JP2020166117A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像装置内の凝集物を効率よく吐出することにより、トナーの消費を極力抑えつつ白抜け画像の発生を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、像担持体と、現像装置と、トナー収容容器と、トナー残量検出部と、現像電圧電源と、駆動部と、制御部と、を備える。現像装置は、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を担持する現像剤担持体を有する。トナー残量検出部は、トナー収容容器内のトナー残量が所定量以下であるトナーエンド状態を検知可能である。現像電圧電源は、現像剤担持体に直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を印加する。制御部は、トナー残量検出部によりトナーエンド状態が検出されたとき、現像電圧電源により現像剤担持体に現像電圧を印加して現像剤担持体に付着した凝集物をトナーと共に像担持体へ吐出する凝集物吐出モードを実行する。【選択図】図６

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いる現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来の画像形成装置では、画像形成を繰り返し行う際に、特に画像上の印字率（画像形成可能な面積（用紙面積）に対する印字される面積の割合）が低い場合に、現像ローラー（現像剤担持体）から感光体ドラム（像担持体）に飛翔して現像に用いられるトナーが少ないために現像装置内のトナー粒子の入れ替わりが少なく、トナーやトナーを含む現像剤の凝集物が発生することがある。このような凝集物が現像装置内部に蓄積され、画像形成時に現像ローラー上に付着すると、凝集物が付着した部分が白抜けになるという不具合がある。

上記の不具合を解決する方法として、例えば特許文献１には、トナー消費量の少ない画像ジョブが連続した場合、パッチ画像を形成して現像装置内のトナーを吐出することで画像濃度むらやカブリ等の画質欠陥を防止する画像形成装置が開示されている。

特開２０００−２０６７４４号公報

しかしながら、特許文献１のようなトナー消費用の小さなパッチ画像では、現像ローラーの周方向のどの位置に付着するか分からない凝集物を吐出するには効率が悪かった。また、凝集物を吐出するために大きなパッチ画像を形成すると、現像装置内のトナーを多量に消費してしまうという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、現像装置内の凝集物を効率よく吐出することにより、トナーの消費を極力抑えつつ白抜け画像の発生を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、像担持体と、現像装置と、トナー収容容器と、トナー残量検出部と、現像電圧電源と、駆動部と、制御部と、を備えた画像形成装置である。像担持体は、静電潜像が形成される。現像装置は、像担持体に対向配置され、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を担持する現像剤担持体を有し、像担持体に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。トナー収容容器は、現像装置に補給するトナーを収容する。トナー残量検出部は、トナー収容容器内のトナー残量が所定量以下であるトナーエンド状態を検知可能である。現像電圧電源は、現像剤担持体に直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を印加する。駆動部は、像担持体および現像剤担持体を回転駆動する。制御部は、現像装置、現像電圧電源、および駆動部を制御する。制御部は、トナー残量検出部によりトナーエンド状態が検出されたとき、現像電圧電源により現像剤担持体に現像電圧を印加して現像剤担持体に付着した凝集物をトナーと共に像担持体へ吐出する凝集物吐出モードを実行する。

本発明の第１の構成によれば、現像装置内のトナー濃度が最も低下したトナーエンド状態で凝集物吐出モードが実行されるため、凝集物が帯電し易くなり、現像剤担持体上に担持され易くなる。従って、凝集物を効率よく吐出することができ、凝集物の付着による白抜け画像の発生を効果的に抑制することができる。また、印字動作が制限されるトナー収容容器の交換直前に凝集物吐出モードが実行されるため、画像濃度や現像装置内のトナー濃度、トナー消費量、画像形成効率等に影響を与えることなく凝集物吐出モードを実行することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成を示す概略断面図 本実施形態の画像形成装置１００に搭載される現像装置３ａの側面断面図 本実施形態の画像形成装置１００に搭載されるトナーコンテナ４ａの側面断面図 本実施形態の画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図 印字枚数に対する現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度の推移を示すグラフ 本発明の画像形成装置１００において実行される凝集物吐出モードの制御例を示すフローチャート 実施例における制御因子と凝集物の飛翔し易さとの関係を示す要因効果図

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、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構造を示す断面図である。画像形成装置１００（ここではカラープリンター）本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃおよび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、イエローおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエローおよ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（像担持体）１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが配設されており、さらにベルト駆動モーター４１（図４参照）により図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト（中間転写体）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る。その後、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー９によって記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に二次転写される。さらに、トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、定着部１３においてトナー像が定着された後、画像形成装置１００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方向に回転させながら、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。

トナー像が二次転写される転写紙Ｐは、画像形成装置１００の本体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を介して二次転写ローラー９と中間転写ベルト８の駆動ローラー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、二次転写ローラー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ー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。回転可能に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲および下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃおよび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および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装置７ａ、７ｂ、７ｃおよび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、帯電装置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、イエローおよ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で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエローおよ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、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がクリーニング装置７ａ〜７ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、上流側の従動ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、ベルト駆動モーター４１（図４参照）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回り方向に回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー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上に二次転写される。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により加熱およ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、そのまま（或いは、両面搬送路１８に送られて両面に画像が形成された後に）、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、画像形成装置１００に搭載される現像装置３ａの側面断面図である。なお、図２は図１の紙面奥側から見た状態を示しており、現像装置３ａ内の各部材の配置は図１と左右が逆になっている。また、以下の説明では図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａを例示するが、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に示すように、現像装置３ａは、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤という）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によって攪拌搬送室２１、供給搬送室２２に区画されている。攪拌搬送室２１および供給搬送室２２には、トナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナーを磁性キャリアと混合して攪拌し、帯電させるための攪拌搬送スクリュー２５ａおよび供給搬送スクリュー２５ｂがそれぞれ回転可能に配設されている。

そして、攪拌搬送スクリュー２５ａおよび供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図２の紙面と垂直な方向）に搬送され、仕切壁２０ａの両端部に形成された不図示の現像剤通過路を介して攪拌搬送室２１、供給搬送室２２間を循環する。即ち、攪拌搬送室２１、供給搬送室２２、現像剤通過路によって現像容器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の右斜め上方に延在しており、現像容器２０内において供給搬送スクリュー２５ｂの右斜め上方には現像ローラー３１が配置されている。そして、現像ローラー３１の外周面の一部が現像容器２０の開口部２０ｂから露出し、感光体ドラム１ａに対向している。現像ローラー３１は、図２において反時計回り方向に回転する。

攪拌搬送室２１には攪拌搬送スクリュー２５ａと対面してトナー濃度センサー２３が配置されている。トナー濃度センサー２３としては、現像容器２０内におけ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２３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においてトナー濃度センサー２３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（図３、図４参照）に制御信号を送信し、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磁性キャリアに対するトナーの比率が低くなり、磁気を通す磁性キャリアの割合が増加するため出力値が高くなる。

現像ローラー３１は、図２において反時計回り方向に回転する円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に固定された複数の磁極を有するマグネット（図示せず）とで構成されている。現像ローラー３１には、現像電圧電源５３（図４参照）により直流電圧Ｖｓｌｖ（ＤＣ）および交流電圧Ｖｓｌｖ（ＡＣ）からなる現像電圧が印加される。

また、現像容器２０には規制ブレード３５が現像ローラー３１の長手方向（図２の紙面と垂直な方向）に沿って取り付けられている。規制ブレード３５の先端部と現像ローラー３１との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。

図３は、画像形成装置１００に搭載されるトナーコンテナ４ａの側面断面図である。なお、以下の説明では現像装置３ａにトナーを補給するトナーコンテナ４ａを例示するが、現像装置３ｂ〜３ｄにトナーを補給するトナーコンテナ４ｂ〜４ｄ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。トナーコンテナ４ａは、未使用のトナーを貯留するコンテナ容器４１、搬送スクリュー４２、攪拌パドル４３を備える。

コンテナ容器４１の底部の長手方向（図３の紙面と垂直な方向）の一端部には、現像容器２０のトナー補給口（図示せず）に連結される供給口４１ａが形成されている。攪拌パドル４３は、その軸部から径方向の片側に延び、且つ容器の長手方向に展開されるフィルム状の攪拌羽根４３ａを有する。攪拌羽根４３ａの回転によって、コンテナ容器４１内のトナーが攪拌され、攪拌されたトナーが搬送スクリュー４２側に移送される。

搬送スクリュー４２は、その軸部の周りに長手方向に一定の位相（ピッチ）で螺旋状に形成される螺旋羽４２ａを有し、コンテナ容器４１内の底部に供給口４１ａに対向して配置されている。搬送スクリュー４２が回転すると、攪拌パドル４３によって攪拌されたトナーが螺旋羽４２ａの位相の進行により供給口４１ａに向かって搬送され、供給口４１ａを介して現像容器２０に補給される。攪拌パドル４３の攪拌羽根４３ａは、その軸部から半径方向に搬送スクリュー４２の外縁まで延び、螺旋羽４２ａに接触可能である。

搬送スクリュー４２にはトナー補給モーター２７が接続され、攪拌パドル４３には攪拌モーター２８が接続される。トナー補給モーター２７、攪拌モーター２８は、それぞれ搬送スクリュー４２、攪拌パドル４３を回転させるＤＣモーターからなり、例えば、ブリッジ回路にパルス電圧を印加してパルス電圧のオンとオフを繰り返すことによって回転駆動される。

コンテナ容器４１内にトナーが十分に貯留されている場合には、攪拌パドル４３はトナーを攪拌して搬送スクリュー４２に供給する。そして、トナー補給モーター２７が定速で回転駆動すると、搬送スクリュー４２はその回転速度に応じた一定量のトナーを供給口４１ａから現像容器２０内に補給する。これにより、現像容器２０内の現像剤のトナー濃度は一定に保持される。また、トナーが補給されたにも係わらず、トナー濃度センサー２３（図２参照）により検知された現像容器２０内の現像剤中のトナー濃度が上昇しない場合は、制御部９０はトナーコンテナ４ａ内のトナーが空であると判断して液晶表示部６１（図４参照）にトナーコンテナ４ａ内のトナー残量が空（以下、トナーエンドという）である表示を行い、ユーザーにトナーコンテナ４ａの交換を促す。

トナーエンドの表示が突然に行われると、交換用のトナーコンテナ４ａの準備に時間を要する場合、ユーザーは画像形成装置１００を使用できないことも生じる。そこで、トナーエンドの表示前にトナーエンド間近の状態（以下、ニアエンドという）を設定して液晶表示部６１に表示し、このニアエンドの表示によって、ユーザーが交換用のトナーコンテナ４ａを準備する時間を確保している。

トナーコンテナ４ａのトナー補給速度は、トナーコンテナ４ａ内のトナー残量が十分であるときは一定しているが、トナーコンテナ４ａ内のトナー残量が少なくなると補給速度が低下する。そこで、トナーコンテナ４ａからの単位時間当たりのトナー補給量（トナー補給速度）が所定量に低下するとニアエンドを表示し、トナー補給量がさらに低下するとトナーエンドを表示する。ニアエンドの検知は、トナーエンドと同様にトナー濃度センサー２３により検知される現像容器２０内の現像剤中のトナー濃度に基づいて行っても良いし、印字される画像の画像信号から算出される印字率を用いて予測することもできる。

図４は、本発明の画像形成装置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、画像形成装置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、画像形成装置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。

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、読み書き可能な記憶部である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、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部６０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を少なくとも備えている。

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置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、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。

また、制御部９０は、画像形成装置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、一次転写ローラー６ａ〜６ｄ、二次転写ローラー９、トナー補給モーター２７、攪拌モーター２８、メインモーター４０、ベルト駆動モーター４１、電圧制御回路５１、トナー残量検出部５６、操作部６０等が挙げられる。

メインモーター４０は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、現像装置３ａ〜３ｄ内の攪拌搬送スクリュー２５ａ、供給搬送スクリュー２５ｂ、現像ローラー３１等を回転駆動する。

画像入力部４３は、画像形成装置１００にパソコン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４３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。

電圧制御回路５１は、帯電電圧電源５２、現像電圧電源５３、転写電圧電源５４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。これらの各電源は、電圧制御回路５１からの制御信号によって、帯電電圧電源５２は帯電装置２ａ〜２ｄ内の帯電ローラー（図示せず）に、現像電圧電源５３は現像装置３ａ〜３ｄ内の現像ローラー３１に、転写電圧電源５４は一次転写ローラー６ａ〜６ｄおよび二次転写ローラー９に、それぞれ所定の電圧を印加する。

操作部６０には、液晶表示部６１、各種の状態を示すＬＥＤ６２が設けられており、ユーザーは操作部６０のストップ／クリアボタンを操作して画像形成を中止し、リセットボタンを操作して画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする。液晶表示部６１は、画像形成装置１００の状態、画像形成状況や印字部数、「ニアエンド」や「トナーエンド」等のトナー残量情報を表示する。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。

トナー残量検出部５６は、トナー濃度センサー２３（図２参照）等から構成されており、トナーコンテナ４ａ〜４ｄ内のトナー残量が所定の閾値を超えているか否かを検出する。具体的には、トナー補給後にトナー濃度センサー２３の出力値が低下しないか、或いはユーザーが設定した所定の閾値に到達した場合は、トナーコンテナ４ａ〜４ｄが空に近い状態であると判断して、液晶表示部６１にニアエンドの表示を行う。具体的には、トナーコンテナ４ａ〜４ｄの交換時期が近付いたことを示すメッセージ（例えば、「まもなくトナー切れです。」等のメッセージ）を表示する。

更にトナーの消費が進み、トナー濃度センサー２３の出力値が上昇して所定の閾値に到達した場合は、トナーコンテナ４ａ〜４ｄが空の状態であると判断して、液晶表示部６１にトナーエンドの表示を行う。具体的には、トナーコンテナ４ａ〜４ｄの交換時期が到来したことを示すメッセージ（例えば、「トナー切れです。コンテナを交換してください。」等のメッセージ）を表示する。

前述したように、印字率の低い画像を連続して印字した場合、現像装置３ａ〜３ｄ内の現像剤の劣化が進行し、現像剤（トナー）が凝集した凝集物が発生する。ここで、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度（Ｔ／Ｃ）が高い状態（トナーが多い状態）では、凝集物に比べて帯電し易いトナーが優先的に帯電されて現像ローラー３１上に担持される。そのため、凝集物が現像ローラー３１上に担持され難くなる。

一方、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度が低い状態（トナーが少ない状態）では、凝集物が帯電し易くなるため凝集物が現像ローラー３１上に担持され易くなる。従って、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度が低い状態で感光体ドラム１ａ〜１ｄへのトナーの強制吐出を行うことで、トナーと共に凝集物を効率よく排出することができる。

図５は、印字枚数に対する現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度（Ｔ／Ｃ）の推移を示すグラフである。図５に示すように、トナー濃度は所定の印字枚数までは一定に推移するが、トナーコンテナ４ａ〜４ｄがニアエンドに到達した後は印字枚数が増加するにつれてトナー濃度が低下し、トナーコンテナ４ａがトナーエンドに到達したときに最も低くなる。そこで、本発明の画像形成装置１００では、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度が最も低下するトナーコンテナ４ａ〜４ｄの交換直前に現像装置３ａ〜３ｄ内の凝集物を吐出する凝集物吐出モードを実行することとしている。

図６は、本実施形態の画像形成装置において実行される凝集物吐出モードの制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図５を参照しながら、図６のステップに沿って凝集物吐出モードの実行手順について説明する。

図６の制御では、先ず、制御部９０は印字命令を受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。印字命令を受信した場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）通常の画像形成動作によって印字を実行する（ステップＳ２）。印字命令が送信されない場合は（ステップＳ１でＮｏ）、制御部９０は、トナー残量検出部５６にて検出されたトナーコンテナ４ａ〜４ｄ内のトナー残量が閾値Ａ未満であるか否かの判定を行う（ステップＳ３）。

トナー残量がＡ以上である場合は（ステップＳ３でＮｏ）ステップＳ１に戻り、印字命令の待機状態に移行する。トナー残量がＡ未満である場合は（ステップＳ３でＹｅｓ）トナーコンテナ４ａ〜４ｄが空に近い状態であると判定され、液晶表示部６１には「ニアエンド」状態をユーザーに知らせるメッセージが表示される（ステップＳ４）。

次に、制御部９０は、トナー残量検出部５６にて検出されたトナーコンテナ４ａ〜４ｄ内のトナー残量が閾値Ｂ（Ｂ＜Ａ）未満であるか否かの判定を行う（ステップＳ５）。トナー残量がＢ以上である場合は（ステップＳ５でＮｏ）ステップＳ１に戻り、印字命令の待機状態に移行する。トナー残量がＢ未満である場合は（ステップＳ５でＹｅｓ）トナーコンテナ４ａ〜４ｄが空の状態であると判定され、図５に示したように現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度が最も低下した状態となっているため、凝集物吐出モードを実行する（ステップＳ６）。

具体的には、帯電装置２ａ〜２ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を帯電させた後、露光装置５によって感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に静電潜像パターン（ベタパターン）を形成し、現像ローラー３０に現像電圧を印加して現像ローラー３０上の凝集物をトナーと共に感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に移動させる。一次転写ローラー６ａ〜６ｄには転写時と逆極性（トナーと同極性）の転写逆電圧を印加し、中間転写ベルト８上にトナーを転写させないようにする。感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に移動した凝集物を含むトナーはクリーニング装置７ａ〜７ｄによって除去される。その後、液晶表示部６１に「トナーエンド」状態をユーザーに知らせるメッセージが表示され（ステップＳ７）、処理を終了する。

図６に示した処理動作によれば、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度が最も低下したトナーエンド状態で凝集物吐出モードが実行されるため、凝集物が帯電し易くなり、現像ローラー３１上に担持され易くなる。従って、現像装置３ａ〜３ｄ内の凝集物を効率よく吐出することができ、凝集物の付着による白抜け画像の発生を効果的に抑制することができる。凝集物が帯電し易くなるためには、トナー残量検出部５６がトナーエンドを検出したときの現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度（Ｔ／Ｃ）が、制御中心値よりも１％以上低下していることが好ましい。

また、印字動作が制限されるトナーコンテナ４ａ〜４ｄの交換直前に凝集物吐出モードが実行されるため、画像濃度や現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度、トナー消費量、画像形成効率（印字待ち時間）等に影響を与えることなく凝集物吐出モードを実行することができる。

凝集物吐出モードでは、現像ローラー３１の回転速度（線速）を画像形成時よりも小さくすることが好ましい。これにより、現像ローラー３１上に付着した凝集物をトナーと共に感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に飛翔させる時間（現像時間）を十分に確保することができる。なお、現像ローラー３１と共に、感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転速度（プロセス線速）を画像形成時よりも小さくしてもよい。

また、凝集物吐出モードにおいて現像ローラー３１に印加する直流電圧Ｖｓｌｖ（ＤＣ）を、画像形成時よりもトナーと同極性側（ここではプラス側）に高くすることが好ましい。これにより、トナーおよび凝集物を現像ローラー３１から感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に飛翔させる電界が強くなるため、トナーと共に凝集物を効率よく吐出することができる。

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、上記実施形態に記載されている構成部品の材質、形状、相対配置等は、特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

例えば、上記実施形態ではトナーが補給されたにも係わらず、トナー濃度センサー２３により検知された現像容器２０内の現像剤中のトナー濃度が上昇しない場合にトナーコンテナ４ａ内のトナーが空である（トナーエンド）と判断したが、トナーコンテナ４ａ〜４ｄ内のトナー残量を直接検知するトナー残量検知センサーを設けてもよい。

また、本発明は図１に示すカラープリンターに限らず、モノクロプリンターやモノクロ複合機、ロータリー式或いはタンデム式のカラー複写機、ファクシミリ等、二成分現像方式の現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。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。

凝集物の飛翔し易さに影響する制御因子についての調査試験を行った。試験方法としては、図２に示したような現像装置３ａ〜３ｄに凝集物を混入した二成分現像剤を収容し、制御因子を変更してテスト画像（ベタ画像）を印字したときの白抜けの発生個数を確認した。凝集物の飛翔し易さの評価は、制御因子を複数の水準に変化させたときの白抜けの発生個数の感度Ｓ（ｄｂ）とＳ／Ｎ比（ｄｂ）により評価した。制御因子および変更水準を表１に示す。各制御因子に対する要因効果図を図７に示す。

表１において、規制ブレードに対向する現像ローラー３１内の磁極（規制極）の強さ［ｍＴ］、攪拌搬送スクリュー２５ａおよび供給搬送スクリュー２５ｂによる現像剤搬送量［ｇ／ｍ²］、ドラム−現像ローラー間（ＤＳ間）ギャップ［μｍ］、現像電圧の交流電圧Ｖｓｌｖ（ＡＣ）の周波数［Ｈｚ］、ピークツーピーク値（Ｖｐｐ）［Ｖ］、現像ローラー線速［ｍｍ／ｓｅｃ］、および現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度Ｔ／Ｃを制御因子としたものをサンプルＡ〜Ｇ、制御因子のないもの（ダミー）をサンプルＨとした。

図７の要因効果図において、感度Ｓを▲のデータ系列、Ｓ／Ｎ比を○のデータ系列で示す。また、感度ＳおよびＳ／Ｎ比の工程平均をそれぞれ破線で示す。図７では、感度Ｓが大きいほど白抜けの発生個数が多い（凝集物が飛翔し易い）ことを示す。また、Ｓ／Ｎ比が大きいほどノイズに対するバラツキが少ないことを示す。即ち、感度ＳとＳ／Ｎ比の両方が大きいほどノイズに対するロバスト性が高い状態で、より多くの凝集物を吐出することができる。

図７に示すように、制御因子として現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度Ｔ／Ｃを変化させたサンプルＧでは、他の因子を変化させたサンプルＡ〜Ｆに比べて感度ＳとＳ／Ｎ比が共に大きく変化し、Ｔ／Ｃを０．０４に下させた水準１で感度ＳおよびＳ／Ｎ比が最も大きくなることが確認された。この結果より、トナー濃度が低下したトナーエンド状態で凝集物吐出モードを実行することで、より多くの凝集物を吐出することがわかる。

本発明は、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いる現像装置を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、現像装置内の凝集物を効率よく吐出することにより、トナーの消費を極力抑えつつ白抜け画像の発生を抑制可能な画像形成装置を提供することができる。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
２ａ〜２ｄ 帯電装置
３ａ〜３ｄ 現像装置
４ａ〜４ｄ トナーコンテナ（トナー収容容器）
５ 露光装置
７ａ〜７ｄ クリーニング装置
１３ 定着部
２３ トナー濃度センサー
３１ 現像ローラー（現像剤担持体）
４０ メインモーター（駆動部）
５１ 電圧制御回路
５２ 帯電電圧電源
５３ 現像電圧電源
５４ 転写電圧電源
５６ トナー残量検出部
９０ 制御部
１００ 画像形成装置

Claims (4)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に対向配置され、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記像担持体に形成された前記静電潜像に前記トナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、
   前記現像装置に補給する前記トナーを収容するトナー収容容器と、
   前記トナー収容容器内のトナー残量が所定量以下であるトナーエンド状態を検知可能なトナー残量検出部と、
   前記現像剤担持体に直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を印加する現像電圧電源と、
   前記像担持体および前記現像剤担持体を回転駆動する駆動部と、
   前記現像装置、前記現像電圧電源、および前記駆動部を制御する制御部と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記制御部は、前記トナー残量検出部により前記トナーエンド状態が検出されたとき、前記現像電圧電源により前記現像剤担持体に前記現像電圧を印加して前記現像剤担持体に付着した凝集物を前記トナーと共に前記像担持体へ吐出する凝集物吐出モードを実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記凝集物吐出モードの実行中における前記現像剤担持体の回転速度を画像形成時よりも小さく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. 前記制御部は、前記凝集物吐出モードの実行中に前記現像剤担持体に印加する前記直流電圧を画像形成時よりも前記トナーと同極性側に高くす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。
4. 前記トナー残量検出部が前記トナーエンド状態を検出したとき、前記現像装置内の前記磁性キャリアに対する前記トナーの割合が制御中心値よりも１％以上低下してい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。

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