JP5744659B2 - 長尺シートの印刷が可能な画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シートにトナー像を転写する画像形成装置に関し、特にＡ３サイズを超える長尺シートにトナー像を転写可能な画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、像担持体（例えば、感光体ドラムや転写ベルト）上に形成された静電潜像に現像剤を供給して該静電潜像を現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する。前記現像を行う方式の一つとして、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む二成分現像剤を用いたタッチダウン現像方式が知られている。この方式では、磁気ローラー上に二成分現像剤層（いわゆる磁気ブラシ層）が担持され、現像ローラー上に前記磁気ブラシ層からトナーを受け取ってトナー層が担持され、該トナー層から像担持体上にトナーが供給されることで前記静電潜像が可視化される。

タッチダウン現像方式が採用された現像装置では、現像ハウジング内のトナー濃度が監視され、前記トナー濃度が所定の閾値以下となったときにトナーカートリッジからトナーが現像ハウジングへ補給するトナー補給動作が実行される（例えば特許文献１参照）。前記トナー補給動作は、一般に印刷ジョブ間や装置起動時等に行われる。しかし、例えば高印字率のトナー像の印刷が連続してトナーが急激に不足した場合、１つの印刷ジョブを実行している最中に印刷処理を紙間で一旦停止させて、強制的にトナー補給動作が実行される。

特開２００２−４０７９５号公報

ところで、画像形成装置には、Ａ４やＡ３サイズのような定型シートへの印刷だけでなく、副走査方向のサイズが１０００ｍｍ以上に至るような長尺シートへの印刷にも対応できるものがある。このような画像形成装置では、１枚の長尺シートの印刷中に、現像ハウジング内のトナー濃度が閾値以下となり、トナー補給動作が必要となる場合がある。この場合、１枚の長尺シートの印刷中に印刷処理を一旦停止させて、トナー補給動作を実行させることになる。かかる制御が行われると、印刷処理が中断されることに伴うストレスをユーザーに与えるだけでなく、画像の色目などが中断前後で変わる等の画像欠陥を惹起する不具合が生じる。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、長尺シートにトナー像を転写することが可能な画像形成装置において、トナー補給動作の適正化を図ることを目的とする。

本発明の一局面に係る画像形成装置は、シートに転写するトナー像を担持する像担持体と、トナーおよびキャリアを含む現像剤を貯留する現像ハウジングと、汲上極を含む固定式の磁極を有し、所定の方向に回転しつつ前記現像ハウジング内の現像剤を前記汲上極の磁力により受け取って、現像剤層を担持する現像剤担持体と、前記現像ハウジング内に備えられ、前記現像剤を攪拌しつつ搬送することが可能なキャビティであって、現像剤が循環搬送される、前記現像剤担持体の軸方向に延びる２つの隣り合う第１現像剤貯留室及び第２現像剤貯留室と、これら第１及び第２現像剤貯留室をその両端部において互いに連通させる連通路とを備えた現像剤貯留部と、前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層からトナーを受け取ってトナー層を担持し、前記トナー層のトナーを前記像担持体に供給するトナー担持体と、前記現像ハウジングに対してトナーを補給するトナー補給手段と、前記現像ハウジング内のトナー濃度を検出する検出手段と、前記トナー像の印字率をシート単位で求める印字率算出手段と、前記トナー像を転写されるシートが、定型シート又は該定型シートよりも副走査方向のサイズが長い長尺シートのいずれであるかを判別するシートサイズ判別手段と、前記トナー補給手段から前記現像ハウジングへのトナー補給動作を制御する制御手段と、を備え、前記第２現像剤貯留室は、前記汲上極と対向しており、前記循環搬送の方向において、前記第２現像剤貯留室の下流端は前記現像剤担持体の下流端よりも下流側に延在した延在部で構成されており、前記第１現像剤貯留室は、前記延在部の延在長さに応じた長さの受取部を前記循環搬送の方向の上流端に備え、前記下流端の側の前記連通部は、前記延在部と前記受取部との間を連通させており、前記検出手段は、前記第２現像剤貯留室の前記延在部であって前記下流端の側の前記連通部に対向する位置に配置され、前記制御手段は、前記トナー補給動作を実行させる補給閾値を設定し、前記検出手段によって検出されるトナー濃度が前記補給閾値を下回ったときに前記トナー補給手段を動作させるものであって、前記シートサイズ判別手段が、前記トナー像を転写されるシートが前記長尺シートであると判別したとき、前記印字率算出手段が求める印字率に応じて変化する第１補給閾値を設定する。

この構成によれば、長尺シートがトナー像の転写対象とされる場合に、トナー補給動作を実行させる補給閾値が、その長尺シートに印字されるトナー像の印字率に応じて変化する第１補給閾値に設定される。このため、前記長尺シートに対する転写処理が完了するまで前記トナー補給動作が開始されないような補給閾値を設定させることが可能となる。従って、長尺シートの転写処理が、その途中で強制的なトナー補給動作のために中断されてしまうことを防止できる。

上記構成において、前記制御手段は、前記シートサイズ判別手段が、前記トナー像を転写されるシートが前記定型シートであると判別したとき、予め定められた一定値である第２補給閾値を設定することが望ましい。

定型シートは、副走査方向のサイズが比較的短く、１枚のシートの転写処理中にトナーが急激に不足状態となることは一般に無い。従って、定型シートがトナー像の転写対象とされる場合に、トナー補給動作を実行させる補給閾値を、予め定められた一定値である第２補給閾値とすることで、制御手段の処理を簡素化することができる。

上記構成において、前記第１補給閾値は、前記印字率が高くなる程、前記トナー濃度が低くなる方向に変化する閾値であることが望ましい。

この構成によれば、印字率が高くなる程、トナー濃度がより低くなるまでトナー補給動作が開始されないようにすることができる。従って、より確実に、長尺シートの転写処理の中断を防止することができる。

本発明によれば、長尺シートにトナー像を転写することが可能な画像形成装置において、トナー補給動作タイミングの適正化を図ることができる。すなわち、長尺シートの転写処理が中断されてトナー補給動作が実行されてしまうことを防止できる。従って、印刷処理が中断されることに伴うストレスをユーザーに与えることはなく、また、画像欠陥の発生も防止できる利点がある。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。 現像装置の垂直方向の断面図である。 現像装置の水平方向の断面図である。 現像装置の現像動作を説明するための模式図である。 現像ローラーからのトナーの剥ぎ取り動作を説明するための模式図である。 制御部の機能ブロック図である。 長尺シート及び定型シートを示す模式図である。 補給閾値と印字率との関係を示すグラフである。 制御部による閾値設定動作を説明するためのフローチャートである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造を示す断面図である。ここでは、画像形成装置１として、プリンター機能と複写機能を備えた複合機を例示するが、画像形成装置は、プリンター、複写機、ファクシミリ装置であってもよい。

画像形成装置１は、略直方体形状の筐体構造を有する装置本体１０と、装置本体１０上に配置される自動原稿給送装置２０と、装置本体１０の右側面１０Ｒの下方に取り付けられた長尺シートの給紙用の外付けカセット７０とを備える。装置本体１０の内部には、複写する原稿画像を光学的に読み取る読取ユニット２５と、シートにトナー像を形成する画像形成部３０と、前記トナー像をシートに定着させる定着部６０と、画像形成部３０へ搬送される定型シートを貯留する給紙部４０と、定型シート又は長尺シートを給紙部４０又は外付けカセット７０から画像形成部３０及び定着部６０を経由してシート排出口１０Ｅまで搬送する搬送経路５０と、この搬送経路５０の一部を構成するシート搬送路を内部に有する搬送ユニット５５とが収容されている。

自動原稿給送装置（ＡＤＦ）２０は、装置本体１０の上面に回動自在に取り付けられている。ＡＤＦ２０は、装置本体１０における所定の原稿読取位置（第１コンタクトガラス２４１が組み付けられた位置）に向けて、複写される原稿シートを自動給送する。一方、ユーザーが手置きで原稿シートを所定の原稿読取位置（第２コンタクトガラス２４２の配置位置）に載置する場合は、ＡＤＦ２０は上方に開かれる。ＡＤＦ２０は、原稿シートが載置される原稿トレイ２１と、自動原稿読取位置を経由して原稿シートを搬送する原稿搬送部２２と、読取後の原稿シートが排出される原稿排出トレイ２３とを含む。

読取ユニット２５は、装置本体１０の上面のＡＤＦ２０から自動給送される原稿シートの読取用の第１コンタクトガラス２４１、又は手置きされる原稿シートの読取用の第２コンタクトガラス２４２を通して、原稿シートの画像を光学的に読み取る。読取ユニット２５内には、光源、移動キャリッジ、反射ミラー等を含む走査機構と、撮像素子とが収容されている（図略）。走査機構は、原稿シートに光を照射し、その反射光を撮像素子に導く。撮像素子は、前記反射光をアナログ電気信号に光電変換する。前記アナログ電気信号は、Ａ／Ｄ変換回路でデジタル電気信号に変換された後、画像形成部３０に入力される。

画像形成部３０は、フルカラーのトナー画像を生成しこれをシート上に転写する処理を行うもので、タンデムに配置されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の各トナー像を形成する４つのユニット３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｂｋを含む画像形成ユニット３２と、該画像形成ユニット３２の上に隣接して配置された中間転写ユニット３３と、中間転写ユニット３３上に配置されたトナー補給部３４（トナー補給手段）とを含む。

各画像形成ユニット３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｂｋは、感光体ドラム３２１（像担持体）と、この感光体ドラム３２１の周囲に配置された、帯電器３２２、露光器３２３、現像装置３２４、一次転写ローラー３２５及びクリーニング装置３２６とを含む。

感光体ドラム３２１は、その軸回りに回転し、その周面に静電潜像及びトナー像が形成される。感光体ドラム３２１としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系材料を用いた感光体ドラムを用いることができる。帯電器３２２は、感光体ドラム３２１の表面を均一に帯電する。露光器３２３は、レーザー光源とミラーやレンズ等の光学系機器とを有し、感光体ドラム３２１の周面に、原稿画像の画像データに基づく光を照射して、静電潜像を形成する。

現像装置３２４は、感光体ドラム３２１上に形成された静電潜像を現像するために、感光体ドラム３２１の周面にトナーを供給する。現像装置３２４は、２成分現像剤用のものであり、スクリューフィーダー、磁気ローラー、及び現像ローラーを含む。この現像装置３２４の詳細については、後記で詳細に説明する。

一次転写ローラー３２５は、中間転写ユニット３３に備えられている中間転写ベルト３３１を挟んで感光体ドラム３２１とニップ部を形成し、感光体ドラム３２１上のトナー像を中間転写ベルト３３１上に一次転写する。クリーニング装置３２６は、クリーニングローラー等を有し、トナー像転写後の感光体ドラム３２１の周面を清掃する。

中間転写ユニット３３は、中間転写ベルト３３１、駆動ローラー３３２及び従動ローラー３３３を備える。中間転写ベルト３３１は、駆動ローラー３３２及び従動ローラー３３３に架け渡された無端ベルトであって、該中間転写ベルト３３１の外周面には、複数の感光体ドラム３２１からトナー像が、同一箇所に重ねて転写される（一次転写）。

駆動ローラー３３２の周面に対向して、二次転写ローラー３５が配置されている。駆動ローラー３３２と二次転写ローラー３５とのニップ部は、中間転写ベルト３３１に重ね塗りされたフルカラーのトナー像をシートに転写する二次転写部３５Ａとなる。駆動ローラー３３２又は二次転写ローラー３５のいずれか一方のローラーに、トナー像と逆極性の二次転写バイアス電位が印加され、他方のローラーは接地される。

トナー補給部３４は、イエロー用トナーコンテナ３４Ｙ、マゼンタ用トナーコンテナ３４Ｍ、シアン用トナーコンテナ３４Ｃ、及びブラック用トナーコンテナ３４Ｂｋを含む。これらトナーコンテナ３４Ｙ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｂｋは、それぞれ各色のトナーを貯留するものであり、ＹＭＣＢｋ各色に対応する画像形成ユニット３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｂｋの現像装置３２４に、図略の供給経路を通して各色のトナーを供給する。各トナーコンテナ３４Ｙ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｂｋには、当該コンテナ内のトナーを図略のトナー排出口へ搬送する搬送スクリュー３４１が備えられている。この搬送スクリュー３４１が駆動部９６２（図６）にて回転駆動されることで、現像装置３２４内へトナーが補給される。

給紙部４０は、画像形成処理が施されるシートのうち、定型シートＳ１を収容する２段の給紙カセット４０Ａ、４０Ｂを備える。これら給紙カセット４０Ａ、４０Ｂは、装置本体１０の前方から手前方向に引出可能である。本明細書において「定型シート」とは、例えばＩＳＯ２１６で画定されているＡ列、Ｂ列に従ったサイズであって、一般の画像形成装置において汎用されているサイズのシートを指す。例えば、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ｂ４、Ｂ５サイズ等のシートが、定型シートＳ１である。勿論、サイズスタンダードはＩＳＯ２１６以外の規格に従ったものでも良く、例えばＡＮＳＩ、ＬＤＲ、ＬＧＬ、Ｆｏｌｉｏ、Ｑｕａｒｔｏ、Ｌｅｔｔｅｒ、ＥＸＥＣ、ＳＴＭＴなどの規格に基づいた定型シートであっても良い。

給紙カセット４０Ａ（４０Ｂ）は、定型シートＳ１が積層されてなるシート束を収納するシート収容部４１と、前記シート束を給紙のためにリフトアップするリフト板４２とを備える。給紙カセット４０Ａ（４０Ｂ）の右端側の上部には、ピックアップローラー４３と、給紙ローラー４４とリタードローラー４５とのローラー対とが配置されている。ピックアップローラー４３及び給紙ローラー４４の駆動により、給紙カセット４０Ａ内のシート束の最上層のシートＳ１が１枚ずつ繰り出され、搬送経路５０の上流端へ搬入される。

装置本体１０の右側面１０Ｒには、手差し給紙用の給紙トレイ４６が設けられている。給紙トレイ４６は、その下端部において装置本体１０に対して開閉自在に取り付けられている。ユーザーは、手差し給紙を行う場合、図示の通り給紙トレイ４６を開き、その上にシートを載置する。給紙トレイ４６に載置されたシートは、ピックアップローラー４６１及び給紙ローラー４６２の駆動によって、搬送経路５０へ搬入される。但し、本実施形態では、この給紙トレイ４６が、長尺シートＳ２の給紙用のトレイとして活用されている例を示している。

外付けカセット７０は、長尺シートＳ２の給紙のためオプションで装置本体１０に取り付けられる給紙カセットである。外付けカセット７０は、給紙口７１１を有するハウジング７１を備える。ハウジング７１内には、長尺シートの巻回体からなるロール紙７２が収容されている。ロール紙７２の巻芯は回転軸７２１に挿通されており、回転軸７２１が駆動されることで、ロール紙７２から長尺シートＳ２が繰り出される。長尺シートＳ２は、折り返し従動ローラー７３を介して、送り出しローラー対７４によって給紙口７１１から給紙トレイ４６上に送り出される。

ユーザーは、長尺シートＳ２の給紙を行わせる場合、先ず給紙トレイ４６を開き、ロール紙７２から長尺シートＳ２を所定長だけ繰り出させて、そのシート先端をピックアップローラー４６１とその直下に配置された図略の摩擦パッドとの間にニップさせる。以下は上記の手差し給紙と同様に、長尺シートＳ２は、ピックアップローラー４６１及び給紙ローラー４６２の駆動によって、搬送経路５０へ搬入される。給紙ローラー４６２の近傍には、長尺シートＳ２を所定の長さで切断するカッター４６３が配置されている。カッター４６３としては、裁断刃が搭載された移動体をシートの幅方向に走行させる構成のものを採用することができる。

本明細書において「長尺シート」とは、定型シートよりも副走査方向のサイズが長尺であるシートを指し、本実施形態ではＡ３サイズ又はこれと同等のシートよりも副走査方向のサイズが長尺であるシートを言う。長尺シートの副走査方向のサイズは、例えば５００ｍｍ〜１５００ｍｍ程度である。

搬送経路５０は、給紙部４０から画像形成部３０を経由して定着部６０の出口までシート（定型シートＳ１又は長尺シートＳ２）を搬送する主搬送路５０Ａと、シートに対して両面印刷を行う場合に片面印刷されたシートを画像形成部３０に戻すための反転搬送路５０Ｂと、主搬送路５０Ａの下流端から反転搬送路５０Ｂの上流端へシートを向かわせるためのスイッチバック搬送路５０Ｃと、主搬送路５０Ａの下流端から装置本体１０の左側面１０Ｌに設けられたシート排出口１０Ｅまでシートを水平方向に搬送する水平搬送路５０Ｄとを含む。この水平搬送路５０Ｄの大半は、搬送ユニット５５の内部に備えられているシート搬送路で構成されている。

主搬送路５０Ａの、二次転写部３５Ａよりも上流側には、レジストローラー対５１が配置されている。シートは、停止状態のレジストローラー対５１にて一旦停止され、スキュー矯正が行われる。その後、画像転写のための所定のタイミングで、レジストローラー対５１が駆動モーター（図略）で回転駆動されることで、シートは二次転写部３５Ａに送り出される。この他、主搬送路５０Ａには、シートを搬送するための搬送ローラー５２が複数配置されている。他の搬送路５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄも同様である。

搬送経路５０の最下流端には、排紙ローラー５３が配置されている。排紙ローラー５３は、装置本体１０の左側面１０Ｌに配置される図略の後処理装置に、シート排出口１０Ｅを通してシートを送り込む。なお、後処理装置が取り付けられない画像形成装置では、シート排出口１０Ｅの下方にシート排出トレイが設けられる。

搬送ユニット５５は、定着部６０から搬出されるシートを、シート排出口１０Ｅまで搬送するユニットである。本実施形態の画像形成装置１は、定着部６０が装置本体１０の右側面１０Ｒ側に配置され、シート排出口１０Ｅは、右側面１０Ｒと対向する装置本体１０の左側面１０Ｌ側に配置されている。従って、搬送ユニット５５は、装置本体１０の右側面１０Ｒから左側面１０Ｌに向けて、シートを水平方向に搬送する。

定着部６０は、シートにトナー像を定着させる定着処理を施す誘導加熱方式の定着装置であって、加熱ローラー６１、定着ローラー６２、加圧ローラー６３、定着ベルト６４及び誘導加熱ユニット６５を含む。定着ローラー６２に対して加圧ローラー６３が圧接され、定着ニップ部が形成されている。加熱ローラー６１及び定着ベルト６４は誘導加熱ユニット６５によって誘導加熱され、その熱を前記定着ニップ部に与える。シートが定着ニップ部を通過することで、シートに転写されたトナー像が当該シートに定着される。

続いて、現像装置３２４について詳細に説明する。図２は、現像装置３２４の内部構造を概略的に示す垂直方向の断面図、図３は、現像装置３２４の水平方向の断面図である。現像装置３２４は、該現像装置３２４の内部空間を画定する現像ハウジング８０を含む。この現像ハウジング８０には、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を貯留するキャビティであって、現像剤を攪拌しつつ搬送することが可能とされた現像剤貯留部８１が備えられている。また、現像ハウジング８０の内部には、現像剤貯留部８１の上方に配置された磁気ローラー８２（現像剤担持体）と、磁気ローラー８２の斜め上方位置で磁気ローラー８２に対向配置された現像ローラー８３（トナー担持体）と、磁気ローラー８２に対向配置された現像剤規制ブレード８４とを含む。

現像剤貯留部８１は、現像装置３２４の長手方向に延びる２つの隣り合う現像剤貯留室８１ａ，８１ｂを含む。現像剤貯留室８１ａ，８１ｂは、現像ハウジング８０に一体に形成され長手方向に延びる仕切り板８０１によって互いに仕切られているが、図３に示すように、長手方向における両端部において連通路８０３、８０４によって互いに連通されている。各現像剤貯留室８１ａ，８１ｂには、軸回りに回転することにより現像剤を攪拌及び搬送するスクリューフィーダー８５，８６が収容されている。スクリューフィーダー８５，８６は、図略の駆動機構により回転駆動されるが、その回転方向が互いに逆方向に設定されている。これにより現像剤は、図３に矢印で示すように、現像剤貯留室８１ａおよび現像剤貯留室８１ｂ間を攪拌されつつ循環搬送される。この攪拌により、トナーとキャリアとが混合され、トナーが例えばマイナスに帯電される。

磁気ローラー８２は、現像装置３２４の長手方向に沿って配設されており、図２では時計方向に回転可能である。磁気ローラー８２の内部には、固定式の所謂磁石ロール（図示せず）が配置されている。磁石ロールは複数の磁極を有しており、本実施形態では汲上極８２１、規制極８２２及び主極８２３を有する。汲上極８２１は現像剤貯留部８１に対向し、規制極８２２は現像剤規制ブレード８４に対向し、主極８２３は現像ローラー８３に対向している。

磁気ローラー８２は、汲上極８２１の磁力によって現像剤貯留部８１から現像剤をその周面８２Ａ上に磁気的に汲み上げる（受け取る）。汲み上げられた現像剤は、磁気ローラー８２の周面８２Ａ上に磁気的に現像剤層（磁気ブラシ層）として保持され、磁気ローラー８２の回転に伴って現像剤規制ブレード８４に向けて搬送される。

現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の回転方向から見て現像ローラー８３よりも上流側に配置され、磁気ローラー８２の周面８２Ａに磁気的に付着した現像剤層の層厚を規制する。現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の長手方向に沿って延びる磁性材料からなる板部材であり、現像ハウジング８０の適所に固定された所定の支持部材８４１によって支持されている。また、現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の周面８２Ａとの間で所定の寸法の規制ギャップＧを形成する規制面８４２（つまり現像剤規制ブレード８４の先端面）を有する。

磁性材料から形成された現像剤規制ブレード８４は、磁気ローラー８２の規制極８２２によって磁化されて、現像剤規制ブレード８４の規制面８４２と規制極８２２との間に、つまり規制ギャップＧにおいて磁路が形成される。汲上極８２１によって磁気ローラー８２の周面８２Ａ上に付着した現像剤層が、磁気ローラー８２の回転に伴って規制ギャップＧ内に搬送されると、現像剤層の層厚は規制ギャップＧにおいて規制される。これにより、周面８２Ａ上には所定厚さの均一な現像剤層が形成される。

現像ローラー８３は、現像装置３２４の長手方向に沿って、且つ、磁気ローラー８２に対して平行に延びるように配設されており、図２では時計方向に回転可能である。現像ローラー８３は、磁気ローラー８２の周面８２Ａ上に保持された現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層からトナーを受け取ってトナー層を担持する周面８３Ａを有する。現像動作が行なわれる現像時には、前記トナー層のトナーが感光体ドラム３２１の周面に供給される。

現像ローラー８３および磁気ローラー８２は、駆動源Ｍによって回転駆動される。現像ローラー８３の周面８３Ａと磁気ローラー８２の周面８２Ａとの間には、所定の寸法の隙間Ｓが形成されている。隙間Ｓは例えば約１３０μｍに設定されている。現像ローラー８３は、現像ハウジング８０に形成された開口を通して感光体ドラム３２１に臨むように配置され、周面８３Ａと感光体ドラム３２１の周面との間にも所定の寸法の隙間が形成されている。

図３に示すように、現像ハウジング８０には、当該現像ハウジング８０内におけるトナーの濃度を計測するトナー濃度センサ８７（検出手段）が配置されている。トナー濃度センサ８７は、例えば、透磁率を計測する透磁率センサを備えて構成され、トナー濃度に応じて変化する透磁率に応じた電圧を出力する。トナー濃度センサ８７の出力は、例えば１０ビットで表され、０〜１０２３の値で示される。本実施形態では、トナーが非磁性体であるので、トナー濃度が低くなると出力ビットが高くなり、逆にトナー濃度が高くなると出力ビットが低くなる。トナー濃度センサ８７の出力は、制御部９０（図６）に与えられる。

次に、図４を参照して、現像装置３２４のバイアス印加のための構成及び現像動作について説明する。現像装置３２４は、現像動作を制御するために、第１印加部８８と、第２印加部８９と、第１印加部８８および第２印加部８９を制御する制御部９０とをさらに含む。同図に示すように、第１印加部８８は、直列に接続された直流電圧源８８１と交流電圧源８８２とを有し、磁気ローラー８２に接続されている。直流電圧源８８１から出力された直流バイアスに交流電圧源８８２から出力された交流バイアスが重畳された電圧が磁気ローラー８２に印加される。第２印加部８９は、直列に接続された直流電圧源８９１と交流電圧源８９２とを有し、現像ローラー８３に接続されている。直流電圧源８９１から出力された直流バイアスに交流電圧源８９２から出力された交流バイアスが重畳された電圧が現像ローラー８３に印加される。

現像装置３２４が感光体ドラム３２１の周面上にトナーを供給する（静電潜像を現像する）現像時において、磁気ローラー８２および現像ローラー８３に印加される直流バイアスおよび交流バイアスは、一例を挙げれば次の通りに設定される。磁気ローラー８２に印加される直流バイアスは＋３５０Ｖであり、現像ローラー８３に印加される直流バイアスは＋５０Ｖである。磁気ローラー８２に印加される交流バイアスは、電圧値が＋２．５ｋＶで周波数が４．７ｋＨｚである。現像ローラー８３に印加される交流バイアスは、電圧値が例えば＋１．５ｋＶで周波数が例えば４．７ｋＨｚである。

磁気ローラー８２の周面８２Ａ上の磁気ブラシ層は、現像剤規制ブレード８４によって層厚が均一に規制された後、磁気ローラー８２の回転に伴って現像ローラー８３に向けて搬送される。その後、隙間Ｓ（図２）の領域において、磁気ブラシ層中の多数の磁気ブラシＤＢが、回転中の現像ローラー８３の周面８３Ａに接触する。

このとき、制御部９０は、第１印加部８８および第２印加部８９を制御して上記設定の直流バイアスおよび交流バイアスを磁気ローラー８２および現像ローラー８３のそれぞれに印加する。これにより、磁気ローラー８２の周面８２Ａと現像ローラー８３の周面８３Ａとの間に所定の電位差が生じる。この電位差により、周面８２Ａと周面８３Ａとの対向位置において（主極８２３（図２）と周面８３Ａとの対向位置において）、磁気ブラシＤＢからトナーＴのみが周面８３Ａに移動し、磁気ブラシＤＢのキャリアＣは周面８２Ａ上に残る。これにより、現像ローラー８３の周面８３Ａ上に所定厚さのトナー層ＴＬが担持される。

周面８３Ａ上のトナー層ＴＬは、現像ローラー８３の回転に伴って感光体ドラム３２１の周面に向けて搬送される。感光体ドラム３２１にも、直流電圧と交流電圧との重畳電圧が印加されているので、感光体ドラム３２１の周面と現像ローラー８３の周面８３Ａとの間には所定の電位差が生じている。この電位差により、トナー層ＴＬのトナーＴが感光体ドラム３２１の周面に移動する（トナーの供給）。これにより、感光体ドラム３２１の周面上の静電潜像が現像され、トナー像が形成される。

図５は、現像ローラー８３から磁気ローラー８２側へのトナーの剥ぎ取り動作を説明するための模式図である。実際の現像動作では、トナー層ＴＬ中のトナーＴのうち、感光体ドラム３２１に移動せず周面８３Ａ上に残留する残留トナーＲＴが発生する。残留トナーＲＴは、現像ローラー８３の回転に伴って周面８３Ａと磁気ローラー８２の周面８２Ａとの対向位置に搬送されたとき、磁気ブラシＤＢによる掻き取り力と両ローラー８２、８３間の電気的な力とによって磁気ローラー８２側に回収される。回収した残留トナーＲＴを有する磁気ブラシＤＢは、磁気ローラー８２の回転に伴って主極８２３よりも下流側に搬送されると、前記磁石ロールの剥離極（図示せず）の磁力によって周面８２Ａから剥離し、現像剤貯留部８１（図２）に戻される。

なお、上記の剥ぎ取り動作は、磁気ローラー８２と現像ローラー８３との間の電位差を小さくすることにより促進することができる。従って、例えばシート間において前記電位差を一時的に小さくすることで、現像ローラー８３から残留トナーＲＴを強制的に引き剥がし、周面８３Ａをリフレッシュすることが望ましい。特に、長尺シートＳ２に対する現像動作の実行後は、トナーが過剰に帯電して劣化する傾向があるので、前記電位差をより小さくして前記リフレッシュを行うことが望ましい。

続いて、画像形成装置１の電気的構成について説明する。画像形成装置１は、当該画像形成装置１の各部の動作を統括的に制御する制御部９０を備える。図６は、制御部９０の機能ブロック図である。制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。また、画像形成装置１は、図１〜図５で説明した構成に加えて、操作部９６１、駆動部９６２、画像メモリー９６３及びＩ／Ｆ（インターフェイス）９６４を備える。

操作部９６１は、液晶タッチパネル、テンキー、スタートキー及び設定キーなどを備え、画像形成装置１に対するユーザーの操作や各種の設定を受け付ける。例えば画像形成処理を行わせるシートの選択操作も、この操作部９６１において受け付けられる。

駆動部９６２は、モーター及びそのトルクを伝達するギア機構からなり、トナーコンテナ３４Ｙ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｂｋに備えられている搬送スクリュー３４１を回転駆動させる。駆動部９６２は、トナーコンテナ３４Ｙ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｂｋから各々に対応して配置されている現像装置３２４へトナーを補給する際に、搬送スクリュー３４１を回転駆動する。

画像メモリー９６３は、当該画像形成装置１がプリンターとして機能する場合に、例えばパーソナルコンピューターなどの外部機器から与えられる印刷用画像データを一時的に記憶する。また、画像形成装置１が複写機として機能する場合には、ＡＤＦ２０により光学的に読み取られた画像データを一時的に記憶する。

Ｉ／Ｆ９６４は、外部機器とのデータ通信を実現させるためのインターフェイス回路であり、例えば画像形成装置１と外部機器とを接続するネットワークの通信プロトコルに従った通信信号を作成すると共に、ネットワーク側からの通信信号を画像形成装置１が処理可能な形式のデータに変換する。パーソナルコンピューター等から送信される印刷指示信号はＩ／Ｆ９６４を介して制御部９０に与えられ、また画像データは、Ｉ／Ｆ９６４を介して画像メモリー９６３に記憶される。

制御部９０は、前記ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、シートサイズ判別部９１（シートサイズ判別手段）、印字率算出部９２（印字率算出手段）、バイアス制御部９３、トナー補給制御部９４（制御手段）及び閾値記憶部９５を備えるように機能する。

シートサイズ判別部９１は、トナー像を転写されるシートのサイズを判別する。この判別のため、シートサイズ判別部９１は、画像メモリー９６３に格納された画像データを参照し、その副走査方向のデータ幅等に基づきシートのサイズを判定する。このシートサイズ判別部９１によって、印刷対象とされるシートが、図７（Ａ）に示す長尺シートＳ２であるか、或いは図７（Ｂ）に示す定型シートＳ１であるかの判別が為される。勿論、定型シートＳ１である場合は、その定型シートサイズの判別も行われる。また、長尺シートＳ２である場合は、その副走査方向の長さ情報が特定される。前記長さ情報は、長尺シートＳ２の外付けカセットからの繰り出し量の制御、及びカッター４６３の動作制御に用いられる。

印字率算出部９２は、シートに転写されるトナー像の印字率を求める。すなわち、図７に示すように、１枚の長尺シートＳ２にはそのシートサイズに応じたトナー像Ｇ２が転写され、同様に１枚の定型シートＳ１にはトナー像Ｇ１が転写されるが、これらトナー像Ｇ２、Ｇ１の印字率を印字率算出部９２は算出する。例えば印字率算出部９２は、画像メモリー９６３に格納された画像データを参照し、その印字ドット数等に基づき印字率をシート単位で算出する。

バイアス制御部９３は、先に説明した第１印加部８８及び第２印加部８９が磁気ローラー８２及び現像ローラー８３に与えるバイアスを制御することで、現像装置３２４による現像動作やトナーの剥ぎ取り動作を制御する。詳細は上述の通りである。

トナー補給制御部９４は、トナーコンテナ３４Ｙ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｂｋから各々の現像装置３２４（現像ハウジング８０）内へトナーを補給させるトナー補給動作を制御する。トナー補給制御部９４は、トナー補給動作を実行させるための補給閾値を設定し、トナー濃度センサ８７によって検出される現像ハウジング８０内のトナー濃度が前記補給閾値を下回ったときにトナー補給動作を開始させる。この補給動作は、具体的には、トナー補給制御部９４が駆動部９６２に駆動信号を与え、駆動部９６２が搬送スクリュー３４１を所定時間だけ回転駆動させる動作である。

閾値記憶部９５は、前記補給閾値の値を記憶する。この補給閾値は、トナー像を転写されるシートが定型シートＳ１である場合（第２補給閾値）と、長尺シートＳ２である場合（第１補給閾値）とで異なる。図８は、定型シートＳ１の補給閾値Ｔ１と、長尺シートＳ２の補給閾値Ｔ２とを示すグラフである。閾値記憶部９５には、このような補給閾値Ｔ１と、印字率に対応付けたテーブル形式の補給閾値Ｔ２とが予め記憶されている。トナー補給制御部９４は、これら補給閾値Ｔ１、Ｔ２を参照して、トナー補給動作を実行させる。

図８に示す通り、定型シートＳ１の補給閾値Ｔ１は、そのトナー像Ｇ１の印字率に関係なく一定である。ここでは、補給閾値Ｔ１が６１２ビットに設定されている例を示している。従って、転写対象が定型シートＳ１である場合、トナー補給制御部９４は、トナー濃度センサ８７の出力ビットが６１２を超過すると、トナー補給動作を実行させる。この場合、トナー補給動作は、印刷ジョブの終了後、或いは、印刷ジョブ中のシート間等において実行される。

これに対し、長尺シートＳ２の補給閾値Ｔ２は、そのトナー像Ｇ２の印字率に応じて変化する閾値である。すなわち、印字率が低い値の時は補給閾値Ｔ２も低い値とされ、印字率が上昇する程、補給閾値Ｔ２も高い値となる。ここでは、印字率が０％のときは補給閾値が６１２ビット、印字率が５０％のときは７１２ビット、印字率が１００％のときは８１２ビットに設定されている例を示している。転写対象が長尺シートＳ２である場合、トナー補給制御部９４は、印字率算出部９２が求めるトナー像Ｇ２の印字率を参照し、その印字率に応じた閾値を補給閾値Ｔ２として設定する。例えばトナー像Ｇ２の印字率が５０％であると算出された場合、トナー補給制御部９４は、補給閾値Ｔ２＝７１２と設定する。

このように、長尺シートＳ２の印刷処理の際に補給閾値Ｔ２を印字率に対応付けた変動型とするのは、１枚の長尺シートＳ２の印刷中にトナー補給動作が開始されないようにするためである。長尺シートＳ２は、副走査方向の長さが１０００ｍｍを超えるようなものもあり、１枚の長尺シートＳ２の印刷中に、現像ハウジング８０内のトナー濃度が急激に低下することがある。例えば、長尺シートＳ２の印刷開始前において、トナー濃度センサ８７の出力ビット（つまり、現像ハウジング８０内のトナー濃度）が５１２であるとする。図８に、トナー濃度センサ８７の出力ビットＺで示すように、長尺シートＳ２の印字率が０％である場合はトナー濃度に変化はないが、印字率が５０％であると出力ビットは６１２まで上昇し、印字率が１００％であると出力ビットは７１２まで上昇してしまうほど、１枚の長尺シートＳ２に対する転写処理でトナーが消費される。

この場合、もし補給閾値が定型シートＳ１の場合と同じように一定の補給閾値Ｔ１（６１２ビット）に設定されていたとすると、印字率が５０％を超える長尺シートＳ２の印刷処理を実行させると、その印刷処理の途中で補給閾値Ｔ１を超過してしまうこととなり、トナー補給制御部９４はその１枚の長尺シートＳ２の印刷処理を一旦強制的に停止させてトナー補給動作を実行させてしまうこととなる。このような制御が行われると、印刷処理が中断されることに伴うストレスをユーザーに与えるだけでなく、トナー画像の色目などが中断前後で変わる等の画像欠陥を惹起する不具合が生じる。

しかし、長尺シートＳ２用の補給閾値として、トナー像の印字率に応じて変化する補給閾値Ｔ２としておけば、高い印字率のトナー像転写が長尺シートＳ２に対して実行されても、当該長尺シートＳ２に対する転写処理が完了するまで前記トナー補給動作が開始されないようにすることができる。従って、長尺シートＳ２の印刷処理が、その途中で強制的なトナー補給動作のために中断されてしまうことを防止できるものである。

図９は、制御部９０による補給閾値の設定動作を説明するためのフローチャートである。ここでは、画像形成装置１がプリンターとして動作する場合を想定している。先ず、外部機器から印刷指示がＩ／Ｆ９６４を通して制御部９０に与えられたか否かが判定される（ステップＳ１）。印刷指示が与えられていない場合は（ステップＳ１でＮＯ）、待機する。

印刷指示が与えられた場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、その画像データが画像メモリー９６３に取り込まれる（ステップＳ２）。その後、シートサイズ判別部９１により、前記画像データが参照され、画像データの最初のページ画像データが定型シート用のものか、或いは長尺シート用のものであるかが判定される（ステップＳ３）。

シートサイズ判別部９１が「長尺シート用」と判定した場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、続いて印字率算出部９２により当該ページ画像データの印字率が算出される（ステップＳ４）。その後、トナー補給制御部９４は、閾値記憶部９５に格納されている補給閾値Ｔ２のテーブルを参照し、算出された印字率に応じた補給閾値を設定する（ステップＳ５）。これに対し、シートサイズ判別部９１が「定型シート用」と判定した場合（ステップＳ３でＮＯ）、トナー補給制御部９４は、閾値記憶部９５に格納されている補給閾値Ｔ１（印字率に拘わらず一定値）を設定する（ステップＳ５）。

続いて、当該ページ画像データについての印刷処理が、定型シートまたは長尺シートに対して実行される（ステップＳ６）。その後、制御部９０は次ページのページ画像データが画像メモリー９６３に格納されているか否かを確認する（ステップＳ７）。次ページの画像データが存在する場合は（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ３に戻って処理が繰り返される。次ページのページ画像データが存在しない場合は（ステップＳ７でＮＯ）、処理を終える。

以上説明した通りの、本実施形態の画像形成装置１によれば、長尺シートにトナー像を転写することが可能な画像形成装置１において、現像ハウジング８０内へのトナー補給動作タイミングの適正化を図ることができる。すなわち、長尺シートに対する印刷処理が中断されてトナー補給動作が実行されてしまうことを防止できる。従って、印刷処理が中断されることに伴うストレスをユーザーに与えることはなく、また、印刷処理が中断に伴う画像欠陥の発生も防止できる利点がある。

１ 画像形成装置
１０ 装置本体
３０ 画像形成部
３２１ 感光体ドラム（像担持体）
３２４ 現像装置
３４ トナー補給部（トナー補給手段）
８０ 現像ハウジング
８２ 磁気ローラー（現像剤担持体）
８３ 現像ローラー（トナー担持体）
８７ トナー濃度センサ（検出手段）
９０ 制御部
９１ シートサイズ判別部（シートサイズ判別手段）
９２ 印字率算出部（印字率算出手段）
９３ バイアス制御部
９４ トナー補給制御部（制御手段）
９５ 閾値記憶部
Ｓ１ 定型シート
Ｓ２ 長尺シート

Claims (3)

1. シートに転写するトナー像を担持する像担持体と、
   トナーおよびキャリアを含む現像剤を貯留する現像ハウジングと、
   汲上極を含む固定式の磁極を有し、所定の方向に回転しつつ前記現像ハウジング内の現像剤を前記汲上極の磁力により受け取って、現像剤層を担持する現像剤担持体と、
   前記現像ハウジング内に備えられ、前記現像剤を攪拌しつつ搬送することが可能なキャビティであって、現像剤が循環搬送される、前記現像剤担持体の軸方向に延びる２つの隣り合う第１現像剤貯留室及び第２現像剤貯留室と、これら第１及び第２現像剤貯留室をその両端部において互いに連通させる連通路とを備えた現像剤貯留部と、
   前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層からトナーを受け取ってトナー層を担持し、前記トナー層のトナーを前記像担持体に供給するトナー担持体と、
   前記現像ハウジングに対してトナーを補給するトナー補給手段と、
   前記現像ハウジング内のトナー濃度を検出する検出手段と、
   前記トナー像の印字率をシート単位で求める印字率算出手段と、
   前記トナー像を転写されるシートが、定型シート又は該定型シートよりも副走査方向のサイズが長い長尺シートのいずれであるかを判別するシートサイズ判別手段と、
   前記トナー補給手段から前記現像ハウジングへのトナー補給動作を制御する制御手段と、を備え、
   前記第２現像剤貯留室は、前記汲上極と対向しており、前記循環搬送の方向において、前記第２現像剤貯留室の下流端は前記現像剤担持体の下流端よりも下流側に延在した延在部で構成されており、
   前記第１現像剤貯留室は、前記延在部の延在長さに応じた長さの受取部を前記循環搬送の方向の上流端に備え、
   前記下流端の側の前記連通部は、前記延在部と前記受取部との間を連通させており、
   前記検出手段は、前記第２現像剤貯留室の前記延在部であって前記下流端の側の前記連通部に対向する位置に配置され、
   前記制御手段は、前記トナー補給動作を実行させる補給閾値を設定し、前記検出手段によって検出されるトナー濃度が前記補給閾値を下回ったときに前記トナー補給手段を動作させるものであって、前記シートサイズ判別手段が、前記トナー像を転写されるシートが前記長尺シートであると判別したとき、前記印字率算出手段が求める印字率に応じて変化する第１補給閾値を設定する、画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記シートサイズ判別手段が、前記トナー像を転写されるシートが前記定型シートであると判別したとき、予め定められた一定値である第２補給閾値を設定する、画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記第１補給閾値は、前記印字率が高くなる程、前記トナー濃度が低くなる方向に変化する閾値である、画像形成装置。

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