JP6155243B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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、現像装置の駆動制御及びトナー貯留容器のトナーを現像装置に搬送する搬送装置の駆動制御に関するものである。

従来、コピー機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、現像装置の小型化を図るために、トナーコンテナやトナーカートリッジ等の交換可能なトナー貯留容器を用いて、現像装置内のトナー残量に応じて現像装置の外部からトナーを供給する方式が提案されている。

ここで、現像装置にトナーを補給する際の補給経路としては、現像装置のトナー補給口の真上にトナー貯留容器のトナー供給口を配置し、トナーの自然落下により補給する構成が理想的である。しかし、画像形成装置の構成上、トナー貯留容器のトナー供給口を現像装置のトナー補給口の真上に配置できない場合がある。この場合、トナー供給口とトナー補給口とを繋ぐ略水平のトナー搬送経路を設け、トナー搬送経路内に配置したスクリュー等の搬送部材を用いてトナーをトナー補給口の真上まで搬送する方法が一般的である。

例えば特許文献１には、第１現像剤搬送路の鉛直下方に接続される第２現像剤搬送路が形成された第２現像剤搬送路形成部材と、内部に第１現像剤搬送路の一部が形成される第１搬送路形成固定部材に接続され、且つ内部に第１現像剤搬送路の残りが形成され、第２現像剤搬送路に通じる現像剤流出口を有し、現像剤流出口が下向きに開放された流出口開放位置と、現像剤流出口が上向きに配置された流出口閉塞位置と、の間を移動可能な第１搬送路形成移動部材と、を有し、第２現像剤搬送路形成部材に対して接触、離隔可能な第１現像剤搬送路形成部材を備えた現像剤搬送装置が開示されている。

特開２００８−１２９３５７号公報

上記のような構成の画像形成装置において、高印字率の画像を連続して印字する場合、トナー貯留容器から断続的にトナーが供給されるため、画像形成が終了した後もトナー搬送経路内に多量のトナーが残存する。その結果、特にトナー補給口付近でトナーがブリッジを形成してトナー詰まりが発生することがある。また、トナー搬送経路内にトナーが残存した状態で長期間放置されると、吸湿によってトナーの凝集や帯電性の低下が発生し易くなる。このようなトナーが次回の現像装置の駆動時に現像装置内に補給されると、凝集トナーによる画像色点、帯電不良による画像カブリ、トナー飛散等の不具合が発生するという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、トナー貯留容器から現像装置までのトナー搬送経路にトナーを残存させないようにし、且つ、トナー搬送部材や現像装置の駆動時間を必要最小限に低減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、複数の現像装置と、複数のトナー貯留容器と、トナー補給経路と、第１現像モーターと、第２現像モーターと、トナー搬送モーターと、制御部と、を備え、複数の現像装置が記録媒体又は中間転写体の移動経路に沿って配置される画像形成装置である。複数の現像装置は、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、を有し、ブラック及びブラック以外のトナーを含む現像剤が色毎に収容される。複数のトナー貯留容器は、複数の現像装置に補給するトナーを色毎に貯留する。トナー補給経路は、複数のトナー貯留容器内のトナーを略水平方向に搬送する第１補給経路と、第１補給経路内のトナーを略垂直方向に搬送して各現像装置に補給する第２補給経路と、前記第１補給経路内に配置されるトナー搬送部材と、を有する。第１現像モーターは、複数の現像装置のうちブラック以外のトナーを含む現像剤が収容された複数のカラー現像装置を駆動する。第２現像モーターは、複数の現像装置のうちブラックのトナーを含む現像剤が収容されたブラック現像装置を駆動する。トナー搬送モーターは、トナー搬送部材を駆動する。制御部は、第１現像モーター、第２現像モーター、及びトナー搬送モーターの駆動を制御する。制御部は、各トナー貯留容器から各現像装置へのトナー補給量に基づいて第１現像モーター及びトナー搬送モーター、または第２現像モーター及びトナー搬送モーターの駆動時間を基準値から延長する後駆動延長時間を設定する。各カラー現像装置に対しては記録媒体又は中間転写体の移動方向に対し下流側の現像装置ほど同一のトナー補給量に対する後駆動延長時間を長く設定し、各カラー現像装置に対して設定された後駆動延長時間のうち最長の後駆動延長時間だけ第１現像モーターを延長駆動し、ブラック現像装置に対して設定された後駆動延長時間だけ第２現像モーターを延長駆動するとともに、各カラー現像装置及びブラック現像装置に対して設定された後駆動延長時間のうち最長の後駆動延長時間だけトナー搬送モーターを延長駆動する。

本発明の第１の構成によれば、各トナー貯留容器から各現像装置へのトナー補給量に基づいて現像装置毎の後駆動延長時間が決定され、それに基づいて第１現像モーター及び第２現像モーターの必要最小限の後駆動延長時間が決定される。さらに、第１現像モーター及び第２現像モーターの後駆動延長時間に基づいてトナー搬送モーターの必要最小限の後駆動延長時間が決定される。従って、第１補給経路、第２補給経路内へのトナーの残存を防止できるため、残存したトナーの凝集による画像色点、帯電不良による画像カブリ、トナー飛散等の不具合を効果的に抑制することができる。また、現像装置及びトナー搬送部材の駆動時間を必要最小限に抑えることができるため、現像装置内の現像剤の劣化や画像形成装置の消費電力も低減可能となり、画像形成効率も向上する。

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の全体構成を示す概略図 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の平面断面図 トナーコンテナ４ａ〜４ｄから現像装置３ａ〜３ｄへのトナー搬送経路を示す図 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 演算部９７で算出された各色の印字率と、後駆動延長時間との関係を示すグラフ カラープリンター１００におけるトナー補給制御の一例を示すフローチャート イエローの画像の印字率が２０％、マゼンタの画像の印字率が５％である場合の印字動作中におけるトナー補給モーター２７、トナー搬送モーター４７、第１現像モーター４８の動作を示すタイミングチャート イエローの画像の印字率が５％、マゼンタの画像の印字率が２０％である場合の印字動作中におけるトナー補給モーター２７、トナー搬送モーター４７、第１現像モーター４８の動作を示すタイミングチャート

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、本発明の現像装置が搭載された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（イエロー、シアン、マゼンタ及びブラック）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イエロー、シアン、マゼンタ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が配設されており、さらに駆動手段（図示せず）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た後、二次転写ローラー９の作用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、さらに、定着部１３において転写紙Ｐ上に定着された後、装置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。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、カラープリンター１００本体下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａ及びレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と後述する中間転写ベルト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、中間転写ベルト８の回転方向において二次転写ローラー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の周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び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及び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部７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。

パーソナルコンピューター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、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、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ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。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、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部７ａ〜７ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）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上に転写される。トナー像が転写された転写紙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、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る。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部１３を通過した転写紙Ｐは分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラー９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

図２は、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であり、図３は、現像装置３ａの平面断面図（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。

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Ｂ、Ｃ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路３０ａ、３０ｂ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、現像剤通過路３０ａ、３０ｂ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の端部に配置されている。

トナー濃度センサー３１としては、現像容器２０内における磁性キャリアとトナーと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５参照）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（図５参照）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）において所定のギャ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２の時計回り方向）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（ギャップ）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５参照）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。

図４は、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから現像装置３ａ〜３ｄへのトナー搬送経路を示す図である。トナーコンテナ４ａ〜４ｄは、水平方向にトナーを搬送するパイプ状の第１補給経路４０と、第１補給経路４０から分岐して垂直方向にトナーを搬送するパイプ状の第２補給経路４１ａ〜４１ｄを介して現像装置３ａ〜３ｄに連結されている。

第１補給経路４０の上面にはトナー導入口４０ａ〜４０ｄが設けられており、各トナー導入口４０ａ〜４０ｄには、それぞれトナーコンテナ４ａ〜４ｄのトナー供給口が連結される。また、第１補給経路４０の下面には鉛直下向きに延びる第２補給経路４１ａ〜４１ｄが連結されており、第２補給経路４１ａ〜４１ｄの下端部は、それぞれ現像装置３ａ〜３ｄのトナー補給口２０ｄ（図３参照）に連結されている。

第１補給経路４０内にはトナー搬送スクリュー４３が配置されている。トナー搬送スクリュー４３は、トナー搬送モーター４７（図５参照）から駆動入力ギア４５を介して入力される回転駆動力によって所定方向に回転し、第１補給経路４０内のトナーを水平方向に搬送して第２補給経路４１ａ〜４１ｄに受け渡す。

具体的には、トナーコンテナ４ａからトナー導入口４０ａを介して第１補給経路４０内に導入されたイエローのトナーは、第１補給経路４０内を右方向に移動して第２補給経路４１ａに受け渡され、第２補給経路４１ａ内を自然落下してトナー補給口２０ｄより現像装置３ａ内に補給される。また、トナーコンテナ４ｂ〜４ｄからトナー導入口４０ｂ〜４０ｄを介して第１補給経路４０内に導入されたシアン、マゼンタ及びブラックのトナーは、第１補給経路４０内を左方向に移動して第２補給経路４１ｂ〜４１ｄに受け渡され、第２補給経路４１ｂ〜４１ｄ内を自然落下してトナー補給口２０ｄより現像装置３ｂ〜３ｄ内に補給される。

また、第１補給経路４０内のトナーの搬送距離は、トナーコンテナ４ａ〜４ｄと現像装置３ａ〜３ｄの組み合わせによって異なる。具体的には、イエローのトナーが収容されるトナーコンテナ４ａから現像装置３ａまでのトナーの搬送距離が最も短く、次いでシアンのトナーが収容されるトナーコンテナ４ｂから現像装置３ｂまでのトナーの搬送距離が短く、マゼンタ及びブラックのトナーが収容されるトナーコンテナ４ｃ、４ｄから現像装置３ｃ、３ｄまでのトナーの搬送距離が最も長くなっている。即ち、中間転写ベルト８の進行方向（図４の右から左方向）に対し上流側から下流側に向かうにつれてトナーの搬送距離が長くなっている。

図５は、本発明のカラープリンター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を使用する上でカラープリンター１００内の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。

トナー搬送モーター４７は、駆動入力ギア４５（図４参照）を介してトナー搬送スクリュー４３に連結されており、制御部９０からの制御信号に基づいてトナー搬送スクリュー４３を駆動する。

第１現像モーター４８は、ギア列を介して現像装置３ａ〜３ｃ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現像装置３ａ〜３ｃの第１及び第２攪拌スクリュー２１ａ、２１ｂを駆動させる。第２現像モーター４９は、ギア列を介して現像装置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現像装置３ｄの第１及び第２攪拌スクリュー２１ａ、２１ｂを駆動させる。なお、ギア列を介して第１現像モーター４８、第２現像モーター４９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。

画像入力部５０は、カラープリンター１００にパーソナルコンピューター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５０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５１は、帯電バイアス電源５２、現像バイアス電源５３、及び転写バイアス電源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ものであり、これらの各電源はバイアス制御回路５１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。

操作部６０には、液晶表示部６１、ＬＥＤ６２が設けられており、液晶表示部５１及びＬＥＤ６２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ーのプリンタードライバーから行われる。

その他、操作部６０には、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、カラープリンター１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。

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、カラープリンター１００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、トナー搬送モーター４７、第１現像モーター４８、第２現像モーター４９、画像入力部５０、バイアス制御回路５１、操作部６０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、印字される画像の色毎の印字率と印字終了後におけるトナー搬送モーター４７、第１現像モーター４８、第２現像モーター４９の後駆動延長時間との関係（図６参照）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、一時記憶部９４に記憶された画像データから画像毎の印字率を各色について算出して現像装置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）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。これにより、トナーコンテナ４ａ〜４ｄ内のトナーが所定量だけトナー導入口４０ｂ〜４０ｄを介して第１補給経路４０内に導入される。

また、トナー補給モーター２７と併せて、トナー搬送モーター４７、第１現像モーター４８、及び第２現像モーター４９を駆動させることにより、第１補給経路４０内に導入されたトナーが第２補給経路４１ａ〜４１ｄを介して各現像装置３ａ〜３ｄに補給される。

本発明のカラープリンター１００では、第１補給経路４０、第２補給経路４１ａ〜４１ｄ内にトナーが残存しないように、現像動作を停止した後も、必要に応じてトナー搬送モーター４７と第１現像モーター４８、或いはトナー搬送モーター４７と第２現像モーター４９の駆動を所定時間延長する。以下、現像動作を停止した後のトナー搬送モーター４７と第１現像モーター４８、或いはトナー搬送モーター４７と第２現像モーター４９の駆動時間の延長分を後駆動延長時間と称する。

ここで、現像装置３ａ〜３ｄへのトナーの補給量が多くなるほど（印字率が高くなるほど）トナーの補給終了タイミングも遅くなる。一方、画像形成速度は印字率に関係なく一定であるため、現像装置３ａ〜３ｃの駆動停止タイミングも一定である。そのため、トナー補給量が多くなるほど、トナーの補給終了から現像装置３ａ〜３ｃの駆動停止までの時間は短くなる。

また、トナー像の形成タイミングは中間転写ベルト８の進行方向に対し上流側ほど早くなるため、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから現像装置３ａ〜３ｄへのトナーの補給開始タイミング、及び補給終了タイミングも上流側ほど早くなる。一方、現像装置３ａ〜３ｃは同一の第１現像モーター４８によって駆動されるため、現像装置３ａ〜３ｃの駆動停止タイミングは同一である。そのため、トナー補給量が同一である場合、トナーの補給終了から現像装置３ａ〜３ｃの駆動停止までの時間は下流側の現像装置ほど短くなる。

従って、現像装置３ａ〜３ｃに対するトナーの補給量が多くなるほど（印字率が高くなるほど）、また中間転写ベルト８の進行方向に対し下流側に位置する現像装置３ａ〜３ｄほど、第１補給経路４０、第２補給経路４１ａ〜４１ｄ内にトナーが残存し易くなるため、長時間の後駆動延長時間が必要となる。

図６は、演算部９７で算出された各色の印字率と、後駆動延長時間との関係を示すグラフである。図６に示すように、中間転写ベルト８の進行方向に対し下流側に位置するマゼンタ及びブラックの現像装置３ｃ、３ｄ（図６の破線）では、印字率が１０％以下では後駆動延長時間を設ける必要ないが、印字率が１０％を超えると、１０％増える毎に５００ｍｓｅｃの後駆動延長時間が必要となる。

また、現像装置３ｃ、３ｄよりも上流側に位置するシアンの現像装置３ｂ（図６の点線）では、印字率が２０％以下では後駆動延長時間は必要ないが、印字率が２０％を超えると、１０％増える毎に５００ｍｓｅｃの後駆動延長時間が必要となる。

また、最も上流側に位置するイエローの現像装置３ａ（図６の実線）では、印字率が３０％以下では後駆動延長時間は必要ないが、印字率が３０％を超えると、１０％増える毎に５００ｍｓｅｃの後駆動延長時間が必要となる。

以上の結果より、印字率１０％以下に相当するトナー補給量では各色とも後駆動延長時間は必要ないが、印字率２０％に相当するトナー補給量では、マゼンタ、ブラックの現像装置３ｃ、３ｄで５００ｍｓｅｃの後駆動延長時間が必要となり、印字率３０％に相当するトナー補給量では、シアンの現像装置３ｂで５００ｍｓｅｃ、マゼンタ、ブラックの現像装置３ｃ、３ｄで１０００ｍｓｅｃの後駆動延長時間が必要となることがわかる。

そこで、本発明においては、各色の現像装置３ａ〜３ｄ毎に、印字率に基づいて必要な後駆動延長時間を算出し、算出された後駆動延長時間に応じてトナー搬送モーター４７と第１現像モーター４８、或いはトナー搬送モーター４７と第２現像モーター４９を必要最小限の時間だけ駆動する。

図７は、本発明のカラープリンター１００におけるトナー補給制御の一例を示すフローチャートであり、図８及び図９は、それぞれイエローの画像とマゼンタの画像の印字率が異なる場合の印字動作中におけるトナー補給モーター２７、トナー搬送モーター４７、第１現像モーター４８の動作を示すタイミングチャートである。図１〜図６及び図８、図９を参照しながら、図７のステップに沿って現像装置３ａ〜３ｄへのトナー補給手順について説明する。

パーソナルコンピューター等から制御部９０に印字命令が入力されると、ＣＰＵ９１からカラープリンター１００の各部に制御信号を送信し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、帯電器２ａ〜２ｄ、現像装置３ａ〜３ｄ、クリーニング部７ａ〜７ｄ、中間転写ベルト８等を駆動して印字動作を開始する（ステップＳ１）。同時に、画像入力部５０から入力され一時記憶部９４に保管された画像データを読み出し、演算部９７において出力画像中の各色の印字率を算出する（ステップＳ２）。

次に、算出された印字率に基づいて各色の現像装置３ａ〜３ｄの後駆動延長時間を算出する（ステップＳ３）。例えば、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色の印字率が全て５％である場合は、図６から全色の現像装置３ａ〜３ｄの後駆動延長時間が０ｍｓｅｃとなる。また、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色の印字率が全て２０％である場合は、図６からイエロー、シアンの現像装置３ａ、３ｂの後駆動延長時間が０ｍｓｅｃ、マゼンタ、ブラックの現像装置３ｃ、３ｄの後駆動延長時間が５００ｍｓｅｃとなる。

次に、第１現像モーター４８、第２現像モーター４９の後駆動延長時間を決定する（ステップＳ４）。前述したように、現像装置３ａ〜３ｃは同一の第１現像モーター４８によって駆動されるため、算出された現像装置３ａ〜３ｃの後駆動延長時間のうち最も長いものを第１現像モーター４８の後駆動延長時間に決定する。例えば、イエロー、シアンの現像装置３ａ、３ｂの後駆動延長時間が０ｍｓｅｃ、マゼンタ、ブラックの現像装置３ｃ、３ｄの後駆動延長時間が５００ｍｓｅｃである場合は、第１現像モーター４８の後駆動延長時間は５００ｍｓｅｃ、第２現像モーター４９の後駆動延長時間は５００ｍｓｅｃとなる。

次に、トナー搬送モーター４７の後駆動延長時間を決定する（ステップＳ５）。現像装置３ａ〜３ｄに補給されるトナーは全て第１補給経路４０を通過するため、第１現像モーター４８または第２現像モーター４９のいずれかが駆動している間はトナー搬送モーター４７を駆動させておく必要がある。そのため、第１現像モーター４８、第２現像モーター４９の後駆動延長時間のうち長いほうをトナー搬送モーター４７の後駆動延長時間に決定する。そして、実際の印字動作が開始される（ステップＳ６）。

制御部９０は、印字終了後（ステップＳ７）に後駆動延長時間があるか否かを判断し（ステップＳ８）、後駆動延長時間がない（０ｍｓｅｃ）場合はトナー搬送モーター４７、第１現像モーター４８、第２現像モーター４９の駆動を停止して処理を終了する。

図１に示したように、イエローの画像形成部Ｐａは中間転写ベルト８の進行方向に対しマゼンタの画像形成部Ｐｃよりも上流側に位置している。そのため、イエローの現像装置３ａへのトナー補給は、マゼンタの現像装置３ｃへのトナー補給よりも早く終了する。また、トナー補給量が多くなるほど、即ち、トナー補給モーター２７の駆動時間が長くなるほど第１補給経路４０内に残存するトナー量も多くなるため、トナー補給モーター２７を停止した後もトナー搬送モーター４７、第１現像モーター４８を継続して駆動させ、第１補給経路４０内にトナーが残存しないようにする必要がある。

例えば、図８に示すようにイエローの画像の印字率が２０％、マゼンタの画像の印字率が５％のときは、イエローのトナー補給モーター２７が停止した後もマゼンタの現像装置３ｃによる３枚目の画像の現像動作が継続しているため、トナー搬送モーター４７、第１現像モーター４８は駆動を継続している。そのため、現像装置３ｃの駆動中に第１補給経路４０及び第２補給経路４１ａ内のイエローのトナーは全て現像装置３ａに補給され、イエローの現像装置３ａに対する後駆動延長時間は不要（０ｍｓｅｃ）となる。

また、マゼンタの画像の印字率は５％であり、マゼンタの現像装置３ｃへのトナー補給量は少量である。そのため、トナー補給モーター２７が停止した後、マゼンタの現像装置３ｃに対する後駆動延長時間も不要（０ｍｓｅｃ）となる。従って、後駆動延長時間を０ｍｓｅｃとしても第１補給経路４０、第２補給経路４１ａ、４１ｃ内にトナーが残存するおそれはない。

一方、後駆動延長時間がある場合は、後駆動延長時間分だけトナー搬送モーター４７、第１現像モーター４８の駆動を延長する（ステップＳ９）。例えば、図９に示すようにイエローの画像の印字率が５％、マゼンタの画像の印字率が２０％のときは、マゼンタの現像装置３ｃへのトナー補給量は多量である。そのため、トナー補給モーター２７が停止した後、マゼンタの現像装置３ｃに対して決定された後駆動延長時間（例えば５００ｍｓｅｃ）だけトナー搬送モーター４７、第１現像モーター４８の駆動を継続する。

上記の制御によれば、現像装置３ａ〜３ｄによって出力される各色の画像の印字率に基づいて現像装置３ａ〜３ｄの後駆動延長時間が決定され、それに基づいて第１現像モーター４８及び第２現像モーター４９の必要最小限の後駆動延長時間が決定される。さらに、第１現像モーター４８及び第２現像モーター４９の後駆動延長時間に基づいてトナー搬送モーター４７の必要最小限の後駆動延長時間が決定される。従って、第１補給経路４０、第２補給経路４１ａ〜４１ｄ内へのトナーの残存を防止することができ、残存したトナーの凝集による画像色点、帯電不良による画像カブリ、トナー飛散等の不具合を効果的に抑制することができる。

また、現像装置３ａ〜３ｄ内の第１攪拌スクリュー２１ａ、第２攪拌スクリュー２１ｂ、磁気ローラー２２、現像ローラー２３の駆動時間を必要最小限に抑えることができるため、現像装置３ａ〜３ｄ内の現像剤の劣化やカラープリンター１００の消費電力も低減可能となり、ユーザーの待ち時間も短縮されて画像形成効率も向上する。

また、中間転写ベルト８の進行方向（図４の右から左方向）に対し上流側の現像装置３ａから下流側の現像装置３ｄに向かうにつれてトナーの搬送距離が長くなっているため、上流側の現像装置３ａへのイエローのトナー補給（または現像装置３ｂへのシアンのトナー補給）が停止した後、下流側の現像装置３ｃへのマゼンタのトナー補給を完了させるためにトナー搬送モーター４７、第１現像モーター４８の駆動が長く継続する。従って、現像装置３ａ、３ｂの後駆動延長時間を設定するイエロー、シアンの印字率の閾値を上げることができ、イエロー、シアンの印字率が高い場合の第１現像モーター４８の後駆動延長時間を極力短縮することができる。

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、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３ａ〜３ｄに限定されるものではなく、トナー成分と磁性キャリアとから成る二成分現像剤、或いはトナー成分のみからなる一成分現像剤を用いた種々の現像装置のトナー補給時における後駆動延長時間の設定に適用可能である。

また、本発明は図１に示したような中間転写方式のタンデム型カラー画像形成装置に限らず、搬送ベルトに担持されて移動する用紙上に画像を順次転写する直接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置にも適用可能である。

本発明は、記録媒体又は中間転写体の移動方向に沿って複数の現像装置が配置され、複数のトナー貯留容器から各現像装置にトナーを補給するトナー補給経路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、トナー貯留容器から現像装置までのトナー補給経路にトナーを残存させないようにし、且つ、現像装置内の攪拌搬送部材や現像剤担持体の駆動時間を必要最小限に低減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〜３ｃ 現像装置（カラー現像装置）
３ｄ 現像装置（ブラック現像装置）
４ａ〜４ｄ トナーコンテナ（トナー貯留容器）
８ 中間転写ベルト（中間転写体）
２０ 現像容器
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
２７ トナー補給モーター
４０ 第１補給経路
４１ａ〜４１ｄ 第２補給経路
４３ トナー搬送スクリュー（トナー搬送部材）
４７ トナー搬送モーター
４８ 第１現像モーター
４９ 第２現像モーター
９０ 制御部
１００ カラープリンター

Claims (4)

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自在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、を有し、ブラック及びブラック以外のトナーを含む現像剤が色毎に収容された複数の現像装置と、
   該複数の現像装置に補給するトナーを色毎に貯留する複数のトナー貯留容器と、
   該複数のトナー貯留容器内のトナーを略水平方向に搬送する第１補給経路と、該第１補給経路内のトナーを略垂直方向に搬送して前記各現像装置に補給する第２補給経路と、前記第１補給経路内に配置されるトナー搬送部材と、を有するトナー補給経路と、
   前記複数の現像装置のうちブラック以外のトナーを含む現像剤が収容された複数のカラー現像装置を駆動する第１現像モーターと、
   前記複数の現像装置のうちブラックのトナーを含む現像剤が収容されたブラック現像装置を駆動する第２現像モーターと、
   前記トナー搬送部材を駆動するトナー搬送モーターと、
   前記第１現像モーター、前記第２現像モーター、及び前記トナー搬送モーターの駆動を制御する制御部と、
   を備え、前記複数の現像装置が記録媒体又は中間転写体の移動経路に沿って配置される画像形成装置において、
   前記制御部は、前記各トナー貯留容器から前記各現像装置へのトナー補給量に基づいて前記第１現像モーター及び前記トナー搬送モーター、または前記第２現像モーター及び前記トナー搬送モーターの駆動時間を基準値から延長する後駆動延長時間を設定し、
   前記各カラー現像装置に対しては前記記録媒体又は中間転写体の移動方向に対し下流側の前記現像装置ほど同一のトナー補給量に対する後駆動延長時間を長く設定し、
   前記各カラー現像装置に対して設定された前記後駆動延長時間のうち最長の後駆動延長時間だけ前記第１現像モーターを延長駆動し、前記ブラック現像装置に対して設定された前記後駆動延長時間だけ前記第２現像モーターを延長駆動するとともに、前記各カラー現像装置及び前記ブラック現像装置に対して設定された前記後駆動延長時間のうち最長の後駆動延長時間だけ前記トナー搬送モーターを延長駆動する画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記各トナー貯留容器から前記各現像装置へのトナー補給量が所定の閾値を超えたとき、前記各現像装置に対して前記後駆動延長時間を設定するとともに、
   前記記録媒体又は中間転写体の移動方向に対し上流側に配置された前記現像装置から下流側に配置された前記現像装置に向かうにつれて前記閾値を小さくした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、前記各現像装置により現像される各色の印字率を画像１枚毎に算出するとともに、算出された各色の印字率に基づいて前記各トナー貯留容器から前記各現像装置へのトナー補給量を算出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. 前記各トナー貯留容器から前記各現像装置に搬送されるトナーの前記第１補給経路内の搬送距離は、前記記録媒体又は中間転写体の移動方向に対し上流側に配置された前記現像装置から下流側に配置された前記現像装置に向かうにつれて長くな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。

Images