに注意されたい。

本実施形態においては分かり易い例として１枚当たりの印字率がＹＭＣＫそれぞれの色に対してＹ＝５％、Ｍ＝５％、Ｃ＝５％、Ｋ＝１％の画像（以下では、「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」と称する）をＡ４サイズ用紙で連続画像形成した場合を考える。このときのトナー吐き出し制御は図１０に示すフローチャート図によって説明される。図１０は第１実施形態の飛散トナー吐き出し制御に至るまでのフローチャートである。

図１０に示すように、まず画像形成がスタートすると、ビデオ信号カウント部２０７が各色のビデオカウントＶ(Ｙ)、Ｖ(Ｍ)、Ｖ(Ｃ)、Ｖ(Ｋ)を算出する（ステップＳ１）。本実施形態においては、ある１色についてＡ４サイズ用紙片面の全面ベタ画像（印字率が１００％の画像）のビデオカウントは５１２とする。すると、「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」のビデオカウントは、Ｖ(Ｙ)＝２６、Ｖ(Ｍ)＝２６、Ｖ(Ｃ)＝２６、Ｖ(Ｋ)＝５である。ここでビデオカウントの算出において小数点以下は四捨五入する。

次に、前述した実験等で得られるトナー飛散閾値ビデオカウントＶｔの表（図９を参照）より、トナー飛散閾値ビデオカウントＶｔを算出する（ステップＳ２）。続けて、前述したビデオカウントＶとトナー飛散閾値ビデオカウントＶｔとの差、Ｖｔ−Ｖの正負を判断する（ステップＳ３）。

Ｖｔ−Ｖが負の場合（０も含む。以下同様）、印字率が高い。この場合、トナー凝集塊が発生せず凝集塊によるトナー飛散が進行しない状態である。このため、トナー飛散積算値Ｘに０を加算する（ステップＳ４）。ここでトナー飛散積算値Ｘとは、現在のトナー凝集塊によるトナー飛散状態を表す指標であり、Ｖｔ−Ｖによって算出されるビデオカウント値の積算値である。Ｖｔ−Ｖが負の場合、トナー飛散積算値Ｘは増加しない。なお、ステップＳ４において、トナー飛散積算値Ｘに０を加算するとしたが、これに限るものではなく、Ｖｔ−Ｖが負の場合に当該負の値を加算するものとしてもよい。

一方、Ｖｔ−Ｖが正の場合には、印字率が低い。この場合、トナー凝集塊が発生し凝集塊によるトナー飛散が進行してしまう状態である。このため、トナー飛散積算値Ｘに、（Ｖｔ−Ｖ）を加算する（ステップＳ５）。

次に、前記ステップによって画像形成枚数ごとに算出・更新されるトナー飛散積算値Ｘに対して、飛散トナー吐き出し実行閾値Ａとの差分（Ａ−Ｘ）を算出する（ステップＳ６）。ここで、飛散トナー吐き出し実行閾値Ａは任意に設定できる所定の値であり、飛散トナー吐き出し実行閾値Ａが小さい程、同じ印字率の連続画像形成に対しても飛散トナー吐き出し制御動作を実行する頻度が多くなる。

本実施形態においては、飛散トナー吐き出し実行閾値Ａを５１２に設定している。飛散トナー吐き出し実行閾値Ａの設定値が大きすぎると、飛散トナー吐き出し動作を実行するまでに、トナー凝集塊が機内に飛散してしまう時間が多くなる。このため、望ましくはＡ４〜Ａ３サイズ用紙片面の全面ベタ画像（印字率が１００％の画像）のビデオカウント値と同等程度が良い。また例えば現像容器２０内に保持できる現像剤の容量が多いほど、前記飛散トナー吐き出し実行閾値Ａを大きめに設定することができる。

最後に、前記ステップによって算出した、トナー飛散積算値Ｘと飛散トナー吐き出し実行閾値Ａとの差分（Ａ−Ｘ）の正負を判断する（ステップＳ７）。

ここで（Ａ−Ｘ）が正の場合は、飛散トナー吐き出しを今すぐ実行しなければならない程にトナー凝集塊の発生が進行している訳では無いと判断する。このため、続けて画像形成を実行する（ステップＳ８）。

一方、（Ａ−Ｘ）が負の場合には、トナー凝集塊の発生が十分に進行している為に、今すぐ飛散トナー吐き出しを実行する必要があると判断する。この場合、画像形成を中断して、飛散トナー吐き出し動作を実行する（ステップＳ９）。

ここで、飛散トナー吐き出し動作について図１１で説明する。図１１は第１実施形態の飛散トナー吐き出し制御のフローチャートである。ステップＳ７において（Ａ−Ｘ）が負の値の場合には、画像形成を中断して飛散トナー吐き出し動作を実行する（ステップ０９）。

図１１に示すように、飛散トナー吐き出し動作をスタートすると、まず一次転写バイアスに通常画像形成時とは逆極性の転写バイアスを印加する（ステップＳ１０１）。通常画像形成時とは逆極性の転写バイアスとは、感光体ドラム１０１上のトナー像と同極性の転写バイアスである。

次に、飛散トナー吐き出し実行閾値Ａのビデオカウントに相当するトナー量を感光体ドラム１０１に吐き出す（ステップＳ１０２）。前記トナー吐き出しの為の感光体ドラム上の静電潜像は、全面ベタ画像を２５５とするならばその１／２程度のハーフトーン静電潜像であることが望ましい。

また、さらに重要なポイントとして、本飛散トナー吐き出し動作中に現像スリーブ２４に印加される現像バイアスは直流電圧にする必要がある。これは、印字率が低い画像形成によって発生したトナー凝集塊は、現像スリーブに印加する現像バイアスの種類によって、感光体ドラム１０１上への現像のされ方が異なるからである。こうして、非画像形成時において、正規帯電トナーが現像スリーブ２４から感光体ドラム１０１に向かう力が作用するようにする。

図１２は第１実施形態の飛散トナー吐き出し制御で吐き出されるトナーの粒径分布を示す図である。図１２では、印字率が１％で１００００枚耐久した現像剤を、様々な現像バイアスで現像した場合の感光体ドラム１０１上へ現像されたトナーの粒径分布を表わす。図１２では、通常の画像形成よりも浅い静電潜像を直流電圧のみで現像した場合と、直流と交流電圧を重ねた通常時の現像バイアスで現像した場合のそれぞれを比較した。

図１２に示すように、直流電圧で通常画像形成よりも浅い静電潜像を現像した場合、２０〜３５μｍのトナー凝集塊を選択的に現像できる。このため、飛散トナー吐き出し動作中の現像バイアスは、通常画像形成時とは異なり、直流電圧のみとすることが好適である。

図１１に戻って、感光体ドラム１０１上に吐き出されたトナーは、一次転写バイアスがトナーと同極性である為に、中間転写ベルト１２１には転写されず、ドラムクリーナー１０９で回収される（ステップＳ１０３）。そして、トナー飛散積算値Ｘを０にリセットする（ステップＳ１０４）。

最後に、一次転写バイアスを通常画像形成時の極性のバイアスに戻し（ステップＳ１０５）、飛散トナー吐き出し動作を完了して通常の画像形成動作に復帰する。なお、本実施形態では、一次転写バイアスをトナーと同極性に印加したが、画像形成時と同様に、トナーと同極性に印加し、ベルトクリーナー１１４で回収する方式をとっても構わない。

ここで、以上で説明した飛散トナー吐き出し制御方法において、前述した「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」を１００００枚連続で画像形成した場合を具体的に考える。

「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」を１枚画像形成した場合に、本実施形態の飛散トナー吐き出し制御におけるトナー飛散積算値Ｘが各色でどのように算出されるかを図１３の図表に示す。図１３は第１実施形態の飛散トナー吐き出し制御を説明する図表である。

図１３の表にあるように「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」の画像形成においては、Ｙ（イエロー）とＭ（マゼンタ）とＣ（シアン）については常に印字率が十分に高い。このため、トナー飛散積算値Ｘは常に０である。一方、Ｋ（ブラック）については印字率が低い。このため、１枚当たりのトナー飛散積算値Ｘは＋５となる。即ち、連続画像形成中にブラックトナーのトナー凝集塊の発生が進行するということを意味する。

さらに具体的に説明する。「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」のＡ４サイズ用紙で連続１００００枚の画像形成を行った場合、１枚当たりのトナー飛散積算値Ｘが＋５である。このため、飛散トナー吐き出しが実行され、その頻度は、飛散トナー吐き出し実行閾値Ａが５１２であることから、５１２／５＝１０３枚（小数点以下切り上げ）毎である。

さらに、簡単な制御ブロック図を図１４に示す。図１４は第１実施形態の飛散トナー吐き出し動作の制御ブロック図である。図１４に示すように、ビデオカウントの結果の情報はＣＰＵに送られる。そして、ＣＰＵは、前記の図１０及び図１１のフローチャート図で説明した飛散トナー吐き出し制御に従って、画像形成部に飛散トナー吐き出し動作の実施を命令する。また、温度センサ４Ｔや温度センサ１００Ｔの結果もＣＰＵに送られると、より好ましい。

以上より、本実施形態では、「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」のＡ４サイズ用紙での連続１００００枚画像形成において、９７回程、画像形成を中断して飛散トナー吐き出しを実行する。また１回の飛散トナー吐き出し動作でビデオカウント５１２の１／１０に相当するトナー量を消費する。また、飛散トナー吐き出し制御モード時は、飛散の原因となるトナー凝集塊を選択敵に吐き出す為に、通常画像形成時とは異なる直流電圧を現像スリーブに印加する。上記の動作により、飛散量を抑制することが可能である。

〔第２実施形態〕
第２実施形態の画像形成装置１００について詳しく説明する。前述の第１実施形態においては、飛散トナー吐き出し制御を説明した。一方、実際の画像形成装置においては、印字率が低い場合に、通常の画像形成と同様の現像バイアスで、劣化したトナーを吐き出す劣化トナー吐き出し制御モードを備える場合もある。これは、画像品質の劣化を防止しつつ生産性の低下を最小限に抑える制御方法である。

具体的には、画像形成毎に使用されるトナー量を指標する値を算出し、設定された所定の閾値よりも小さい場合にその差分を積算して得られた値が所定値に達すると、劣化トナー吐き出し制御モードを実行する制御方法がある。上記の設定された所定の閾値とは、例えば、画像形成毎のビデオカウント値がある。

劣化トナー吐き出し制御モードによって、トナー劣化による画像品質の低下を防止することができる。画像品質の低下とは、具体的には、ガサツキや粒状性の悪化がある。そして、トナー消費量に対する閾値の設定と、劣化トナー吐き出し制御モードの実行の可否を判断する前記差分の積算値に対する閾値の設定とを適切に設定すれば、効果的に劣化トナー吐き出し制御モードを行うことができる。即ち、画像品質の劣化を防止しつつ生産性の低下を最小限に抑える制御が可能となる。

上記のような劣化トナー吐き出し制御モードを備えた画像形成装置においても、第１実施形態のような飛散トナー（凝集塊）吐き出し制御モードを備えていない場合には、トナー凝集塊が蓄積しトナー飛散が悪化する。そこで、第２実施形態では、上記のような劣化トナー吐き出し制御モードを備えた画像形成装置に、さらに飛散トナー吐き出し制御モードを重畳することで、飛散レベルを良化させる。

さらに、第２実施形態では現像剤のトナー凝集塊の発生度合いが、（１）現像スリーブの駆動時間と、（２）単位時間当たりのトナー消費量と、（３）そのときの現像剤の温度に依存することに着目し、飛散トナー吐き出し制御モードの動作方法を説明する。

＜トナー吐き出し制御モードの制御方法＞
まず前提として、トナー吐き出し制御モードの制御思想は、画像形成の色について異なるところはない。従って、以降のフローチャート図等で色についての記述を省略している場合は、トナー色の違いによらず、共通の制御を行なっていることを示す。また、第２実施形態を適用できる画像形成装置１００のハード構成や現像剤については、第１実施形態で説明したものと変わらない。

また、第２実施形態においても、説明を分かり易くする為に１枚当たりの印字率がＹＭＣＫそれぞれの色に対してＹ＝５％、Ｍ＝５％、Ｃ＝５％、Ｋ＝１％の「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」をＡ４サイズ用紙で連続画像形成した場合を考える。このときのトナー吐き出し制御モードは、図１５に示す。図１５は第２実施形態のトナー吐出制御のフローチャートである。

図１５に示すように、最初に、所定枚数Ｂ枚毎に、総スリーブ回転時間積算Ｓｔと総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌを算出する（ステップＳ２０１）。ここで、所定枚数Ｂは、本実施形態の画像形成装置１００において任意に決められる値であり、望ましくは１００枚程度が良い。

総スリーブ回転時間積算Ｓｔとは、画像形成が開始してから所定枚数Ｂ枚の画像形成が終了するまでのスリーブ回転時間の総積算である。Ｓｔには、紙間や前回転等で実施されるスリーブ回転時間も含まれる。

総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌとは、画像形成が開始してから所定枚数Ｂ枚の画像形成が終了するまでの総トナー消費量を指標する値である。総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌには、図３に記載のビデオ信号カウント部２０７より算出される通常の原稿の画像形成によるビデオカウントも含まれる。また、感光体ドラム１０１の非画像部に形成される濃度制御用パッチやトナー補給制御用パッチやレジずれ補正用パッチ等によって消費されたトナー量も含まれる。

ここで、前記の制御用パッチによるトナー消費量は、画像形成装置１００によって適宜設定すれば良い。例えば、本実施形態において濃度制御用パッチは面積２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形のパッチであり、トナー載り量はベタ画像の半分である。従って、濃度制御用パッチの１回分のビデオカウントは、５１２×（０．５）×（（２０×２０）／（２９７×２１０））＝２である。なお、この式での０．５は濃度分を示し、（２０×２０）／（２９７×２１０）は面積分を示す。

次に、前ステップによって算出された総スリーブ回転時間積算Ｓｔと総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌから単位駆動時間当たりのトナー消費量（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）を算出する（ステップＳ２０２）。これは即ち、トナー劣化の度合い、及び、トナー飛散の原因となるトナー凝集塊の発生度合いを表す値となる。ここで、トナー消費量の閾値として、画像品質の劣化の閾値Ｔａと、飛散の悪化の閾値Ｔｂを定義する。

まず、単位駆動時間当たりのトナー消費量の閾値Ｔａについて考える。閾値Ｔａは、トナー劣化の進行による画像品質の許容レベルを表す。閾値Ｔａの算出方法は次の通りである。

まず、一定環境下に現像器１０４を設置し、各色の印字率を振って（０％〜５％まで）、連続画像形成をＡ４サイズ用紙片面で１００００枚行う。次に、連続画像形成を実施する前後での画像品質の変化を調べる。つまり、印字率から通常画像形成のビデオカウントが分かり、通紙枚数から制御用パッチによるトナー消費量のビデオカウントも分かる。そして、これらの和を算出することで、総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌが算出できる。また、総スリーブ回転時間積算Ｓｔは計測できる。以上から、単位駆動時間当たりのトナー消費量（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）と画像品質の相関が確認できる。

閾値Ｔａの具体例を例示して説明する。図１６は第２実施形態の各色のトナー劣化の進行の閾値を示す図表である。閾値Ｔａは、本実施形態の画像形成装置１００における各色のトナー劣化が進行する単位駆動時間当たりのトナー消費量である。なお、閾値Ｔａは、現像剤（トナー及びキャリア）の色や材質、現像装置の構成等に応じて異なるので、適宜算出設定すれば良い。ただし閾値Ｔａの単位は「ビデオカウント／秒」である。

次に、単位駆動時間当たりのトナー消費量の閾値Ｔｂ（温度依存性をもつ）について考える。閾値Ｔｂは、トナー凝集塊の発生によるトナー飛散の悪化の許容レベルを表わす。閾値Ｔｂの算出方法は、次の通りである。

まず、様々な一定環境下に現像器１０４を設置し、その各々の一定環境下において、各色の印字率を振って（０％〜５％まで）連続画像形成をＡ４サイズ用紙片面で１００００枚行う。そして、連続画像形成を実施する前後での画像品質の変化を調べることで算出できる。

図１７は第２実施形態の各色のトナー凝集塊による飛散の進行の温度依存性の閾値を示す図表である。閾値Ｔｂは、本実施形態の画像形成装置１００における各色・各温度でのトナー凝集塊による飛散が進行する単位駆動時間当たりのトナー消費量の閾値である。なお、閾値Ｔｂは、現像剤（トナー及びキャリア）の色や材質、現像装置の構成等に応じて異なるので適宜算出設定すれば良い。ただし閾値Ｔｂの単位は「ビデオカウント／秒」である。

図１５のフローチャート図に戻る。所定枚数Ｂ枚の画像形成において、図１６の表から単位駆動時間当たりのトナー消費量の閾値Ｔａ読み込む（ステップＳ２０３）。そして、所定枚数Ｂ枚の画像形成の前後における温度センサ４Ｔの検知結果Ｔ１（前）とＴ２（後）の平均値の温度における閾値Ｔｂを図１７の表から算出する（ステップＳ２０４）。次に、前述した単位駆動時間当たりのトナー消費量（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）と、閾値Ｔａとの差、即ち、Ｔａ−（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）の正負を判断する（ステップＳ２０５）。

ステップＳ２０５において、Ｔａ−（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）が０または負の場合は、単位駆動時間当たりのトナー消費量が十分に多く、画像品質の劣化が進行していないことを表す。そこで次のステップとして、トナー凝集塊による飛散の進行レベルを判断する為に、Ｖａｌｌ／Ｓｔと、閾値Ｔｂとの差、即ち、Ｔｂ−（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）の正負を判断する（ステップＳ２０６）。

ステップＳ２０６において、Ｔｂ−（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）が０または負の場合には、単位駆動時間当たりのトナー消費量が十分に多く、トナー凝集塊によるトナー飛散が進行していないことが分かる。従って各種トナー吐き出し動作は実行せずに、通常の画像形成を継続する。

ステップＳ２０６において、Ｔｂ−（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）が正の場合には、単位駆動時間当たりのトナー消費量が少なく、トナー凝集塊によるトナー飛散が進行していることを表わす。そこで、Ｖａｌｌ−（Ｔｂ×Ｓｔ）で算出されるビデオカウントに相当するトナー量を、通常の画像形成時とは異なる直流電圧のみの現像バイアスで消費する、トナー吐き出し制御モードを実行する（ステップＳ２０７）。この後、総スリーブ回転時間積算Ｓｔと総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌを共に０にリセットし（ステップＳ２１１）、通常の画像形成を継続する。

ステップＳ２０５において、Ｔａ−（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）が正の場合は、単位駆動時間当たりのトナー消費量が少なく、画像品質の劣化が進行していることが分かる。次のステップとして、トナー凝集塊による飛散の進行レベルを判断する為に、Ｖａｌｌ／Ｓｔと、閾値Ｔｂとの差、即ち、Ｔｂ−（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）の正負を判断する（ステップＳ２０８）。

ステップＳ２０８において、Ｔｂ−（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）が０または負の場合には、単位駆動時間当たりのトナー消費量が十分に多く、トナー凝集塊によるトナー飛散が進行していないことが分かる。従って、画像品質を保つ為に、Ｖａｌｌ−（Ｔａ×Ｓｔ）で算出されるビデオカウントに相当するトナー量を、通常の直流と交流電圧を重畳した現像バイアスで消費する、劣化トナーの吐き出し動作のみを実行する（ステップＳ２０９）。その後、総スリーブ回転時間積算Ｓｔと総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌを共に０にリセットし（ステップＳ２１１）、通常の画像形成を継続する。

ステップＳ２０８において、Ｔｂ−（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）が正の場合には、単位駆動時間当たりのトナー消費量が少なく、トナー凝集塊によるトナー飛散までもが進行していることを表わす。この場合、画像品質を保つ為に、Ｖａｌｌ−（Ｔａ×Ｓｔ）で算出されるビデオカウントに相当するトナー量を、通常の直流と交流電圧を重畳した現像バイアスで消費する、劣化トナーの吐き出し動作を実行する。

これと共にＶａｌｌ−（Ｔｂ×Ｓｔ）で算出されるビデオカウントに相当するトナー量を、通常の画像形成時とは異なる直流電圧のみの現像バイアスで消費する、飛散トナー吐き出し制御モードも実行する（ステップＳ２１０）。その後、総スリーブ回転時間積算Ｓｔと総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌを共に０にリセットし（ステップＳ２１１）、通常の画像形成を継続する。

なお、トナーの吐き出し制御モードでの画像形成動作（転写バイアスの設定や、動作順番、等）は、第１実施形態の図１１で説明したものと略同等である。なお、図１１のリセットについての動作（図１１のステップＳ１０４〜ステップＳ１０５の動作）は、本実施形態では、ステップＳ２１１で行う。注意すべきは、吐き出しの条件によって、直流電圧の現像バイアス、直流と交流電圧を重畳した現像バイアス、その両方を順番に用いて吐き出す、等を使い分けることである。

以上で説明した図１５のフローチャートに則り、制御を行う。具体的には、室温：２３℃／相対湿度：５０％固定環境下に設置した本実施形態の画像形成装置１００において「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」をＡ４サイズ用紙で１００００枚、連続画像形成した場合のブラックについて考える。

このとき、温度センサ４Ｔによる現像剤温度の検知結果を図１８に示す。図１８は第２実施形態の連続画像形成時の現像剤の温度上昇の様子を示すグラフである。図１８において、横軸は耐久枚数で、縦軸は温度センサ４Ｔの検知結果である。

図１８のグラフから読み取れるように、画像形成装置１００の設置環境が一定（室温：２３℃／相対湿度：５０％）に保たれていても、温度センサ４Ｔの検知結果（即ち、現像剤の温度）は上昇していくことが分かる（ただし、４５℃付近で飽和する）。これは、現像器１０４は、現像スリーブ２４や搬送スクリューの回転による自己昇温や、画像形成装置１００内のその他のモーター等の自己昇温があるからである。このように、耐久が進むにつれて現像剤の温度が高くなるため、トナー凝集塊の発生が進行し、直流電圧の現像バイアスを用いたトナー吐き出し制御の頻度を上げる必要がある。または、トナーの吐き出し量を増やす必要がある。

図１５のフローチャートにおいて、所定枚数Ｂ＝１００枚とすると、本実施形態において、所定枚数Ｂ＝１００枚での総スリーブ回転時間積算Ｓｔ＝２００秒である。

所定枚数Ｂ＝１００枚での総トナー消費量ビデオカウントＶａｌｌは、Ｖａｌｌ＝５２０となる。これは、画像１枚のビデオカウントが５であり、かつ連続画像形成中に１０枚毎に行われる濃度制御用パッチの１回分のビデオカウントが２であるからである。但し、本実施形態において補給制御用パッチとレジずれ補正用パッチはパッチ形成頻度が少なく、トナー消費量としては微量なので無視した。従って、単位駆動時間当たりのトナー消費量（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）＝２．６（小数点以下切り上げ）である。

ここで、算出した所定枚数Ｂ＝１００枚の画像形成中での単位駆動時間当たりのトナー消費量（Ｖａｌｌ／Ｓｔ）＝２．６と、図１６及び１７の図表で示した画像品質に関わる閾値Ｔａと、凝集塊によるトナー飛散に関わる閾値Ｔｂとを比較する。閾値Ｔａに対してはトナー消費量が少ないので、画像品質を保つ為のトナー吐き出しが、１００枚毎に必要となる。

一方、閾値Ｔｂに対しては、３５℃以下の温度ではトナー消費量の方が多いので、トナー吐き出しは実行しない。即ち２０００枚までは直流電圧の現像バイアスによる吐き出しは実行しない。しかしながら、２０００枚〜１００００枚の間では、機内温度が３５℃以上となり、閾値Ｔｂよりもトナー消費量が少なくなるので、直流電圧の現像バイアスによる吐き出しを実行する。また、本実施形態のトナー吐き出し制御は、図１９の制御ブロック図に従う。図１９は第２実施形態のトナー吐き出し動作の制御ブロック図である。

即ち、機内温度の上昇に応じて、直流電圧の現像バイアスを用いた、トナー凝集塊によるトナー飛散を抑制するトナー吐き出しの頻度・ダウンタイムが上昇するような画像形成装置となる。本実施形態で説明した上記のような制御によって、トナー凝集塊によるトナー飛散を適切に抑制することが可能である。

４Ｔ…温度センサ
２０…現像容器
２４…現像スリーブ
２４ｍ…マグネットローラ
１００…画像形成装置
１００Ｔ…温度センサ
１０１…感光体ドラム
１０４…現像器
２０６…ＣＰＵ
２０７…ビデオ信号カウント部
２０８…レーザ信号カウント部
２０９…プリンタ制御部

Claims (7)

1. 像担持体と、
   トナーを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、
   前記現像剤収容部の現像剤を担持し前記像担持体に形成される静電潜像に対して前記現像剤を供給する現像剤担持体と、
   前記現像剤収容部にトナーを補給するトナー補給部と、
   少なくとも画像形成中において、前記現像剤担持体に対して交流電圧または直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加する電源と、
   トナー消費量をカウントするカウント部と、
   装置内部の温度を検知する温度検知部と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記現像剤担持体に対して直流電圧のみを印加して前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを吐き出す飛散トナー吐き出し制御モードを、前記カウント部及び前記温度検知部の温度情報に基づいて、実行可能な制御部を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記像担持体の非画像部において、画像部と同様の電圧を前記現像剤担持体に印加することにより、前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを吐き出す、劣化トナー吐き出し制御モードを、前記カウント部及び前記温度検知部の温度情報に基づいて、実行可能であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、トナー消費量と前記現像剤担持体の駆動時間とを積算して、所定の画像形成枚数ごとに前記現像剤担持体の単位駆動時間当たりのトナー消費量が所定の閾値よりも低い場合には、前記劣化トナー吐き出し制御モードを行なうことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記温度検知部での検知温度が高いほど、前記劣化トナー吐き出し制御モードでの吐き出し量を増やすあるいは吐き出し頻度を増やすことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体の画像部においては、前記現像剤担持体に交流電圧または直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記トナーには結着樹脂が含有され、
   前記結着樹脂のガラス転移点Ｔｇが７０℃以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記トナーは、ワックスを含有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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