JP5326388B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に係わり、更に詳しくは非磁性一成分トナーを収容するトナーカートリッジを交換可能に現像槽と別体にした現像器を有する画像形成装置に関する。

従来、トナーを用い電子写真方式でモノクロ又はカラー画像を印刷（以下、印字ともいう）する画像記録装置がある。トナーを用いる印刷は、画像形成部において現像器内のトナーにより感光体上にトナー像を現像し、この現像したトナー像を用紙に転写して、この転写したトナー画像を定着装置において熱と圧力を加えて用紙に定着させてトナー画像を形成する。

現像器に収容されているトナーが印刷によって消費され、現像器内のトナー残量がある一定以下になると、残量検知装置が働いてトナー無しがユーザに通知され装置の運転が停止される。ユーザはトナーが空になったトナーカートリッジを現像器から取り去り、新しいトナーカートリッジと交換して、印刷作業を継続する。

このような動作を繰り返すことによって、印刷画像を繰り返し得ることになる。ところで、印刷処理の繰り返しによってトナーに添加されている外添剤は、トナー中に埋め込められたり、トナーから脱離したりしてトナーが劣化してゆく。

また、ドクターブレードによるシェア（剥ぎ取り）や、感光ドラムと現像ローラの接触圧によっても、破砕されるトナーが発生して、これが劣化トナーとなる。このようなトナーの劣化は、時間の経過とともに繰り返えされ、トナーカートリッジの中のトナーがなくなるころになると、供給ローラ周辺には劣化トナーや微弱逆極性外添剤が溜まってくる。

特に、トナーカートリッジを交換して使用する形式の画像形成装置では、トナーカートリッジを交換するたびに、供給ローラと現像ローラで構成される現像部に劣化トナーが増加してくる。

劣化したトナーは正常に帯電しないためにその極性が正規の極性を持たず、逆極性に帯電されたり、あるいは、ほとんど帯電電荷を持たなかったりする。これらの劣化して逆極性を持ったトナーや、トナーから脱離した微弱な逆極性を持った外添剤は、現像ローラと供給ローラの間の電界の働きにより供給ローラ側に押し付けられやすくなる。

したがって、供給ローラから現像ローラに正常なトナーが供給されにくくなり、このため、印刷画像に乱れが生じ、高品質の画像が得られなくなる。

そこで、このような現像器内の劣化したトナーを外部に吐き出して（現像器から感光体上に移行させて）帯電性の良いトナーを使うようにした画像形成装置が種々提案されている。

例えば、劣化して逆極性となった反転トナーを吐き出させる方法として、感光体の電位に対して現像剤担持体の現像バイアス電圧を、感光体との電位差が大きく取れるようにして、積極的に反転トナーを吐き出させる方法が提案されている。

そして、この方法では、前回トナーを吐き出してからのトナー消費量が多いほど、或いは現像剤担持体の積算回転数が多いほど、又は画像形成枚数が多いほど、反転トナー吐き出しモードの時間を長くするようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、２成分現像剤を用いる画像形成装置の場合として、現像ローラと感光体ドラムに所定のバイアス電圧を印加して、現像器内の劣化トナーを感光体ドラムの表面に移行させる「現像ローラ表面のリフレッシュ」なる動作をする方法が提案されている。

そして、この方法では、平均印字率が予め定めた枚数によりトナー補給前にリフレッシュ工程を実行するか、或いは、トナー補給後に現像剤のエージング動作を行ってリフレッシュ工程を実行するかのいずれか規定している。ここで、エージング動作とは、現像器内のトナーと補給された未使用トナーとを所定時間攪拌することをいっている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００６−１１９３０９号公報 特開２００７−０３４０５１号公報

ところで、上記従来の劣化トナーの吐き出し方法では、いずれも現像ローラに印加する電圧と感光体の電位との関係を規定しているが、現像槽内部の状態についての説明が何も無く、したがって、その効果の程が明確でないという疑問を持たせるものであった。

また上記の特許文献１又は２では、作像終了時、或いは、予め定めた規定枚数毎にトナーの吐き出し工程を設定しているため、トナー吐き出し工程中に印字信号を受け取った場合、トナーの吐き出し工程を中断して印刷工程に入った場合は、劣化トナーの吐出しが不十分のまま印刷を再開せざるを得ないから画質の低下を引き起こす。

そうかといって、トナーの吐き出し工程が終了してから印刷工程に入った場合は、実質的なスループットの低下を招くという不具合がある。

また、トナー補給後に現像剤のエージング動作を行ってリフレッシュ工程を実行するというのは、２成分現像剤を用いる画像形成装置の場合には良いとしても、１成分現像剤を用いる画像形成装置の場合は、極性の弱い劣化トナーと共に正規のトナーも同時に吐き出すことになって、劣化トナーのみが現像ローラ側にはじき出されるという効果は期待できない。

本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、スループットの低下を招くことなく確実に劣化トナーのみを現像器から排除する画像形成装置を提供することである。

本発明の画像形成装置は、少なくとも非磁性一成分のトナーを担持し静電潜像担持体上の潜像にトナー像を現像する現像ローラと、該現像ローラに上記トナーを供給して上記現像ローラ上にトナー層を形成させる供給ローラと、上記現像ローラ上の上記トナーを帯電させると共に薄層に形成するドクターブレードとを有する現像槽とを備えた現像器を有する画像形成装置であって、上記現像槽と別体に構成され上記現像槽に対し着脱自在であり上記現像槽に供給する上記トナーを収容しているトナーカートリッジと、該トナーカートリッジに収容されている上記トナーが消費されて残量なしとなったことを検知するカートリッジトナー検知手段と、該カートリッジトナー検知手段により上記トナーカートリッジの上記トナーの残量なしが検知されてから、上記現像槽の上記トナーの残量が所定以下となったことを検知する現像槽トナー検知手段と、該現像槽トナー検知手段により上記現像槽の上記トナーの残量が所定以下となったことが検知されたとき、上記供給ローラに平常のトナー層を形成する場合とは逆極性のバイアス電圧を印加する逆極性バイアス電圧印加手段と、該逆極性バイアス電圧印加手段による上記逆極性のバイアス電圧の印加により上記現像槽に残留していた劣化トナーが吐き出された後、上記トナーカートリッジを新品のトナーカートリッジと交換するよう報知する報知手段と、該報知手段によるトナーカートリッジ交換の報知に同期して少なくとも上記現像器の駆動を停止させる駆動停止手段と、を備えて構成される。

本発明によれば、スループットの低下を招くことなく確実に劣化トナーのみを現像器から排除する画像形成装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における非磁性１成分トナーを用いる現像装置を備えたカラー画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。

図１に示すプリンタ１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、中間転写ベルトユニット３、給紙部４、及び両面印刷用搬送ユニット５で構成されている。

上記画像形成部２は、同図の右から左へ４個の画像形成ユニット６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ）を多段式に並設した構成からなる。

上記４個の画像形成ユニット６のうち上流側（図の右側）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、画像形成ユニット６Ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。

上記の各画像形成ユニット６は、トナー容器（トナーカートリッジ）に収納されたトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）用の画像形成ユニット６Ｋを例にしてその構成を説明する。

画像形成ユニット６は、最下部に感光体ドラム７を備えている。この感光体ドラム７は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム７の周面近傍を取り巻いて、クリーナ８、帯電ローラ９、光書込ヘッド１１、及び現像器１２の現像ローラ１３が配置されている。

現像器１２は、上部のトナー容器に同図にはＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋで示すようにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーを収容し、中間部には下部へのトナー補給機構を備えている。

また、現像器１２の下部には側面開口部に上述した現像ローラ１３を備え、内部にトナー撹拌部材、現像ローラ１３にトナーを供給するトナー供給ローラ、現像ローラ１３上のトナー層を一定の層厚に規制するドクターブレード等を備えている。

中間転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右のほぼ端から端まで扁平なループ状になって延在する無端状の転写ベルト１４と、この転写ベルト１４を掛け渡されて転写ベルト１４を図の反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ１５と従動ローラ１６を備えている。

上記の転写ベルト１４は、トナー像を直接ベルト面に転写（一次転写）されて、そのトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく用紙への転写位置まで搬送するので、ここではユニット全体を中間転写ベルトユニットといっている。

この中間転写ベルトユニット３は、上記扁平なループ状の転写ベルト１４のループ内にベルト位置制御機構１７を備えている。ベルト位置制御機構１７は、転写ベルト１４を介して感光体ドラム７の下部周面に押圧する導電性発泡スポンジから成る一次転写ローラ１８を備えている。

ベルト位置制御機構１７は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びイエロー（Ｙ）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙに対応する３個の一次転写ローラ１８を鉤型の支持軸を中心に同一周期で回転移動させる。

そして、ベルト位置制御機構１７は、ブラック（Ｋ）の画像形成ユニット６Ｋに対応する１個の一次転写ローラ１８を上記３個の一次転写ローラ１８の周期と異なる回転移動周期で回転移動させて転写ベルト１４を感光体ドラム７から離接させる。

すなわち、ベルト位置制御機構１７は、中間転写ベルトユニット３の転写ベルト１４の位置を、フルカラーモード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４に当接）、モノクロモード（画像形成ユニット６Ｋに対応する一次転写ローラ１８のみが転写ベルト１４に当接）、及び全非転写モード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４から離れる）に切換える。

上記の中間転写ベルトユニット３には、上面部のベルト移動方向最上流側の画像形成ユニット６Ｍの更に上流側に、ベルトクリーナユニットが配置され、下面部のほぼ全面に沿い付けるように平らで薄型の廃トナー回収容器１９が着脱自在に配置されている。

給紙部４は、上下２段に配置された２個の給紙カセット２１を備え、２個の給紙カセット２１の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ２２、給送ローラ２３、捌きローラ２４、待機搬送ローラ対２５が配置されている。

待機搬送ローラ対２５の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト１４を介して従動ローラ１６に圧接する二次転写ローラ２６が配設されて、用紙への二次転写部を形成している。

この二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式熱定着装置２７が配置されて、ベルト式熱定着装置２７の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式熱定着装置２７から搬出する搬出ローラ対２８、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー２９に排紙する排紙ローラ対３１が配設されている。

両面印刷用搬送ユニット５は、上記搬出ローラ対２８と排紙ローラ対３１との中間部の搬送路から図の右横方向に分岐した開始返送路３２ａ、それから下方に曲がる中間返送路３２ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路３２ｃ、及びこれらの返送路の途中に配置された４組の返送ローラ対３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを備えている。

上記終端返送路３２ｃの出口は、給紙部４の下方の給紙カセット２１に対応する待機搬送ローラ対２５への搬送路に連絡している。また、本例において中間転写ベルトユニット３の上面部には、クリーニング部３５及び取り込みローラ３６が配置されている。

クリーニング部３５は、転写ベルト１４の上面に当接して廃トナーを擦り取って除去し、取り込みローラ３６はクリーニング部３５が除去した廃トナーを引き継いで、図示を省略したベルトクリーナユニットの一時貯留部に溜め込み、その溜め込まれた廃トナーを搬送スクリューにより落下筒内を上部まで搬送し、落下筒を介して廃トナー回収容器１９に送り込んでいる。

また、上記のクリーニング部３５を適度の圧力で転写ベルト１４に圧接させるために、中間転写ベルトユニット３側には、下方から転写ベルト１４をクリーニング部３５に向けて押圧する押圧ローラ３７が設けられている。

図１に示すように、この画像形成装置１は、従来の用紙に直接トナー像を転写する方式ではなく、待機搬送ローラ対２５により二次転写部まで鉛直方向に搬送される用紙に中間転写ベルト１４を介してトナー像を転写する方式となっている。

したがって、用紙の搬送路に発生する用紙ジャム等の不具合を回復するメンテナンス処理時には、図１の右側を開放するのみで対処できるようになっている。

そして、用紙ジャム等の不具合はキット類の配設部では発生しないので、図１の左側に集中するキット類などの消耗品の着脱の操作は、長手方向に入れ替え操作するだけの小さなスペースで良いように構成されている。

これにより、キット間の寸法は、可及的に縮小されており、装置本体全体の小型化が図られている。また、光書込みヘッド自体も小型化され、感光体ドラムに、より近接している構成となっている。

図２は、画像形成ユニット６を示す断面図である。図１に示した現像器１２は、図２に示すように、上部のトナーホッパーＡ３８と下部のトナーホッパーＢ３９からなるトナーカートリッジ４１と、外装フレーム４２を備えた現像部４３とから成る。

図３は、上記の画像形成ユニット６のトナーカートリッジ４１と現像ドラムユニット５８が合体している状態を示す斜視図である。

図４は、上記の画像形成ユニット６において、トナーカートリッジ４１が現像ドラムユニット５８に対し、装置本体の用紙搬送方向に直行する方向に挿抜可能な構成を示す図である。

図２及び図３において、現像部４３の内部には、既に述べた現像ローラ１３のほかに、この現像ローラ１３にトナーを供給する供給ローラ４４、及び現像ローラ１３上に供給されたトナーの層を一定の厚さに規制するドクターブレード４５、現像部４３のトナーを攪拌する攪拌部材４６等を備えている。

また、感光体ドラム７、クリーナ８、帯電ローラ９は、ドラムユニット部５７として外装フレーム４２の内部に現像器１２と一体に組み込まれている。ドラムユニット部５７は、現像器１２の現像部４３と共に現像ドラムユニット５８を形成している。

そして、上記の感光体ドラム７は、通常、導電性の金属ローラの表面に有機光導電体を一様に被着して成り、金属ローラ部は接地されている。

また、帯電ローラ９は、不図示の高圧電源により白印字状態の帯電電位（一様に印加する初期化電位、プラス極性で印加する方式とマイナス極性で印加する方式があり、この例ではマイナスの高電圧）を感光体ドラム７に印加する。

この印加により感光体ドラム７の周表面の感光層は、例えば「−５００Ｖ（ボルト）」のマイナス高電位に一様に帯電する。

図１に示した光書込ヘッド１１は、レーザー光源又はＬＥＤ光源を備えており、感光体ドラム７のマイナス高電位に帯電した周表面を画像情報に応じて選択的に露光する。

この露光により感光体ドラム７の表面には電位が略「−５０Ｖ」に減衰したマイナス低電位部が形成され、その「−５０Ｖ」の低電位部と予め帯電した上記「−５００Ｖ」の高電位部とによる静電潜像が形成される。

現像器１２の内部には非磁性一成分のトナーが収容されている。現像ローラ１３は、高圧電源４７から例えば「−３００Ｖ」の現像バイアスを印加される。また、供給ローラ４４は、他の高圧電源４８から「−５００Ｖ」の供給バイアスを印加される。そして、ドクターブレード４５には、更に他の高圧電源４９から「−３００Ｖ」のドクターバイアスを印加される。

供給ローラ４４と現像ローラ１３の間の電界は、現像ローラ１３から供給ローラ４４へ働く。負に帯電しているトナーは、供給ローラ４４から現像ローラ１３方向の力を受けて現像ローラ１３方向に移動し、現像ローラ１３の表面に付着する。

現像ローラ１３の表面に付着したトナーは、ドクターブレード４５により一定の層厚に規制されると共に、ドクターブレード４５を介して高圧電源４８から加わるマイナス高圧電位により、−５〜−２５μｑ／ｇ程度の電荷を持った比較的弱いマイナス電位に帯電している。

現像ローラ１３は、回転しながら上記のトナー層を感光体ドラム７との対向部に搬送する。現像ローラ１３と感光体ドラム７との対向部では、上記「−５０Ｖ」の静電潜像の低電位部と現像ローラ１３との間に「−２５０Ｖ」の電位差が形成される。即ち静電潜像の低電位部は現像ローラ１３に対して相対的にプラス極性の電位を形成する。

この電位差による電界により、マイナス極性に帯電している非磁性のトナーが感光体ドラム７のプラス極性の静電潜像低電位部に転移してトナー像を形成する。このトナー像は、感光体ドラム７の回転によって、図１に示す感光体ドラム７と一次転写ローラ１８との対向部に搬送される。

一次転写ローラ１８は、感光体ドラム７と対向し、転写ベルト１４を介して感光体ドラム７に圧接して転写部を形成している。この一次転写ローラ１８は、例えば導電性のスポンジ等で形成され、不図示の正極性の高圧電源に接続されている。一次転写ローラ１８は、転写ベルト１４にプラス電位の転写バイアスを印加する。

この電圧印加によりプラス電位となった転写ベルト１４に、転写部に回転搬送されて来る感光体ドラム７上の負極性のトナー像が転写される。同様にして４個の画像形成ユニット６により、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、及びブラック（Ｋ）の４色のトナー像を重ねて転写された転写ベルト１４は、そのトナー像を従動ローラ１６と二次転写ローラ２６が圧接する二次転写部へと搬送する。

そして、トナー像は、二次転写部において用紙に転写される。用紙に転写されたトナー像は、ベルト式熱定着装置２７により熱と圧力で紙面に定着され、搬出ローラ対２８及び排紙トレー２９により排紙トレー２９上に排紙される。

図２に戻り、クリーナ８には、感光体ドラム７の周表面に当接するクリーニングブレード５１と、搬送スクリュー５２が配設されている。

クリーニングブレード５１は感光体ドラム７の周表面に残留する廃トナーを取り除き、搬送スクリュー５２は、その取り除かれた廃トナーを、外装フレーム４２の左上外装フレーム４２ａに配置されている搬送スクリュー５２ｂを経由して、上部のトナーホッパーＡ３８に配設されている廃トナー収容パイプ５３内の搬送スクリュー５２ｃを介し、廃トナー回収袋５４に送出する。

また、下部のトナーホッパーＢ３９には、中央部に内部のトナーを攪拌するためのアジテータ５５が配設されており、下部開口には現像部４３の開口部との間にシール部材５６が介装されている。内部のトナーは、アジテータ５５の回転によって、下部隔壁の開口を通って現像部４３に補給される。

このトナーの補給の概略を簡単に説明する。トナーカートリッジ４１は外ケースと内ケースにより構成されており、内ケースの中には現像部４３内にトナーを送るためのトナーアジテータ５５が回転可能な構造にて配置されている。当初は外ケース内にトナーが充填されており、内ケース内にはトナーは入らない状態になっている。

トナーカートリッジ４１を図２のように現像部４３に装着し、両者を固定するための不図示のロックレバーを動かす事により、トナーカートリッジ４１に配置されているこれも不図示の爪が現像部４３に噛み込み、両者が一体化すると同時に、内ケースが回転し外ケースからトナーが入り込み、さらにアジテータ５５の回転により内ケースから現像部４３にトナーが補給されるようになっている。

このようにして順次トナーは外ケース⇒内ケース⇒現像部⇒供給ローラ⇒現像ローラ⇒感光体ドラム、という供給フローにより画像形成ユニットから消費される。

トナーが画像形成により消費され、最初に内ケース（下部のトナーホッパーＢ３９）のトナー無しが、アジテータ５５の回転周期によって検出され、制御装置に「ホッパートナー無し」信号が通知される。

尚、アジテータ５５の回転軸はワンウェイギヤに接続されており、トナーホッパーＢ３９にトナーが十分あるときは回転が一定であるためトナーありを検出し、トナーが無くなってある一定以下になると、アジテータ５５自身の重さで落下回転することによってトナーなしを検出するものである。

その後、遂には現像部４３内にトナーがなくなると、ピエゾ素子等を用いた圧力センサからなるトナー有無センサが、トナーからの圧力が所定値以下となったことを検知して制御装置に「現像部トナー無し」信号を通知する。

尚、本例では、現像部４３のトナー残量１０ｇにて現像部トナー無し検知が出力されるような仕様となっている。そして、画像欠陥、ハード障害発生防止のために、トナー無し検知が働くと、後述するように劣化トナーの吐き出しを行ってから、トナーカートリッジの交換指示を報知して、装置が停止し、強制的に印字が禁止されるようになっている。

トナーカートリッジの交換指示の報知を知って、ユーザは、図４に示すように、現像ドラムユニット５８からトナー無しカートリッジを取り外し、新品のトナーカートリッジ４１と交換する。

画像形成ユニット６の寿命は、感光体ドラム７の回転時間４２５０００秒にて設定されており、その間にトナーカートリッジ４１が何本使用されても制限は設けられていない。

画像形成ユニット６の中にはフューズが設けられており、新品の画像形成ユニット６がプリンタ１本体に装着されると、フューズに電流が流されてフューズが切断され、以後フューズの断線を検知することで画像形成ユニット６の新旧が判断される。

そして画像形成ユニット６の新品を検知した時点から、感光体ドラム７の回転時間を計測される。これにより、単純に設定寿命時間４２５０００秒から引けば残りの寿命が表示できる。

ところで、上述したように、本例における現像部トナー無し検知は、現像部４３のトナー残量がおよそ１０ｇになったとき、現像部にはトナーが無いと見做され、トナー有無センサから現像部トナー無し検知信号が制御部に出力される。

このとき現像部に残留しているおよそ１０ｇのトナーは、その殆どが、逆極性となったか破砕された劣化トナーである。そこで、本例では、新品のトナーカートリッジ４１を交換装着するための印刷処理中断の時間帯を利用して反転トナー（劣化トナー）の除去処理を行う。

図５は、劣化トナーの除去処理を説明するフローチャートである。尚、この処理は、不図示の制御部のメモリに内蔵されたプログラムに基づいて、制御部の例えばＣＰＵ(central processing unit）により行われる処理である。

図５に示すように、プリンタ１の印字処理が開始されると、先ず、トナー有無センサが駆動される（ステップＳ１）。これにより、印字処理中は、現像部４３のトナーの有り無しが、継続的に検知され、その検知結果がＣＰＵに通知される。

ＣＰＵは、その通知された検知結果により現像部４３のトナーの有り無しを判別する（ステップＳ２）。そして、ＣＰＵに通知された検知結果が「トナー有り」であれば（Ｓ２がＮ）、トナーの有り無し検知を継続する。また、この間、印字処理は続行されている。

トナーの消費が進んで、やがて現像部４３のトナー残量が所定量以下、すなわち１０ｇ以下となったことが、トナー有無センサにより検知されると（Ｓ２がＹ）、ＣＰＵは、印字動作を中断する（ステップＳ３）。

そして、ＣＰＵ内蔵の時間カウンタに所定の時間を設定して時間の計測を開始させる（ステップＳ４）。

ここで時間カウンタに設定される所定の時間は、劣化トナーを感光体ドラム７にベタ現像してクリーナ８で除去するという劣化トナーの吐き出し処理を繰り返して、およそ１０ｇの劣化トナーが全部無くなるまでの空回転（実際の画像印字を行わずに感光体ドラム７が回転する）時間である。

上記に続いてＣＰＵは、はき出しモードバイアスを設定する（ステップＳ５）。この処理では、帯電ローラ９には印字動作時と同じバイアス電圧が印加され、現像ローラ１３にも印字動作時と同じ「−３００Ｖ」の現像バイアスを印加される。

そして、供給ローラ４４には、印字動作時とは異なる「−２００Ｖ」のバイアス電圧が印加される。これにより現像ローラ１３と供給ローラ４４との間の電界方向は、通常の印字動作時とは逆方向になる。この各バイアス電圧の設定が、吐き出しモード時のバイアス電圧の設定値となる。

続いて、ＣＰＵは、空回転の動作を開始する（ステップＳ６）。上記のように現像ローラ１３と供給ローラ４４との間の電界方向が通常の印字動作時とは逆方向になっていることにより、通常の印字動作時とは極性が反転している劣化トナーが、効率よく供給ローラ４４から現像ローラ１３に供給される。

そして、この現像ローラ１３上の劣化トナーは、空回転している感光体ドラム７にベタ現像され、クリーナ８で除去される。

そして、ＣＰＵは、ステップＳ４で設定した時間カウンタがカウントアップしたか否かを判別し（ステップＳ７）、未だカウントアップしていなければ（Ｓ７がＮ）、ステップＳ５の処理に戻って、ステップＳ５〜Ｓ７の処理を繰り返す。

このようにステップＳ５〜Ｓ７の処理が繰り返されることにより、現像部４３に残留している劣化トナーが、現像ローラ１３から感光体ドラム７へ、感光体ドラム７からクリーナ８へと、逐次吐き出されていく。

やがてＣＰＵは、時間カウンタがカウントアップしたことを判別すると（Ｓ７がＹ）、現像部４３内の劣化トナーが全部吐き出されたと判断して、不図示の操作パネルの表示装置に、トナーカートリッジ４１の交換指示を表示する（ステップＳ８）。これにより、トナーカートリッジ４１の交換指示がユーザに報知される。

また、ＣＰＵは、上記の表示処理と平行してモータの回転を停止する（ステップＳ９）。これにより、感光体ドラム７の空回転と、その他の駆動部分の動作が停止し、ユーザによる新品トナーカートリッジ４１の交換が行われる。

このように、本実施の形態では、現像部４３のトナー無しが検知されたとき、供給ローラ４４に印加するバイアス電圧を変更して、極性が反転している劣化トナーが吐き出され易いように設定して、劣化トナーの吐き出しを行う。

また、トナーカートリッジ４１の交換時に劣化トナーの吐き出しを行うので、通常のスループットを落とすことなく、劣化トナーの吐き出しを行うことができる。

また、現像部４３の新品トナーが補給される前の劣化トナー濃度が最も高い時点で吐き出し処理を行うので、劣化トナーの効率的な吐き出しができると共に、新品トナーと劣化トナーが混ざり合うことが無いため、いつまでも画像劣化の無い良好な画像が得られる。

尚、上記の例では、吐き出しモードバイアス電圧として、供給ローラへのバイアス電圧のみを、通常の印字時と異なるように変更したが、感光ドラムの電位、現像ローラの現像バイアス電圧を変えるようにしてもよい。

要は、バイアス電圧が作る電界方向が、上記の実施形態と同じ方向になればよく、バイアス電圧として印加する電圧値は適宜に選択できることは言うまでも無い。

実施形態１における非磁性１成分トナーを用いる現像装置を備えたプリンタの内部構成を説明する断面図である。 実施形態１におけるプリンタの画像形成ユニットを示す断面図である。 実施形態１におけるプリンタの画像形成ユニットのトナーカートリッジと現像ドラムユニットが合体している状態を示す斜視図である。 実施形態１におけるプリンタの画像形成ユニットにおいてトナーカートリッジが現像ドラムユニットに対し装置本体の用紙搬送方向に直行する方向に挿抜可能な構成を示す図である。 実施形態１におけるプリンタの劣化トナーの除去処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ プリンタ
２ 画像形成部
３ 中間転写ベルトユニット
４ 給紙部
５ 両面印刷用搬送ユニット
６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ） 画像形成ユニット
７（７ｍ、７ｃ、７ｙ、７ｋ） 感光体ドラム
８ クリーナ
９ 帯電ローラ
１１ 光書込ヘッド
１２ 現像器
１３ 現像ローラ
１４ 転写ベルト
１５ 駆動ローラ
１６ 従動ローラ
１７ ベルト位置制御機構
１８ 一次転写ローラ
１９ 廃トナー回収容器
２１ 給紙カセット
２２ 用紙取出ローラ
２３ 給送ローラ
２４ 捌きローラ
２５ 待機搬送ローラ対
２６ 二次転写ローラ
２７ ベルト式熱定着装置
２８ 搬出ローラ対
２９ 排紙トレー
３１ 排紙ローラ対
３２ａ 開始返送路
３２ｂ 中間返送路
３２ｃ 終端返送路
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ 返送ローラ対
３５ クリーニング部
３６ 取り込みローラ
３７ 押圧ローラ
３８ トナーホッパーＡ
３９ トナーホッパーＢ
４１ トナーカートリッジ
４２ 外装フレーム
４２ａ 左上外装フレーム
４３ 現像部
４４ 供給ローラ
４５ ドクターブレード
４６ 攪拌部材
４７、４８、４９ 高圧電源
５１ クリーニングブレード
５２、５２ｂ、５２ｃ 搬送スクリュー
５３ 廃トナー収容パイプ
５４ 廃トナー回収袋
５５ アジテータ
５６ シール部材
５７ ドラムユニット部
５８ 現像ドラムユニット

Claims (1)

1. 少なくとも非磁性一成分のトナーを担持し静電潜像担持体上の潜像にトナー像を現像する現像ローラと、該現像ローラに前記トナーを供給して前記現像ローラ上にトナー層を形成させる供給ローラと、前記現像ローラ上の前記トナーを帯電させると共に薄層に形成するドクターブレードとを有する現像槽とを備えた現像器を有する画像形成装置であって、
   前記現像槽と別体に構成され前記現像槽に対し着脱自在であり前記現像槽に供給する前記トナーを収容しているトナーカートリッジと、
   該トナーカートリッジに収容されている前記トナーが消費されて残量なしとなったことを検知するカートリッジトナー検知手段と、
   該カートリッジトナー検知手段により前記トナーカートリッジの前記トナーの残量なしが検知されてから、前記現像槽の前記トナーの残量が所定以下となったことを検知する現像槽トナー検知手段と、
   該現像槽トナー検知手段により前記現像槽の前記トナーの残量が所定以下となったことが検知されたとき、前記供給ローラに平常のトナー層を形成する場合とは逆極性のバイアス電圧を印加する逆極性バイアス電圧印加手段と、
   該逆極性バイアス電圧印加手段による前記逆極性のバイアス電圧の印加により前記現像槽に残留していた劣化トナーが吐き出された後、前記トナーカートリッジを新品のトナーカートリッジと交換するよう報知する報知手段と、
   該報知手段によるトナーカートリッジ交換の報知に同期して少なくとも前記現像器の駆動を停止させる駆動停止手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。