JP2017223816A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像装置内のトナー帯電量を安定化することによりトナー飛散やカブリ画像等の画質低下を効果的に抑制可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、現像装置と、トナー貯留部と、補給装置と、制御部と、を備える。現像装置は、トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、現像容器内に回転可能に支持され表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、現像容器内の現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と、を有する。補給装置は、トナー貯留部内に貯留されたトナーを現像装置内に補給する。制御部は、補給装置および現像装置の駆動を制御する。制御部は、補給装置により現像容器内にトナーが補給された場合、攪拌搬送部材を画像形成時と同方向に回転させる正回転動作と、正回転動作に続いて攪拌搬送部材を画像形成時と逆方向に回転させる逆回転動作と、を含むエージング動作を実行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に関し、特に、画像形成装置に搭載され、磁性キャリアとトナーとから成る二成分現像剤を使用する現像装置の駆動制御方法に関するものである。

従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、現像ローラー上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより像担持体（感光体）上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。

二成分現像方式においては、現像装置内でキャリアとトナーとが所定の割合で混合されており、キャリアに対するトナーの割合（トナー濃度）を一定に保つことで画像品質を維持するように設計されている。そのため、印字動作の繰り返しによりトナーが消費されていくと、トナーの消費に応じて新たなトナーが現像装置内に補給される。そして、現像装置内に設けられている攪拌部材によってキャリアと混合、攪拌されることによりトナーが帯電（チャージアップ）される。

ここで、補給されたトナーとキャリアとの混合が不十分であると、現像装置内のトナーの帯電量にばらつきが生じ、トナーの飛散やカブリ画像が発生して画像品質を低下させるという問題点があった。

そこで、補給されたトナーを適正な帯電量に帯電させる方法が提案されており、例えば特許文献１には、二成分現像剤を予め予備攪拌機構で攪拌した後に現像装置に補給する二成分現像方法が開示されている。また、特許文献２には、トナー補給量に応じて現像剤の攪拌速度を変化させる画像形成装置が開示されている。さらに、特許文献３には、現像ローラーの前回の停止時からの放置時間と環境湿度とに基づいて、現像ローラーを逆回転させて現像ローラー上の現像剤を回収した後に攪拌手段を回転動作させる駆動制御処理を行う現像装置が開示されている。

特開平１１−８４８３９号公報 特開２００４−１２６５２号公報 特開２０１１−５９１５３号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、現像装置とは別個に予備攪拌機構を設けるスペースが必要となり、コストも高くなる。また、特許文献２の方法では、現像剤の攪拌速度を大きくする必要があるため、攪拌部材を駆動するモーターの負荷が大きくなるとともに消費電力も大きくなる。さらに特許文献３の方法では、トナー飛散の発生し易い条件下では現像ローラー上のトナーを回収した後に攪拌手段を回転させることでトナー飛散の発生を抑制できるものの、現像装置内のトナーを帯電させるための攪拌手段の回転動作については従来と同様であった。

本発明は、二成分現像剤を用いる現像装置内のトナー帯電量を安定化することによりトナー飛散やカブリ画像等の画質低下を効果的に抑制可能な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の第１の構成は、現像装置と、トナー貯留部と、補給装置と、制御部と、を備えた画像形成装置である。現像装置は、トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、現像容器内に回転可能に支持され表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、現像容器内の現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と、を有する。トナー貯留部は、現像装置に補給するトナーを貯留する。補給装置は、トナー貯留部内のトナーを現像装置内に補給する。制御部は、補給装置および現像装置の駆動を制御する。制御部は、補給装置により現像容器内にトナーが補給された場合、攪拌搬送部材を画像形成時と同方向に回転させる正回転動作と、正回転動作に続いて攪拌搬送部材を画像形成時と逆方向に回転させる逆回転動作と、を含むエージング動作を実行する。

本発明の第１の構成によれば、現像装置内にトナーが補給されたときは、現像装置内の攪拌搬送部材を画像形成時と同方向に回転させる正回転動作と逆方向に回転させる逆回転動作とを含むエージング動作が実行されるため、補給トナーが現像剤担持体に到達するまでの搬送距離を長くすることができる。従って、トナーの帯電量を短時間で効率よく高めることができ、トナー飛散や濃度むら、カブリ画像の発生を効果的に抑制可能となる。

本発明の画像形成装置の一例であるカラープリンター１００の概略断面図 カラープリンター１００に搭載される現像装置３ａの構成を示す側面断面図 現像装置３ａの攪拌部の構成を示す平面断面図 カラープリンター１００の制御経路を示すブロック図 現像装置３ａの攪拌部の平面断面図であって、エージング動作による補給トナーの搬送経路を模式的に示す図 現像装置３ａの攪拌部の平面断面図であって、逆回転動作の前に補給トナーが第１攪拌室２０ｂに到達した状態を示す図 現像装置３ａの攪拌部の平面断面図であって、逆回転動作によって第２攪拌室２０ｃ内を逆方向に搬送された補給トナーが第１攪拌室２０ｂに到達した状態を示す図

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プリンター１００について示している。カラープリンター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。

これらの画像形成部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がそれぞれ配設されており、さらに図１において時計回り方向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。

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る。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、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間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。一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等はクリーニング部７ａ〜７ｄにより除去される。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、カラープリンター１００内の下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して転写紙Ｐが所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラー９と中間転写ベルト８のニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送される。トナー像が二次転写された転写紙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、定着ローラー対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、そのまま（或いは分岐部１４によって反転搬送路１８に振り分けられ、両面に画像が形成された後）排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

図２は、現像装置３ａの側面断面図であり、図３は、現像装置３ａの攪拌部の構成を示す平面断面図（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。また、図３では第１攪拌室２０ｂが見えるように、磁気ローラー２２の位置をずらして記載している。

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攪拌し、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Ｐ、Ｑ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部２０ｅ、２０ｆ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、現像剤通過部２０ｅ、２０ｆ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ー２２が配置され、磁気ローラー２２の左斜め上方には現像ローラー２３が対向配置されている。そして、現像ローラー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、磁気ローラー２２及び現像ローラー２３はそれぞれの回転軸周りに関して図２の時計回り方向に回転する。

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ー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ー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内の現像剤通過部２０ｆ寄りの位置に配置されている。

トナー濃度センサー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ーが用いられる。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、トナー濃度センサー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４参照）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ー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ー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。

センサー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。

磁気ローラー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ー体２２ｂで構成されている。本実施形態では、固定マグネット体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。

現像ローラー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ー側磁極２３ｂで構成されており、磁気ローラー２２と現像ローラー２３とはその対面位置（対向位置）において所定のギアップをもって対向している。現像ローラー側磁極２３ｂは、固定マグネット体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が磁気ローラー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、磁気ローラー２２の回転方向（図中時計回り）において、現像ローラー２３と磁気ローラー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ー２２表面との間には僅かな隙間（ギアップ）が形成されている。

現像ローラー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、磁気ローラー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４参照）を経由して現像ローラー２３及び磁気ローラー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ー２２に搬送される。そして、磁気ローラー２２上に磁気ブラシ（図示せず）を形成し、磁気ローラー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、磁気ローラー２２と現像ローラー２３との対向部分に搬送され、磁気ローラー２２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラー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ー２３上にトナー薄層を形成する。

現像ローラー２３上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー２２と現像ローラー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ー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。

磁気ブラシによって現像ローラー２３上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー２３の回転によって感光体ドラム１ａ現像ローラー２３との対向部分に搬送される。現像ローラー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、再度現像ローラー２３と磁気ローラー２２との対向部分に搬送され、磁気ローラー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ー体２２ｂの同極部分で磁気ローラー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ー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４は、カラープリンター１００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、カラープリンター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、カラープリンター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、カラープリンター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、磁気ローラー２２、現像ローラー２３、一次転写ローラー６ａ〜６ｄ、二次転写ローラー９に所定のバイアスを印加する。

現像剤攪拌モーター４５はギア列を介して現像装置３ａ〜３ｄ内の第１及び第２攪拌スクリュー２１ａ、２１ｂに連結されており、制御部９０からの制御信号に基づいて第１及び第２攪拌スクリュー２１ａ、２１ｂを駆動させる。なお、ギア列を介して現像剤攪拌モーター４５を磁気ローラー２２及び現像ローラー２３にも連結しておくことで、磁気ローラー２２及び現像ローラー２３の駆動源と兼用することもできる。

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、カラープリンター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。カラープリンター１００の各種設定はパーソナルコンピュータのプリンタードライバから行われる。

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、カウンター９５、カラープリンター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、カラープリンター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、定着部１３、中間転写ベルト８、二次転写ローラー９、トナー補給モーター２７、画像入力部４０、バイアス制御回路４１、現像剤攪拌モーター４５、操作部５０等が挙げられる。

ＲＯＭ９２には、カラープリンター１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、カラープリンター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、カラープリンター１００の制御途中で発生した必要なデータや、カラープリンター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、トナー濃度センサー３１の出力値や現像容器２０内の現像剤循環速度等の、トナー補給制御に必要となるデータや、印字率とトナー補給量との関係を規定したトナー補給量決定テーブルや、トナー補給量、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度、または環境温度に基づいてトナー補給後における現像装置３ａ〜３ｄのエージング動作の実行時間を決定するためのエージング時間設定テーブル等も格納されている。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。

演算部９７は、トナー濃度センサー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（トナー補給モーター２７の駆動時間または回転数）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ー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ー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ー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トナーコンテナ４ａ〜４ｄの交換を促す通知（トナーエンプティ表示）を行う。

機外温度センサー６０は、カラープリンター１００外部の温度を常に検出するものであり、例えば図１に示す構成では、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、カラープリンター１００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。

上述したように、トナー濃度センサー３１により現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度が検知され、検知結果に基づいてトナー濃度が一定となるようにトナーコンテナ４ａ〜４ｄからトナーが補給される。

本実施形態のカラープリンター１００では、新たに補給されたトナーを現像装置３ａ〜３ｄ内の現像剤と十分に混合するために、現像装置３ａ〜３ｄ内に一定量以上のトナーが補給されたときは画像出力を停止し、現像装置３ａ〜３ｄの第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂを所定時間継続して回転駆動させるエージング動作を行う。そして、エージング動作が完了した後、画像出力を再開する。これにより、トナーの帯電性を安定させて直後の画像出力における濃度むらやトナー飛散、カブリ画像等の画像不良の発生を防止する。

本実施形態のカラープリンター１００において実行される現像装置３ａ〜３ｄ内の現像剤のエージング動作は、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂを画像形成時と同方向（正方向）に回転させる正回転動作と、正回転動作の後に第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂを画像形成時と逆方向に回転させる逆回転動作とを含む。

図５は、現像装置３ａの攪拌部の平面断面図であって、エージング動作による補給トナーの搬送経路を模式的に示す図である。図５に示すように、トナー補給口２０ｄから補給されたトナーは、第２攪拌スクリュー２１ｂの正回転動作によって第２攪拌室２０ｃ内を搬送方向（矢印Ｐ方向）にＲ１の位置まで搬送される（図５の右向きの破線矢印）。次に、第２攪拌スクリュー２１ｂの逆回転動作によってＲ１の位置から逆方向にＲ２の位置まで搬送される（図５の左向きの破線矢印）。そして、エージング動作の終了後にＲ２の位置から再び搬送方向に搬送され、現像剤通過部２０ｅを通って第１攪拌室２０ｂに受け渡され、磁気ローラー２２に供給される（図５の実線矢印）。

即ち、トナー補給口２０ｄから補給されたトナーが磁気ローラー２２に到達するまでの搬送距離（搬送時間）がＲ１とＲ２の間を往復する分だけ長くなる。これにより、補給されたトナーは磁気ローラー２２に到達するまでに現像容器２０内のキャリアと混合されて十分に帯電される。従って、トナー補給直後の出力画像におけるカブリ等の画像不良の発生を効果的に防止することができる。

上記のエージング動作は、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから現像装置３ａ〜３ｄへ所定量以上のトナーが補給された場合、またはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから現像装置３ａ〜３ｄへの一定時間内のトナー補給量が、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー量の所定以上の割合となった場合に印字動作を中断して実行される。

例えば、５０ｍｇ以上のトナーが連続して補給された場合、またはトナー濃度（Ｔ／Ｃ）換算で０．０３％以上のトナーが連続して補給された場合にエージング動作が実行される。また、連続補給に限らず、３０ｍｇのトナーが補給され、一旦停止後に再び３０ｍｇのトナーが補給されるような場合も含まれる。そして、エージング動作の終了後に印字動作を再開する。

また、上記のエージング動作は、トナーコンテナ４ａ〜４ｄが交換された直後にトナー補給が行われた場合にも実行される。前述したように、トナー補給モーター２７を駆動させてもトナー濃度センサー３１の出力値が低下せず、トナーコンテナ４ａ〜４ｄが空であると判断されたときトナーコンテナ４ａ〜４ｄが交換される。そのため、トナーコンテナ４ａ〜４ｄの交換時には現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度（Ｔ／Ｃ）が通常よりも低下した状態となっている。

その結果、トナーコンテナ４ａ〜４ｄの交換直後のトナー補給においては、帯電量の低い新たなトナーが現像装置３ａ〜３ｄ内に一度に補給されることとなる。そこで、トナーコンテナ４ａ〜４ｄの交換直後にトナー補給が行われた場合は印字開始前にエージング動作を行いトナーの帯電量を十分に高めておくことで、濃度むらやトナー飛散、カブリ画像の発生を抑制することができる。

また、エージング動作により印字動作を中断した場合は、エージング動作（逆回転動作）の終了後、補給トナーが第１攪拌室２０ｂまで搬送されるのを待つ必要はなく、逆回転動作の終了後、直ちに印字動作（現像動作）を再開することができる。これにより、印字待ち時間を短縮して画像形成効率を高めることができる。

現像装置３ａ〜３ｄ内へのトナー補給量は、出力される画像の印字率に基づいて算出することができる。制御部９０は、一時記憶部９４内のデジタル信号（画像データ）に基づいて演算部９７で出力される画像の各色の印字率を算出する。そして、算出された印字率から現像装置３ａ〜３ｄのトナー消費量を算出し、算出されたトナー消費量に基づいてトナー補給量を決定する。制御部９０は、決定されたトナー補給量が所定量以上のとき現像装置３ａ〜３ｄのエージング動作を実行する。

なお、本実施形態では出力される画像の印字率から現像装置３ａ〜３ｄのトナー消費量を算出し、算出されたトナー消費量に基づいて現像装置３ａ〜３ｄへのトナー補給量を決定しているが、トナー消費量は、トナー補給モーター２７の駆動時間（または回転数）から推定できる。従って、トナー補給モーター２７の駆動時間（または回転数）に基づいて現像装置３ａ〜３ｄへのトナー補給量を決定しても良い。

一方、キャリアのトナーに対する帯電付与性能は環境温度に大きく依存する。具体的には、高温環境になるほどキャリアの帯電付与性能が低下し、低温環境になるほどキャリアの帯電付与性能が高くなる。また、現像装置内のトナー濃度が高くなると、トナーの帯電量が所定値（ここでは１５μＣ／ｇ）に立ち上がるまでに必要なエージング動作時間も長くなる。この理由としては、トナー濃度が高くなるとキャリア粒子１個が帯電させるトナーの粒子数が増加し、トナーの帯電に要する時間も長くなるためであると考えられる。

そのため、環境温度及び現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度に基づいて、現像装置３ａ〜３ｄのエージング動作時間を制御することが好ましい。具体的には、機外温度センサー６０により検知される環境温度が高くなるほど、また現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度が高くなるほどエージング動作時間を延長することが好ましい。

また、キャリアの使用初期においてはトナーに対する帯電付与性能が高いため、高印字率の画像を出力した後も濃度上昇やカブリの発生は認められないが、印字動作の繰り返しによりキャリアに機械的なストレスが長期間加えられるとキャリアが劣化するため、キャリアの耐用期間の末期に近づくにつれて帯電付与性能が低下し、画像濃度の上昇やカブリ画像が発生し易くなる。上述の通り、キャリアの劣化度合いはキャリアの使用開始時（現像装置の使用開始時）からの総トナー使用量に比例する。

そこで、総トナー使用量に相関する、現像装置の使用開始時からの積算印字率、トナー補給モーター２７の積算駆動時間（または積算回転数）、トナーコンテナ４ａ〜４ｄの交換回数のいずれかが所定値を上回った時点でエージング動作時間を延長するようにしても良い。このようにすれば、キャリアの使用初期における不必要な現像剤の攪拌が回避されるため、キャリアの劣化をより効果的に抑制することができる。

上述したように、エージング動作時間は種々の条件に応じて設定可能であるが、正回転動作及び逆回転動作の継続時間が長すぎると所望の効果が得られなくなる。正回転動作の継続時間が長すぎる場合、図６に示すように逆回転動作の前に補給トナーが第１攪拌室２０ｂ内の現像剤の搬送方向（図３の矢印Ｑ方向）に対し第１攪拌室２０ｂの上流側端部（図６の右端部）まで搬送されてしまい、帯電量の低い補給トナーが第１攪拌室２０ｂから磁気ローラー２２に供給されてしまう。

また、逆回転動作が長すぎる場合、図７に示すように正回転動作により第２攪拌室２０ｃ内を搬送方向にＲ１の位置まで搬送された補給トナーが、逆回転動作によって第１攪拌室２０ｂ内の現像剤の搬送方向（図３の矢印Ｑ方向）に対し第１攪拌室２０ｂの下流側端部（図７の左端部）まで逆搬送されてしまい、帯電量の低い補給トナーが第１攪拌室２０ｂから磁気ローラー２２に供給されてしまう。

以上より、エージング動作中の正回転動作の継続時間は、トナー補給口２０ｄから補給されたトナーが正回転動作によって第１攪拌室２０ｂの上流側端部（図６、図７の右端部）まで搬送されるのに要する時間よりも短い範囲で設定することが好ましい。同様に、エージング動作中の逆回転動作の継続時間は、トナー補給口２０ｄから補給されたトナーが正回転動作によって搬送された位置（Ｒ１）から逆回転動作によって第１攪拌室２０ｂの下流側端部（図６、図７の左端部）まで逆搬送されるのに要する時間（逆搬送時間）よりも短い範囲で設定することが好ましい。

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ー２２と現像ローラー２３を備えた現像装置に限定されるものではなく、トナーと磁性キャリアとから成る二成分現像剤を用いた種々の現像装置に適用可能である。さらに、二成分現像剤に代えて磁性トナーのみからなる磁性一成分現像剤を用いた一成分現像式の現像装置にも適用可能である。

また、上記実施形態では、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄに直接トナーを補給する構成としたが、トナーコンテナ４ａ〜４ｄと各現像装置３ａ〜３ｄとの間にトナーを一定量貯留するホッパーを備え、ホッパーから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーを補給する構成としてもよい。

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ーに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、モノクロプリンター、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。以下、実施例により本発明の効果について更に詳細に説明する。

一般に、トナー濃度センサー３１の検知結果に基づく現像装置３ａ〜３ｄへのトナー補給方法は、トナー濃度センサー３１の出力値が一定以上（現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度が一定以下）の場合に、トナー濃度センサー３１の出力値によらず一定量のトナーを補給する方法と、トナー濃度センサー３１の出力値に応じて現像装置３ａ〜３ｄ内へ補給するトナー量を調整する方法とがある。以下の実施例及び比較例では、トナー濃度センサー３１の出力値によらず一定量のトナーを補給する方法を用いている。

磁性キャリア１００重量部に対してトナー１０重量部を混合した現像剤をボールミルで３０分間攪拌して初期現像剤を作製した。この初期現像剤を図２に示したような現像装置３ａ〜３ｄに充填し、試験機（ＴＡＳＫａｌｆａ−５５０１ｉ、京セラドキュメントソリューションズ社製）に搭載した。

そして、常温常湿環境下（２５℃、５０％）で現像装置３ａを含むシアンの画像形成部Ｐａにおいて印字率９０％のテスト画像を連続印字したところ、６０枚印字後に印字が中断され、トナー補給が行われた。トナー補給後、現像装置３ａ内の第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが６秒間の正回転動作と３秒間の逆回転動作を行うエージング動作を作動させた。

マクベス反射濃度計（ＲＤ９１４）を用いて６０枚〜６３枚目の画像の白紙（白ベタ）部分のＦＤ値（Fog Density；１０００μｍ³当たりのかぶり粒子数×１０００）を測定したところ０．００３であり、問題のない画像が得られた。また、ＱＭメーター（Ｍｏｄｅｌ２１０ＨＳ−２Ａ、Ｔｒｅｋ社製）を用いて６３枚印字後のトナー帯電量を測定したところ１９．８μＣ／ｇであった。

実施例１で用いた初期現像剤が充填された現像装置３ａ〜３ｄを試験機（ＴＡＳＫａｌｆａ−５５０１ｉ、京セラドキュメントソリューションズ社製）に搭載した。常温常湿環境下（２５℃、５０％）で現像装置３ａを含むシアンの画像形成部Ｐａにおいて印字率９０％のテスト画像を連続印字したところ、５８枚印字後に印字が中断され、トナー補給が行われた。トナー補給後、現像装置３ａ内の第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが６秒間の正回転動作と２秒間の逆回転動作を行うエージング動作を作動させた。

５８枚〜６１枚目の白紙（白ベタ）部分のＦＤ値を測定したところ０．００４であり、問題のない画像が得られた。また、６１枚印字後のトナー帯電量を測定したところ１８．１μＣ／ｇであった。

実施例１で用いた初期現像剤が充填された現像装置３ａ〜３ｄを試験機（ＴＡＳＫａｌｆａ−５５０１ｉ、京セラドキュメントソリューションズ社製）に搭載した。常温常湿環境下（２５℃、５０％）で現像装置３ａを含むシアンの画像形成部Ｐａにおいて印字率９０％のテスト画像を連続印字したところ、５００枚印字後にトナーエンプティが表示されたのでトナーコンテナ４ａを交換した。トナーコンテナ４ａの交換後に現像装置３ａへのトナー補給が行われ、トナー補給後に現像装置３ａ内の第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが６秒間の正回転動作と３秒間の逆回転動作を行うエージング動作を作動させた。

トナーコンテナ４ａの交換後における１枚〜３枚目の白紙（白ベタ）部分のＦＤ値を測定したところ０．００１であり、問題のない画像が得られた。また、３枚印字後のトナー帯電量を測定したところ１９．２μＣ／ｇであった。
［比較例１］

実施例１で用いた初期現像剤が充填された現像装置３ａ〜３ｄを試験機（ＴＡＳＫａｌｆａ−５５０１ｉ、京セラドキュメントソリューションズ社製）に搭載した。常温常湿環境下（２５℃、５０％）で現像装置３ａを含むシアンの画像形成部Ｐａにおいて印字率９０％のテスト画像を連続印字したところ、６５枚印字後に印字が中断され、トナー補給が行われたが、トナー補給後にエージング動作は作動させなかった。

６５枚〜６８枚目の白紙（白ベタ）部分のＦＤ値を測定したところ０．０１８であり、カブリが発生した。また、６８枚印字後のトナー帯電量を測定したところ１３．３μＣ／ｇであった。
［比較例２］

実施例１で用いた初期現像剤が充填された現像装置３ａ〜３ｄを試験機（ＴＡＳＫａｌｆａ−５５０１ｉ、京セラドキュメントソリューションズ社製）に搭載した。常温常湿環境下（２５℃、５０％）で現像装置３ａを含むシアンの画像形成部Ｐａにおいて印字率９０％のテスト画像を連続印字したところ、６８枚印字後に印字が中断され、トナー補給が行われた。トナー補給後、現像装置３ａ内の第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが６秒間の正回転動作のみを行うエージング動作を作動させた。

６８枚〜７１枚目の白紙（白ベタ）部分のＦＤ値を測定したところ０．０１１であり、カブリが発生した。また、７１枚印字後のトナー帯電量を測定したところ１４．１μＣ／ｇであった。
［比較例３］

実施例１で用いた初期現像剤が充填された現像装置３ａ〜３ｄを試験機（ＴＡＳＫａｌｆａ−５５０１ｉ、京セラドキュメントソリューションズ社製）に搭載した。常温常湿環境下（２５℃、５０％）で現像装置３ａを含むシアンの画像形成部Ｐａにおいて印字率９０％のテスト画像を連続印字したところ、７０枚印字後に印字が中断され、トナー補給が行われた。トナー補給後、現像装置３ａ内の第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが３秒間の逆回転動作のみを行うエージング動作を作動させた。

７０枚〜７３枚目の白紙（白ベタ）部分のＦＤ値を測定したところ０．０１４であり、カブリが発生した。また、７３枚印字後のトナー帯電量を測定したところ１２．７μＣ／ｇであった。
［比較例４］

実施例１で用いた初期現像剤が充填された現像装置３ａ〜３ｄを試験機（ＴＡＳＫａｌｆａ−５５０１ｉ、京セラドキュメントソリューションズ社製）に搭載した。常温常湿環境下（２５℃、５０％）で現像装置３ａを含むシアンの画像形成部Ｐａにおいて印字率９０％のテスト画像を連続印字したところ、５００枚印字後にトナーエンプティが表示されたのでトナーコンテナ４ａを交換した。トナーコンテナ４ａの交換後に現像装置３ａへのトナー補給が行われ、トナー補給後にエージング動作は作動させなかった。

トナーコンテナ４ａの交換後における１枚〜３枚目の白紙（白ベタ）部分のＦＤ値を測定したところ０．０１５であり、カブリが発生した。また、３枚印字後のトナー帯電量を測定したところ１０．４μＣ／ｇであった。

以上の結果より、トナー補給後に正回転動作と逆回転動作とを含むエージング動作を作動させることにより、トナーの帯電量低下およびそれに起因するカブリ画像の発生を効果的に抑制できることが確認された。なお、ここではシアンの現像装置３ａについての結果のみ示したが、マゼンタ、イエロー、及びブラックの現像装置３ｂ〜３ｄについても全く同様の結果が確認されている。

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、二成分現像剤を用いる現像装置内へのトナー補給後のトナー帯電量を安定化することができ、トナー飛散やカブリ画像等の画質低下を効果的に抑制可能な画像形成装置を提供することができる。

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（トナー貯留部）
２０ 現像容器
２０ａ 仕切壁
２０ｂ 第１攪拌室
２０ｃ 第２攪拌室
２０ｄ トナー補給口
２０ｅ、２０ｆ 現像剤通過部
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 磁気ローラー（現像剤担持体）
２３ 現像ローラー
２５ 穂切りブレード
２７ トナー補給モーター（補給装置）
３１ トナー濃度センサー
４５ 現像剤攪拌モーター
９０ 制御部
９１ ＣＰＵ
９７ 演算部（トナー補給量決定部）
１００ カラープリンター（画像形成装置）

Claims (7)

1. トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内に回転可能に支持され表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、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、を有する現像装置と、
   該現像装置に補給するトナーを貯留するトナー貯留部と、
   該トナー貯留部内のトナーを前記現像装置内に補給する補給装置と、
   該補給装置および前記現像装置の駆動を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記補給装置により前記現像装置内にトナーが補給された場合、前記攪拌搬送部材を画像形成時と同方向に回転させる正回転動作と、該正回転動作に続いて前記攪拌搬送部材を画像形成時と逆方向に回転させる逆回転動作と、を含むエージング動作を実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補給装置により前記現像装置内に補給されるトナー補給量を決定するトナー補給量決定部を備え、
   前記制御部は、前記トナー補給量が所定量以上の場合に前記エージング動作を実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー補給量決定部は、前回のトナー補給時からの画像１枚毎の印字率を積算した積算印字率、前記補給装置の積算駆動時間、前記補給装置の積算駆動回数のいずれかに基づいて算出される前記現像容器内のトナー消費量に応じて前記トナー補給量を決定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記トナー貯留部は前記画像形成装置本体に対し交換可能に設けられており、
   前記制御部は、前記トナー貯留部が交換された後に前記現像装置内にトナーが補給された場合は前記トナー補給量に関係なく前記エージング動作を実行することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記現像容器は、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１攪拌室と、前記補給装置からトナーが補給されるトナー補給口が形成された第２攪拌室と、前記第１攪拌室及び前記第２攪拌室の長手方向の両端部側を連通させる現像剤通過部と、を有し、
   前記攪拌搬送部材は、前記第１攪拌室内の現像剤を回転軸方向に攪拌、搬送する第１攪拌部材と、前記第２攪拌室内の現像剤を前記第１攪拌部材と逆方向に攪拌、搬送する第２攪拌部材と、を有し、
   前記正回転動作の継続時間は、前記トナー補給口から補給されたトナーが前記正回転動作によって前記第１攪拌室まで搬送されるのに要する時間よりも短いことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記逆回転動作の継続時間は、前記トナー補給口から補給されたトナーが前記正回転動作によって搬送された位置から前記逆回転動作によって前記第１攪拌室まで逆搬送されるのに要する時間よりも短いことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記現像剤は磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。

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