JP4623496B2

JP4623496B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4623496B2
Application number: JP2004272020A
Authority: JP
Inventors: 麦二郎宇野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2024-09-17
Also published as: JP2006085022A

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、２成分現像方式を用いるとともにトナー容器が交換自在に設置される画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機等の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて現像工程をおこなうものが多く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

詳しくは、特許文献１等において、現像部（現像装置）には２成分現像剤が収容されていて、現像工程にて２成分現像剤中のトナーが消費されるのにともない、トナーが収容されたトナー容器（トナーカートリッジ）から現像部に適宜にトナーが供給される。そして、トナー容器内のトナーがなくなって現像部に供給するトナーがなくなった状態（この状態を「トナーエンド」という。）が、トナー濃度検知手段（トナー濃度検知センサ）やパターン濃度検知手段（光反射センサ）によって検知されると、ユーザーによってトナー容器の交換作業がおこなわれる。

トナー容器が新品のものに交換されると、画像形成を復帰させるための動作（トナーエンドリカバリ動作）がおこなわれる。具体的には、トナーエンドによって低下したトナー濃度（２成分現像剤中のトナーの割合である。）が元の状態に復帰するように、新品のトナー容器から現像部へのトナー供給がおこなわれる。そして、現像部に収容された現像剤のトナー濃度が所定範囲に復帰したと判断された時点で、ユーザーによる画像形成（出力画像の出力）が可能になるように装置を制御する。

特開２００２−２５１０６３号公報

上述した従来の技術は、トナー容器を交換して画像形成を復帰させる動作をした直後に、現像部に収容された２成分現像剤のトナー濃度が安定せずに、出力画像上に地肌汚れが生じたりトナー飛散が生じたりする不具合が発生する場合があった。

これは、トナーエンドを検知して装置を停止させてからトナー容器の交換が検知されて装置が稼動するまでの放置時間の長さによって、現像部内の２成分現像剤の状態が変化するためである。特に、現像部及びトナー容器に収容するトナーとして、変性ポリエステル樹脂を用いたトナーを用いた場合には、そのような状態変化が顕著にあらわれる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、トナーエンドリカバリ動作後も常に適正なトナー濃度を保って、地肌汚れ等の異常画像やトナー飛散の発生が抑止される、画像形成装置を提供することにある。

本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
変性ポリエステル樹脂を用いたトナーは、懸濁重合法により形成されたトナーとは異なり、形状制御が容易であるためにブレードクリーニングしやすい形状にできるメリットがある。さらに、乳化重合法により形成されたトナーのように界面活性剤がトナー内部に残存したり感光体ドラムや現像ローラを汚染してトナーの帯電性を阻害したりすることもない。

しかし、変性ポリエステル樹脂を用いたトナーは、トナー粒子自体が帯電極性とは逆の弱プラスに帯電するために、極性制御剤を添加させてマイナスに帯電させてはいるものの、放置時間が長くなるとトナーの帯電量が低下する特性をもつ。さらに、変性ポリエステル樹脂を用いたトナーは、略球形であり表面が滑らかなために、トナー同士の潤滑性を良くする目的で添加するシリカ等の添加剤が剥がれやすい特性をもつ。特に、低画像面積の出力画像を多量に出力する場合には、現像部内のトナーがあまり消費されないので、同じトナーが現像部内で長時間撹拌されて添加剤が剥れて流動性が低下してしまう現象が生じる。

このようにトナーの流動性が低下すると、トナー間の空隙が多く生じてしまい、トナー濃度検知センサの出力が通常の濃度出力よりも高い値になってしまって、トナー濃度制御の狙い値も高い値になってしまう。このような状態において、新たにトナーが現像部に供給されると、同時にトナーに添加したシリカも現像部に補給されて、現像部内のトナーの流動性が良くなる。トナーの流動性が良くなると、キャリアとキャリアとの間隔が小さくなって、トナー濃度が高くなっているにも係わらずトナー濃度が低くなっているようにトナー濃度検知センサで検知されてしまう。

このような特性を有するトナーを用いて、パターン濃度検知センサで検知される画像濃度を一定に制御した場合、低画像面積の出力画像を多量に出力すると、トナー濃度検知センサの狙い値は通常よりも高い濃度を示す値に設定されてしまう。この状態でトナー容器内のトナーがなくなりトナーエンドを検知した場合、長時間放置させることで、トナーは重力によって凝集して流動性が悪くなることで空隙が少なくなる。このようなとき、トナー濃度検知センサの値は放置前と比較して濃度が薄いことを示す側に変化してしまうが、トナー濃度検知センサの狙い値は高い濃度を示す値に設定されたままなので、この変化を補正するために過剰なトナー供給がおこなわれてしまう。過剰なトナーが供給されると、トナー流動性の向上にともなうキャリア間隔の減少によって、トナー濃度検知センサの値はトナー濃度が薄くなったことを示す値を示してしまい、トナー供給がさらに過剰におこなわれてしまう。

このように、トナーエンドを検知して装置を停止させてからトナー容器の交換が検知されて装置が稼動するまでの放置時間が長くなることで、現像部に収容された２成分現像剤のトナー濃度の制御が正確におこなえなくなってしまう。そして、トナー濃度が上昇することで、出力画像上に地肌汚れが生じたり、トナー飛散が生じたりする不具合が発生する。

ここで、トナー濃度検知センサは、２成分現像剤中のキャリア（磁性体）の透磁率を測定してトナー濃度を検知するものである。図６（Ａ）に示すように、トナー濃度が高い場合には、キャリアＣの間にトナー粒子Ｔが入り込みキャリア間隔が広がって、透磁率が下がり、トナー濃度検知センサ１００の出力電圧が低くなる。これに対して、図６（Ｂ）に示すように、トナー濃度が低い場合には、キャリア間隔が狭まって、透磁率が上がり、トナー濃度検知センサ１００の出力電圧が高くなる。

しかし、多量の出力画像が連続的に出力されると、トナーＴやキャリアＣの帯電量が高くなるために、トナーＴやキャリアＣに対して互いに反発するクーロン力が働く。このようなときには、図７（Ａ）に示すように、トナー濃度が濃くなくているにも係わらず、透磁率が下がって、トナー濃度検知センサ１００の出力電圧が低くなる。この状態で長時間放置されると、図７（Ｂ）に示すように、トナーＴやキャリアＣの帯電量が自然放電で低下して、キャリア間隔が狭まって、トナー濃度検知センサ１００の出力電圧が上昇してしまう。

このときの長時間放置による出力電圧上昇によって、トナー濃度検知センサ１００によってトナー濃度が薄いものと誤検知されて、現像部に未帯電のトナーが供給される。未帯電トナーが供給されるとキャリアＣの帯電量がさらに減少してしまうために、トナー濃度検知センサ１００の出力電圧は、トナーが供給されているにも係わらず、トナー濃度が低くなったことを示すように上昇してしまう（図８の実線Ｒ１を参照できる。）。なお、図８において、破線Ｒ０は通常時のトナー供給量に対するトナー濃度検知センサ１００の出力電圧変動を示す。

上述したように、経時においてトナーが現像部内で長時間撹拌されると、添加剤がトナーから剥れてトナー流動性が低下してしまうために、トナー間に空隙が多くなってトナー濃度検知センサの出力が通常の濃度出力よりも高い値になってしまう。このため、トナー濃度制御の狙い値が高い濃度を示す値になって、トナー濃度検知センサの出力値はトナー濃度がさらに低い値を示すように変化してしまう。このような状態で、新たなトナーとともにシリカが現像部に供給されると、現像部内のトナーの流動性が良くなって、キャリア間隔が小さくなりトナー濃度が高くなっているにも係わらず低くなっているような値を示してしまう。したがって、トナー濃度検知センサの出力電圧の上昇にともなって、さらにトナーを過剰に供給してしまう。このような悪循環によって、トナーは異常な過供給状態になって、地肌汚れやトナー飛散が発生してしまう。

トナー濃度検知センサ等によってトナーエンドが検知されると画像形成が停止されるため、交換用のトナー容器のストックがない場合には、交換用のトナー容器を入手するまで画像形成装置は長時間放置されることになる。このような場合には、トナーやキャリアの帯電量が自然放電によって大きく低下するとともに、重力により凝集して空隙が少なくなるために、トナー濃度検知センサの値が放置前と比較して濃度が薄いことを示す側に変化してしまう。

この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、前記現像部に供給するトナーを収容するとともに、画像形成装置本体に対して交換自在に設置されるトナー容器と、前記現像部に供給するトナーがなくなった状態を検知するトナーエンド検知手段と、前記トナーエンド検知手段によってトナーがなくなった状態を検知してから前記トナー容器が取出されて再びトナー容器が設置されるのを検知するまでの放置時間を検知する時間検知手段と、前記現像部に収容された２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、を備え、前記時間検知手段によって検知された放置時間に基いて前記現像部で２成分現像剤を撹拌する撹拌時間を設定して、該撹拌時間だけ２成分現像剤を撹拌した後の第１のトナー濃度を前記トナー濃度検知手段で検知して、前記トナー容器から前記現像部へのトナー供給をおこなった後に前記トナー濃度検知手段で検知した第２のトナー濃度と前記第１のトナー濃度とを比較して前記第２のトナー濃度が前記第１のトナー濃度よりも所定値以上大きいときに画像形成を復帰可能に制御して、前記トナー容器から前記現像部へのトナー供給を所定回数おこなっても前記第２のトナー濃度が前記第１のトナー濃度よりも所定値以上大きくならないときに画像形成を中止するように制御するものである。

また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記撹拌時間は、前記放置時間が長いときに長くなるように設定されるものである。

また、この発明の請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、前記現像部に供給するトナーを収容するとともに、画像形成装置本体に対して交換自在に設置されるトナー容器と、前記現像部に供給するトナーがなくなった状態を検知するトナーエンド検知手段と、前記トナーエンド検知手段によってトナーがなくなった状態を検知してから前記トナー容器が取出されて再びトナー容器が設置されるのを検知するまでの放置時間を検知する時間検知手段と、前記現像部によって前記像担持体上に現像されたパターン像の画像濃度を検知するパターン濃度検知手段と、を備え、前記時間検知手段によって検知された放置時間に基いて前記トナー容器から前記現像部へ予め設定された時間だけトナー供給をおこなった後にトナー供給を停止するトナー供給サイクルを繰り返す回数を設定して、該回数だけトナー供給サイクルを繰り返した後の第１の画像濃度を前記パターン濃度検知手段で検知して、予め定められた第２の画像濃度と前記第１の画像濃度とを比較して前記第１の画像濃度が前記第２の画像濃度よりも大きいときに画像形成を復帰可能に制御して、前記回数だけ繰り返されるトナー供給サイクルを所定回数おこなっても前記第１のトナー濃度が前記第２のトナー濃度よりも大きくならないときに画像形成を中止するように制御するものである。

また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項３に記載の発明において、前記トナー供給サイクルを繰り返す前記回数は、前記放置時間が長いときに小さくなるように設定されるものである。

また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記現像部に収容された２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備え、トナーエンド検知手段を、トナー濃度検知手段の検知結果に基いて前記現像部に供給するトナーがなくなった状態を検知する手段としたものである。

また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記現像部によって前記像担持体上に現像されたパターン像の画像濃度を検知するパターン濃度検知手段を備え、トナーエンド検知手段を、パターン濃度検知手段の検知結果に基いて前記現像部に供給するトナーがなくなった状態を検知する手段としたものである。

また、請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記トナー容器を交換するための開閉カバーの開閉動作を検知する開閉検知手段を備え、前記時間検知手段を、前記トナーエンド検知手段によってトナーがなくなった状態を検知してから前記開閉検知手段によって前記開閉カバーの開閉動作が完了した状態を検知するまでの時間を検知する手段としたものである。

また、請求項８記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記現像部に収容された２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記現像部によって前記像担持体上に現像されたパターン像の画像濃度を検知するパターン濃度検知手段と、を備え、前記トナー濃度検知手段の検知結果が、前記パターン濃度検知手段の結果に基いて求められる前記トナー濃度検知手段の狙い値に近似するように前記トナー容器から前記現像部へのトナー供給の制御をおこなうものである。

また、請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記トナーは、少なくとも有機溶媒中に活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂と着色剤と離型剤とを溶解又は分散させて形成した溶解物又は分散物を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させて、架橋剤又は／及び伸張剤と反応させて得られた分散液から有機溶剤を除去して、その表面に付着した樹脂微粒子を洗浄・脱離して形成されたものである。

本発明は、トナーエンドを検知してからトナー容器の交換が検知されるまでの放置時間に基いてトナーエンドリカバリ動作のタイミングを制御している。これによって、トナーエンドリカバリ動作後も常に適正なトナー濃度が保たれて、地肌汚れ等の異常画像やトナー飛散の発生が抑止される、画像形成装置を提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図４にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、本実施の形態１における画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、５０は画像形成装置としてのデジタル複写機の装置本体、５１はセットされた原稿Ｄを原稿読込部５２に搬送する原稿搬送部、５２は原稿Ｄの画像情報を光学的に読み込む原稿読込部、５３は原稿読込部５２で読み込んだ画像情報に基いた露光光Ｌを感光体ドラム５４上に照射する露光部、５４は像担持体としての感光体ドラム、５５は感光体ドラム５４上を帯電する帯電部、５８は感光体ドラム５４上に形成されたトナー像を被転写材Ｐに転写する転写部、５９は感光体ドラム５４上の未転写トナーを回収するクリーニング部、６１〜６４は転写紙等の被転写材Ｐが収納された給紙部、６５は被転写材Ｐ上の未定着トナーを定着する定着部、８０は感光体ドラム５４上に形成された静電潜像を現像する現像部、９５は現像部８０に供給するためのトナーが収容されたトナー容器、を示す。

図１を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部５１の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部５２上を通過する。このとき、原稿読込部５２では、上方を通過する原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
そして、原稿読込部５２で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、露光部５３（書込部）に送信される。そして、露光部５３からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、感光体ドラム５４上に向けて発せられる。

一方、感光体ドラム５４は、図中の時計方向に回転しており、まず、帯電部５５との対向位置でその表面が一様に帯電される。そして、帯電部５５で帯電された感光体ドラム５４表面は、露光光Ｌの照射位置に達する。そして、この位置で原稿Ｄの画像情報に対応した静電潜像が形成される。

その後、潜像が形成された感光体ドラム５４表面は、現像部８０との対向部に達する。そして、現像部８０によって、感光体ドラム５４上の潜像が現像される。
ここで、現像部８０内のトナーは、トナー容器９５から供給されたトナーとともに、パドルローラ等によってキャリアと混合される。そして、摩擦帯電したトナーは、キャリアとともに現像ローラ上に供給される。トナー容器９５のトナーは、現像部８０内のトナーの消費にともない、現像部８０内に適宜に供給されるものである。現像部８０内のトナーの消費は、現像部８０内に設置されたトナー濃度検知センサ１００と、感光体ドラム５４に対向するパターン濃度検知センサ１１０と、によって検出される（図２を参照できる。）。なお、現像部８０におけるトナー供給動作については、後で詳しく説明する。

その後、現像部８０で現像された感光体ドラム５４表面は、転写部５８との対向部に達する。そして、この位置で、被転写材Ｐ上に感光体ドラム５４上のトナー像が転写される。このとき、感光体ドラム５４上には、被転写材Ｐに転写されない未転写トナーが僅かながら残存する。

その後、転写部５８を通過した未転写トナーを有する感光体ドラム５４表面は、クリーニング部５９との対向部に達する。そして、感光体ドラム５４に当接するクリーニングブレードにより、未転写トナーがクリーニング部５９内に回収される。
その後、クリーニング部５９を通過した感光体ドラム５４表面は、不図示の除電部に達する。そして、ここで感光体ドラム５４表面の電位は除電されて、一連の作像プロセスを終了する。

一方、転写部５８に搬送される被転写材Ｐは、次のように動作する。
まず、複数の給紙部６１〜６４のうち、１つの給紙部が自動又は手動で選択される（例えば、上段の給紙部６１が選択されたものとする。）。
そして、給紙部６１に収納された被転写材Ｐの１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送される。

その後、搬送経路Ｋを通過した被転写材Ｐは、レジストローラ５７の位置に達する。そして、レジストローラ５７の位置に達した被転写材Ｐは、感光体ドラム５４上に形成されたトナー像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部５８に向けて搬送される。
そして、転写工程後の被転写材Ｐは、転写部５８の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着部６５に達する。そして、この位置で、被転写材Ｐ上の未定着トナー像が熱と圧力とによって定着される。その後、定着工程後の被転写材Ｐは、出力画像として装置本体１から排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２にて、現像部８０の構成・動作について、さらに詳しく説明する。
図２を参照して、８１は感光体ドラム５４に対向する第１現像ローラ、８２は感光体ドラム５４に対向する第２現像ローラ、８３は第１現像ローラ８１に現像剤を供給するパドルローラ、８４は長手方向に複数の楕円板を有する撹拌ローラ、８５は第１現像ローラ８１に先端部が対向するように配設されたドクターブレード、８６は第１現像ローラ８１及び第２現像ローラ８２が露呈する開口部、８７は感光体ドラム５４に向けて突出して当接する入口シール、８８は現像剤を長手方向に撹拌するための撹拌板、８９は現像剤を長手方向に撹拌するための搬送スクリュ、１００は現像部８０内に収容された２成分現像剤のトナー濃度を検知するためのトナー濃度検知センサ、を示す。

現像部８０内には、キャリア（磁性キャリア）と、トナー（非磁性トナー）と、からなる２成分現像剤（添加剤等も含有されている。）が収容されている。
ここで、現像部８０及びトナー容器９５に収容されたトナーは、次のような工程を経て製造されたものである。まず、少なくとも、有機溶媒中に活性水素基を有する化合物と、反応可能な変性ポリエステル樹脂と、着色剤と、離型剤と、を溶解又は分散させて溶解物又は分散物を形成する。そして、その溶解物又は分散物を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させる。これを架橋剤及び伸張剤の少なくとも１つと反応させて得られた分散液から有機溶剤を除去する。最後に、その表面に付着した樹脂微粒子を洗浄・脱離して、トナーが形成される。このように形成されたトナーは、先に説明したように、形状制御が容易であるとともに感光体ドラム５４や現像ローラ８１、８２の汚染を軽減したり画質が向上する反面、長時間放置による特性変化がある。

２つの現像ローラ８１、８２は、図２中の矢印方向に回転している。２成分現像剤は、矢印方向に回転する撹拌ローラ８４及び搬送スクリュ８９や撹拌板８８によって、長手方向とそれに直交する方向に撹拌・混合される。そして、摩擦帯電してキャリアに吸着したトナーが、パドルローラ８３によってキャリアとともに第１現像ローラ８１に供給され、その現像剤が第１現像ローラ８１上に担持される。

その後、第１現像ローラ８１に担持された現像剤は、ドクターブレード８５の位置で適量化された後に、感光体ドラム５４との対向位置（現像領域である。）に達する。さらに、その対向位置を通過した現像剤は、第１現像ローラ８１から第２現像ローラ８２に移動した後に、感光体ドラム５４との対向位置（第２現像領域である。）に達する。そして、それらの対向位置で、現像剤中のトナーが、感光体ドラム５４表面に形成された静電潜像に付着する。
こうして、現像部８０による現像工程が終了する。

ここで、トナー容器９５内に収容されたトナーは、一旦、現像部８０のトナー供給部９０内に供給される。トナー供給部９０内のトナーは、撹拌部材９１によって供給ローラ９２の位置に搬送されて、供給ローラ９２から供給口を介して２成分現像剤を収容するスペースに適宜にトナーが供給される。

詳しくは、トナー容器９５は、内周面に螺旋状の突起を有する円筒状容器である。トナー容器９５が不図示の駆動部によって回転駆動されると、内部に収容されたトナーが螺旋状突起に案内されてトナー排出口まで搬送されて、トナー排出口から現像部８０（トナー供給部９０）にトナーが供給される。

トナー容器９５内のトナーは、トナー供給部９０に設置されたトナーセンサ（圧電センサ）の検知結果に基いて、トナー供給部９０内に適宜に補給されるものである。また、トナー供給部９０内のトナーは、トナー濃度検知センサ１００及びパターン濃度検知センサ１１０の検知結果に基いて、現像剤収容スペース内に適宜に補給されるものである。このように、結局、トナー容器９５内のトナーは、トナー濃度検知センサ１００及びパターン濃度検知センサ１１０の検知結果に基いて、現像部８０内に適宜に補給されていることになる。

トナー容器９５は、装置本体５０の外装上に設置された不図示の開閉カバーを開閉することで、装置本体５０に交換自在に設置される。すなわち、トナー容器９５内のトナーがなくなってトナーエンドが検知されると、ユーザーは、開閉カバーを開けて既設のトナー容器９５を取出する。そして、新品（交換用）のトナー容器９５を設置して、開閉カバーを閉じる。こうして、トナーエンド時のトナー容器９５の交換作業が完了する。

トナー濃度検知手段としてのトナー濃度検知センサ１００は、２成分現像剤の透磁率を検出することで、トナー濃度（現像剤中のトナーの割合である。）を検知するセンサである。
具体的に、トナー濃度検知センサ１００の出力電圧Ｖｔが低いときには、透磁率が小さいのでトナー濃度が高いと判断する。これに対して、出力電圧Ｖｔが高いときには、透磁率が大きいのでトナー濃度が低いと判断する。

現像部８０内のトナー濃度制御は、次のようにおこなわれる。トナー濃度検知センサ１００の出力値Ｖｔが狙い値Ｖｔｒｅｆと比較して大きい場合には、狙いよりもトナー濃度が低いと判断して、一定時間トナー容器９５（又は供給ローラ９２）を回転駆動して現像部８０にトナー供給する。これに対して、出力値Ｖｔが狙い値Ｖｔｒｅｆと比較して小さい場合には、狙いに対してトナー濃度が高いと判断してトナー供給動作をおこなわない。

一方、トナー濃度検知センサ１００の狙い値Ｖｔｒｅｆは、感光体ドラム５４上に現像されたパターン像（基準パターン）の画像濃度の検知結果に基いて設定される。基準パターンの画像濃度は、感光体ドラム５４に対向するパターン濃度検知手段としてのパターン濃度検知センサ１１０によって検知される。パターン濃度検知センサ１１０は、発光ダイオード等の発光素子とフォトダイオード等の受光素子とからなり、発光素子から発せられた光を基準パターンに照射してその反射光を受光素子で受光することで基準パターンの画像濃度を検知する。

基準パターンの濃度は、現像部８０内のトナー濃度が高いと高くなり、トナー濃度が低いと低くなる。したがって、基準パターン濃度が低い場合は、トナー濃度検知センサ１００の狙い値Ｖｔｒｅｆを小さくして、トナー濃度の狙い値を濃い側にシフトさせる。これに対して、基準パターン濃度が高い場合は、狙い値Ｖｔｒｅｆを大きくして、トナー濃度の狙い値を薄い側にシフトさせる。

このようなトナー濃度制御をおこなうことで、現像部８０内の現像剤を適正なトナー濃度に制御することができる。なお、トナー濃度の検知は、現像剤が撹拌されている状態のときにおこなうのが望ましいので、画像形成中又は紙間でおこなっている。他方、基準パターンの画像濃度の検知は、感光体ドラム５４上パターン像（基準パターン）を作像しておこなうために、画像形成中におこなうことはできずに、紙間でおこなっている。

このようなトナー濃度制御は感光体ドラム５４上の基準パターンの画像濃度を一定に保つように制御するものであって、トナー容器９５（又はトナー供給部９０）のトナーがなくなった場合には画像濃度が低下してトナー濃度制御ができなくなる。このように現像部８０に供給するトナーがなくなった状態を、パターン濃度検知センサ１１０の出力やトナー濃度検知センサ１００の出力から判断する。

トナーエンド検知手段としても機能するパターン濃度検知センサ１１０やトナー濃度検知センサ１００が、トナーエンドを検知すると、装置本体１による画像形成が中止される。そして、所定の制御フローに基いて、トナーエンド検知後のトナーエンドリカバリ動作（画像形成の復帰動作である。）がおこなわれる。

図３は、本実施の形態１で特徴的な、トナーエンドリカバリ動作時の制御を示すフローチャートである。
図３に示すように、まず、トナーエンド検知手段によってトナーエンドが検知されると（ステップＳ１〜Ｓ２）、放置時間を検知する時間検知手段としての放置時間カウントタイマの計測がスタートされる（ステップＳ３）。そして、画像形成装置が停止して、画像形成が禁止される。

その後、トナー容器９５を交換するための開閉カバーが１０秒以上開かれたかが判断される（ステップＳ４）。その結果、開閉カバーが開かれた時間ｔ１が１０秒未満であると判断された場合には、トナー容器９５の交換がおこなわれなかったものとして、表示部にトナーエンドである旨を表示して（ステップＳ１６）、本フローを終了する（ステップＳ１５）。なお、開閉カバーの開閉は、開閉カバーに当接するプッシュセンサ等の開閉検知手段によって検知される。

これに対して、ステップＳ４で、開閉カバーが開かれた時間ｔ１が１０秒以上であると判断された場合には、既設のトナー容器９５が取出されて再びトナー容器９５が設置されたものとして、放置時間ｔ２が確定する（ステップＳ５）。すなわち、放置時間ｔ２は、トナーエンドが検知されてから、開閉カバーの開閉が時間ｔ１（≧１０秒）にて完了するまで、の時間となる。

その後、確定した放置時間ｔ２に基いて、現像部８０の撹拌時間ｔ３（駆動時間）が設定されて（ステップＳ６）、設定された撹拌時間ｔ３だけ現像部８０が駆動されて、現像部８０内の現像剤が撹拌される（ステップＳ７〜Ｓ８）。このとき、新たに設置されたトナー容器９５から現像部８０へのトナー供給はおこなわれない。

ステップＳ６で確定される撹拌時間ｔ３は、放置時間ｔ２の長短によって差異が生じる現像部８０内のトナーの帯電状態や凝集状態を均質化するためのものである。すなわち、放置時間ｔ２が長くなるほど、トナーの帯電量は低下するとともに、重力によってトナーの凝集度は高まる。したがって、放置時間ｔ２が長くなるのにともない撹拌時間ｔ３を長く設定することで、トナー及びキャリアの衝突時間が増加してトナー帯電量が高まるとともに、トナーの流動が活性化されてトナーの凝集も低下する。

そして、ステップＳ７〜Ｓ８で、現像部８０内のトナーの状態が改善され安定した後に、トナー濃度検知センサ１００によってトナー濃度のサンプリングが開始される（ステップＳ９）。そして、トナー濃度検知センサ１００によるサンプリング値（出力値）の１０回平均値Ｖｔ１０（第１のトナー濃度である。）が算出される（ステップＳ１０）。ここで算出された平均値Ｖｔ１０は、後述のステップＳ１３でのトナーエンドリカバリの判定基準値（Ｖｔ１０−０．１）に用いられる。

ステップＳ１０の後、トナー供給サイクルが１回実行される（ステップＳ１１）。ここで、１回のトナー供給サイクルは、トナー容器９５から現像部８０へのトナー供給を１秒間おこなった後に現像部８０での現像剤の撹拌を９秒間おこなうサイクルである。
その後、１回のトナー供給サイクル実行後のトナー濃度（第２のトナー濃度である。）をトナー濃度検知センサ１００で検知する（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ１２で検知された出力値Ｖｔがトナーエンドリカバリの判定基準値（Ｖｔ１０−０．１）以下であるかが判断される（ステップＳ１３）。すなわち、第２のトナー濃度が、第１のトナー濃度よりも所定値以上大きいかが判断される。

その結果、出力値Ｖｔが判定基準値（Ｖｔ１０−０．１）以下であると判断された場合には、画像形成を復帰できる状態であるものとして、表示部にトナーエンドリカバリ動作が完了した旨の表示をして（ステップＳ１４）、本フローを終了する（ステップＳ１５）。

これに対して、ステップＳ１３で、出力値Ｖｔが判定基準値（Ｖｔ１０−０．１）を超えているものと判断された場合には、画像形成を復帰できる状態ではないものとして、トナー供給サイクルの実行回数が３０回未満であるかが判断される（ステップＳ１７）。その結果、トナー供給サイクルの実行回数が３０回未満であると判断された場合には、ステップＳ１１以降のフローを繰り返す。

これに対して、ステップＳ１７で、トナー供給サイクルの実行回数が３０回以上であると判断された場合には、交換されたトナー容器９５が新品ではないもの（トナーが収容されてないもの）として、表示部にトナーエンドである旨を表示して（ステップＳ１８）、本フローを終了する（ステップＳ１５）。
このように、本実施の形態１では、ステップＳ１７による判定ステップを用いることで、トナーエンド検知後に空のトナー容器９５が設置された場合（再び既設のトナー容器９５が設置されたような場合等である。）であっても、確実にトナーエンドの状態を検知することができる。これにより、現像部８０のトナー濃度が低下したまま画像形成をおこなうことによる、感光体ドラム５４上へのキャリア付着やキャリア飛散を抑止することができる。

以上説明したように、本実施の形態１の制御によれば、トナーエンド検知後の放置時間ｔ２に基いて、撹拌時間ｔ３を調整して現像部８０内の現像剤の状態を安定化した後に、トナー濃度のサンプリングをおこなってトナーエンドリカバリの判定基準を定めている。これによって、トナーエンドリカバリ動作後も常に適正なトナー濃度が保たれて、地肌汚れ等の異常画像やトナー飛散の発生を抑止することができる。

図４は、上述のナーエンドリカバリ動作時における、トナー濃度検知センサ１００の出力変動を示すグラフである。
従来の制御では、トナーエンドリカバリの判定基準は、トナーエンド検知直後のトナー濃度検知センサの出力値Ｖｔ１０によって定められていた。具体的に、出力値Ｖｔ１０が３．４ボルトであるとき、判定値は３．３ボルト（破線Ｓ０の位置である。）に設定されて、出力値Ｖｔ≦３．３なる条件がトナーエンドリカバリの判定基準となっていた。ここで、長時間放置による現像剤の状態変化によってトナー濃度検知センサ１００による出力誤差ΔＶｔが生じて、出力値Ｖｔが３．８ボルトまで上昇してしまったとする。このとき、従来のリカバリ制御では、長時間放置による出力値Ｖｔ（３．８ボルト）と放置前に設定した判定値（３．３ボルト）とを比較することになるために、トナー容器９５から現像部８０に過剰なトナー供給がおこなわれてしまう。その結果、トナー濃度過多による地肌汚れ及びトナー飛散が発生していた。

これに対して、本実施の形態１におけるトナーエンドリカバリの判定基準は、トナーエンド検知後の放置時間ｔ２の長短に基いて撹拌時間ｔ３を調整して現像部８０内の現像剤の状態を安定化した後に、トナー濃度のサンプリングをおこなって定めている。すなわち、長時間放置による現像剤の状態変化に合わせて、トナーエンドリカバリの判定値（破線Ｓ１の位置である。）を設定している。したがって、図中の折れ線（出力変動）に示すように、トナー濃度が過多になることなく適正なトナー濃度にてトナーエンドリカバリ動作を終了することができる。また、放置時間に合わせた最適な撹拌時間が設定されるために、装置本体１の停止時間が短くなってプリントの生産性が向上する。

以上説明したように、本実施の形態１では、トナーエンドを検知してからトナー容器９５の交換が検知されるまでの放置時間ｔ２に基いてトナーエンドリカバリ動作のタイミングを制御している。これによって、トナーエンドリカバリ動作後も常に適正なトナー濃度が保たれて、地肌汚れ等の異常画像やトナー飛散の発生を抑止することができる。

実施の形態２．
図５にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図５は、実施の形態２における画像形成装置でおこなわれるトナーエンドリカバリ動作時の制御を示すフローチャートであって、前記実施の形態１の図３に相当する図である。実施の形態２の制御は、放置時間に基いてトナー供給をおこなう供給回数又は供給時間を設定して画像形成の復帰の可否を判断する点が、放置時間に基いて現像剤の撹拌時間を設定して画像形成の復帰の可否を判断する前記実施の形態１のものと相違する。

図５に示すように、ステップＳ１〜Ｓ５までのフローは、前記実施の形態１のものと同様である。
ステップＳ５で放置時間ｔ２が確定されると、その放置時間ｔ２に基いてトナー供給サイクルの回数ｎが設定されて（ステップＳ２６）、回数ｎだけトナー供給サイクルが実行される（ステップＳ２７）。ここで、１回のトナー供給サイクルは、トナー容器９５から現像部８０へのトナー供給を１秒間おこなった後に現像部８０での現像剤の撹拌を９秒間おこなうサイクルである。

ステップＳ２６で確定されるトナー供給サイクルの回数ｎは、放置時間ｔ２の長短によって差異が生じる現像部８０内のトナーの帯電状態や凝集状態を均質化するためのものである。すなわち、放置時間ｔ２が長くなるほど、トナーの帯電量は低下するとともに、重力によってトナーの凝集度は高まる。したがって、放置時間ｔ２が長くなるのにともないトナー供給回数（又はトナー供給時間）を小さく設定することで、未帯電トナーの増加によるトナー帯電量の低下を軽減するとともに、トナーとともに供給されるシリカの増加によるキャリア間隔の低下を軽減する。

その後、ステップＳ２７で、放置時間ｔ２の長短に係わらず現像部８０内のトナーの状態が安定した後に、感光体ドラム５４上に基準パターンが形成されて（ステップＳ２８）、その画像濃度がパターン濃度検知センサ１１０によって検知される（ステップＳ２９）。
そして、ステップＳ２９で検知された出力値Ｖｓｐ（第１の画像濃度である。）が、予め定められた基準出力値０．３ボルト（第２の画像濃度である。）以下であるかが判断される（ステップＳ３０）。すなわち、第１の画像濃度が、基準となる第２の画像濃度よりも大きいかが判断される。

その結果、出力値Ｖｓｐが基準出力値０．３ボルト以下であると判断された場合には、トナー濃度が充分であって画像形成を復帰できる状態であるものとして、表示部にトナーエンドリカバリ動作が完了した旨の表示をして（ステップＳ３１）、本フローを終了する（ステップＳ１５）。

これに対して、ステップＳ３０で、出力値Ｖｓｐが基準出力値０．３ボルト以下ではないものと判断された場合には、トナー濃度が不足して画像形成を復帰できる状態ではないものとして、トナー供給サイクルの実行回数が３０回未満であるかが判断される（ステップＳ３２）。その結果、トナー供給サイクルの実行回数が３０回未満であると判断された場合には、ステップＳ２７以降のフローを繰り返す。

これに対して、ステップＳ３２で、トナー供給サイクルの実行回数が３０回以上であると判断された場合には、交換されたトナー容器９５が新品ではないものとして、表示部にトナーエンドである旨を表示して（ステップＳ３３）、本フローを終了する（ステップＳ１５）。これにより、感光体ドラム５４上へのキャリア付着やキャリア飛散を抑止することができる。

以上説明したように、本実施の形態２の制御によれば、トナーエンド検知後の放置時間ｔ２に基いて、トナー供給サイクルの回数ｎを調整して、トナー供給を過剰におこなうことなく現像部８０内の現像剤の状態を安定化した後に、基準パターンを作成してその画像濃度の検知をおこなってトナーエンドリカバリの判定をおこなっている。これによって、トナーエンドリカバリ動作後も常に適正なトナー濃度が保たれて、地肌汚れ等の異常画像やトナー飛散の発生を抑止することができる。

従来のトナー濃度制御では、先に図４で説明した出力誤差ΔＶｔ分を含めてトナー供給がされてしまうために、トナー濃度過多による地肌汚れやトナー飛散が生じていた。
本実施の形態２では、トナーエンド検知後の放置時間ｔ２に基いて、トナー供給サイクルの回数ｎを調整しているので、リカバリ時のトナー供給過多を抑止できる。また、放置時間ｔ２に合わせた最適なトナー供給サイクル回数ｎが設定されるために、装置本体１の停止時間が短くなってプリントの生産性が向上する。

以上説明したように、本実施の形態２では、トナーエンドを検知してからトナー容器９５の交換が検知されるまでの放置時間ｔ２に基いてトナーエンドリカバリ動作のタイミングを制御している。これによって、トナーエンドリカバリ動作後も常に適正なトナー濃度が保たれて、地肌汚れ等の異常画像やトナー飛散の発生を抑止することができる。

なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。図１の画像形成装置に設置される現像装置を示す断面図である。図１の画像形成装置でおこなわれるトナーエンド時の制御を示すフローチャートである。トナーエンドリカバリ時におけるトナー濃度検知センサの出力変動を示すグラフである。この発明の実施の形態２における画像形成装置でおこなわれるトナーエンド時の制御を示すフローチャートである。現像部に収容された２成分現像剤における、（Ａ）トナー濃度が高い状態と、（Ｂ）トナー濃度が低い状態と、を示す概略図である。現像部に収容された２成分現像剤における、（Ａ）長時間放置前の状態と、（Ｂ）長時間放置後の状態と、を示す概略図である。トナー供給量に対するトナー濃度検知センサの出力電圧変動を示すグラフである。

符号の説明

５０画像形成装置本体（装置本体）、
５４感光体ドラム（像担持体）、５５帯電部、５９クリーニング部、
８０現像部、８１第１現像ローラ、８２第２現像ローラ、
８３パドルローラ、８４撹拌ローラ、８５ドクターブレード、
８６開口部、８７入口シール、８８撹拌板、
８９搬送スクリュ、９１撹拌部材、９２供給ローラ、
９５トナー容器、
１００トナー濃度検知センサ（トナー濃度検知手段）、
１１０パターン濃度検知センサ（パターン濃度検知手段）、
Ｔトナー、Ｃキャリア。

Claims

トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、
前記現像部に供給するトナーを収容するとともに、画像形成装置本体に対して交換自在に設置されるトナー容器と、
前記現像部に供給するトナーがなくなった状態を検知するトナーエンド検知手段と、
前記トナーエンド検知手段によってトナーがなくなった状態を検知してから前記トナー容器が取出されて再びトナー容器が設置されるのを検知するまでの放置時間を検知する時間検知手段と、
前記現像部に収容された２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
を備え、
前記時間検知手段によって検知された放置時間に基いて前記現像部で２成分現像剤を撹拌する撹拌時間を設定して、該撹拌時間だけ２成分現像剤を撹拌した後の第１のトナー濃度を前記トナー濃度検知手段で検知して、前記トナー容器から前記現像部へのトナー供給をおこなった後に前記トナー濃度検知手段で検知した第２のトナー濃度と前記第１のトナー濃度とを比較して前記第２のトナー濃度が前記第１のトナー濃度よりも所定値以上大きいときに画像形成を復帰可能に制御して、前記トナー容器から前記現像部へのトナー供給を所定回数おこなっても前記第２のトナー濃度が前記第１のトナー濃度よりも所定値以上大きくならないときに画像形成を中止するように制御することを特徴とする画像形成装置。
前記撹拌時間は、前記放置時間が長いときに長くなるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、
前記現像部に供給するトナーを収容するとともに、画像形成装置本体に対して交換自在に設置されるトナー容器と、
前記現像部に供給するトナーがなくなった状態を検知するトナーエンド検知手段と、
前記トナーエンド検知手段によってトナーがなくなった状態を検知してから前記トナー容器が取出されて再びトナー容器が設置されるのを検知するまでの放置時間を検知する時間検知手段と、
前記現像部によって前記像担持体上に現像されたパターン像の画像濃度を検知するパターン濃度検知手段と、
を備え、
前記時間検知手段によって検知された放置時間に基いて前記トナー容器から前記現像部へ予め設定された時間だけトナー供給をおこなった後にトナー供給を停止するトナー供給サイクルを繰り返す回数を設定して、該回数だけトナー供給サイクルを繰り返した後の第１の画像濃度を前記パターン濃度検知手段で検知して、予め定められた第２の画像濃度と前記第１の画像濃度とを比較して前記第１の画像濃度が前記第２の画像濃度よりも大きいときに画像形成を復帰可能に制御して、前記回数だけ繰り返されるトナー供給サイクルを所定回数おこなっても前記第１のトナー濃度が前記第２のトナー濃度よりも大きくならないときに画像形成を中止するように制御することを特徴とする画像形成装置。
前記トナー供給サイクルを繰り返す前記回数は、前記放置時間が長いときに小さくなるように設定されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記現像部に収容された２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備え、
トナーエンド検知手段は、トナー濃度検知手段の検知結果に基いて前記現像部に供給するトナーがなくなった状態を検知する手段であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
前記現像部によって前記像担持体上に現像されたパターン像の画像濃度を検知するパターン濃度検知手段を備え、
トナーエンド検知手段は、パターン濃度検知手段の検知結果に基いて前記現像部に供給するトナーがなくなった状態を検知する手段であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
前記トナー容器を交換するための開閉カバーの開閉動作を検知する開閉検知手段を備え、
前記時間検知手段は、前記トナーエンド検知手段によってトナーがなくなった状態を検知してから前記開閉検知手段によって前記開閉カバーの開閉動作が完了した状態を検知するまでの時間を検知する手段であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
前記現像部に収容された２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
前記現像部によって前記像担持体上に現像されたパターン像の画像濃度を検知するパターン濃度検知手段と、を備え、
前記トナー濃度検知手段の検知結果が、前記パターン濃度検知手段の結果に基いて求められる前記トナー濃度検知手段の狙い値に近似するように前記トナー容器から前記現像部へのトナー供給の制御をおこなうことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
前記トナーは、少なくとも有機溶媒中に活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂と着色剤と離型剤とを溶解又は分散させて形成した溶解物又は分散物を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させて、架橋剤又は／及び伸張剤と反応させて得られた分散液から有機溶剤を除去して、その表面に付着した樹脂微粒子を洗浄・脱離して形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。