(57)【要約】【課題】安価な構成としつつダウンタイムやトナー消費量を抑制しながらトナー飛散を良好に防止すること。【解決手段】像担持体と、回転可能に設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成される静電潜像を現像する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、前記現像剤担持体に対して、直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加可能な電源と、トナー消費量に関する情報に基づいて、非画像形成時に前記現像剤担持体に対して直流電圧のみを印加して前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを転移させる第１の制御モードと、トナー消費量に関する情報に基づいて、非画像形成時に前記現像剤担持体に対して少なくとも交流電圧を印加することにより、前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを転移させる第２の制御モードと、をそれぞれ実行可能に制御する制御部と、を有することを特徴とする。【選択図】図９
2014209189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
回転可能に設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成される静電潜像を現像する現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記現像剤担持体に対して、直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加する電源と、
トナー消費量に関する情報に基づいて、非画像形成時に前記現像剤担持体に対して直流電圧のみを印加して前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを転移させる第１制御モードと、トナー消費量に関する情報に基づいて、非画像形成時に前記現像剤担持体に対して少なくとも交流電圧を印加することにより、前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを転移させる第２制御モードと、をそれぞれ実行可能に制御する制御部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、記録材の印字枚数に関する情報に応じて、前記第１制御モードを実行するか否かを決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、印字枚数が所定枚数以下の場合には前記第２制御モードのみを実行し、印字枚数が前記所定枚数を超えると前記第２制御モードと前記第１制御モードを選択的に実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、印字枚数に関する情報に応じて、印字枚数が増加するほど前記第１制御モードの実行頻度を高くする一方、前記第２制御モードの実行頻度を低くすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、トナー消費量と相関する値が所定値以下である場合の該トナー消費量に相関する情報の積算情報に基づいて、前記第１制御モードを実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記所定値は、記録材の印字枚数の増加に応じて、大きく設定されていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
像担持体と、
回転可能に設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成される静電潜像を現像する現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記現像剤担持体に対して、直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加する電源と、
非画像形成時において、前記現像剤担持体に対して直流電圧のみを印加して前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを転移させる制御モードが実行可能であって、記録材の印字枚数に関する情報に基づいて、前記制御モードの実行頻度を制御する制御部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
像担持体と、
回転可能に設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成される静電潜像を現像する現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記現像剤担持体に対して、直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加する電源と、
非画像形成時において、トナー消費量に関する情報に基づいて、前記現像剤担持体に対して直流電圧のみを印加して前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを転移させる制御モードが実行可能であって、記録材の印字枚数に関する情報に基づいて、前記制御モードを実行するか否かを決定する制御部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置を備えた、電子写真複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二成分現像方式の磁気ブラシ現像装置として、現像剤担持体である現像スリーブを用いた磁気ブラシ現像方法が一般化されている。感光体ドラムの静電潜像を効率よく現像するため、磁性体の粉末、例えばフェライト等である磁性キャリアと、樹脂中に顔料を分散させたトナーと、を含む二成分現像剤を撹拌混合し、互いの摩擦による摩擦帯電によってトナーに電荷を保有させる。
【０００３】
一方、この現像剤をその内部に磁極を有する非磁性体で作られた中空の円筒状の現像剤担持体である現像スリーブに保持させる。前記現像スリーブによって、現像剤容器から感光体ドラムに対向する現像領域まで現像剤を搬送させ、この現像領域で上記磁界の作用により現像剤を穂立ちさせて感光体ドラム表面を摺擦させる。これにより、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像させる。
【０００４】
この現像スリーブを用いた二成分磁気ブラシ現像方法は、白黒デジタル複写機や高画質を要求されるフルカラー複写機を中心に多くの製品で用いられる。
【０００５】
上記のような現像装置を使用する画像形成装置においては、飛散トナーによる機内汚染が問題となる。感光体ドラムと現像スリーブとの間で現像剤が飛翔する時、トナーが空中に浮遊して飛散トナーとなる。このとき現像装置と感光体ドラムとの間に存在する上下の隙間から、飛散トナーが現像装置外部へ漏れ出す。
【０００６】
現像器の上下部には、ＬＥＤや光学系等、或いは、転写ユニットや搬送経路等、が配置されている場合が多いため、各種部材の動作不良や劣化や出力画像上のトナー汚れ等が生じる。
【０００７】
従来、現像スリーブの回転方向下流側のトナー飛散を防止する技術として、飛散トナー防止バイアスを印加する技術がある（特許文献１）。これは、現像容器内から飛散するトナーを防止するため、飛散防止電極を配置する。さらに、前記飛散防止電極の配置する場所を、現像スリーブに対して鉛直方向上方、かつ現像スリーブの回転中心と頂点との２点を通る直線よりも現像スリーブの回転方向の下流にする。
【０００８】
また、特許文献２では、現像器下部へのトナー飛散防止技術として、飛散トナー回収用のローラを設ける技術が提案される。この特許文献２によると、感光体と現像スリーブとが接触する位置の現像スリーブ回転方向下流側に回収ローラが近接して配置される。
【０００９】
回収ローラにはバイアス電圧が印加されており、現像スリーブと逆方向に回転する。現像領域から飛散したトナーはその下方の回収ローラ上に堆積あるいは吸着する。回収ローラに堆積したトナーは、回収ローラの回転駆動によって搬送され、スクレーパによって掻き取られ、現像容器内に回収される。このようにして、現像スリーブより飛散したトナーが現像容器外部へ漏れることを防ぐ。
【００１０】
また、従来、非画像形成時に現像器内の劣化トナーを吐き出す吐き出し制御が行われている。具体的には、現像スリーブにＡＣバイアスとＤＣバイアスを重畳した現像バイアスを印加した状態で、感光体にトナーを吐き出しを行うものである。また、特許文献３では、吐き出し制御時にＤＣ現像バイアスのみで吐き出し制御を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−２３１０１７
【特許文献２】特開２０００−１１２２３７
【特許文献３】特開２００８−１３９４００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上記のような飛散防止バイアス電極を備えた現像装置では、現像容器内に飛散防止バイアス印加のための電極を配置したり、飛散防止バイアスを印加するための高圧基板（或いは高圧整流化基盤）を配置したりする。従って、現像器のコストアップや大型化の弊害が発生してしまう。
【００１３】
また、従来の劣化トナー吐き出し制御において、現像バイアスをＡＣ＋ＤＣバイアスによる吐き出し動作のみで行う場合は、後述するように飛散トナーの原因となる、凝集塊の吐き出しが効率的に行えない虞がある。
【００１４】
そこで、特許文献３のように、ＤＣ現像バイアスのみで吐き出しを行う場合では、飛散トナー対策のために実行するものではないため、実行頻度（実行条件）が一律であった。一方、トナー飛散は使用初期においては起こりづらい。このため、特許文献３のようにＤＣ吐き出し制御を一律に行ってしまうと、無駄にトナー消費してしまう虞があった。
【００１５】
また、ＤＣ現像バイアスのみで吐き出し動作を行う場合、以下のような課題がある。即ち、ＡＣ現像バイアスを用いて吐き出し動作を行う場合に比べて現像性が低下する。このため、飛散トナーの原因となる凝集塊以外の劣化トナーを吐き出す場合には、ダウンタイムが長くなってしまう虞があった。
【００１６】
本発明の目的は、安価な構成としつつダウンタイムやトナー消費量を抑制しながらトナー飛散を良好に防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
像担持体と、
回転可能に設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成される静電潜像を現像する現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記現像剤担持体に対して、直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加する電源と、
トナー消費量に関する情報に基づいて、非画像形成時に前記現像剤担持体に対して直流電圧のみを印加して前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを転移させる第１制御モードと、
トナー消費量に関する情報に基づいて、非画像形成時に前記現像剤担持体に対して少なくとも交流電圧を印加することにより、前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを転移させる第２制御モードと、をそれぞれ実行可能に制御する制御部と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成によれば、安価な構成としつつトナー飛散を良好に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】画像形成装置の概略図。
【図２】画像形成装置の感光体ドラム周りの概略図。
【図３】画像処理ユニットのシステム構成を示すブロック図。
【図４】現像器の概略断面図。
【図５】現像器の概略長手図。
【図６】ブラックトナー飛散の印字率への依存性を示す図表。
【図７】印字率が１％と５％の飛散トナーの粒度分布を表わすグラフ。
【図８】各色のトナー飛散閾値を示す図表。
【図９】参考例１の飛散トナー吐出制御のフローチャート。
【図１０】参考例１の飛散トナー吐出制御のフローチャート。
【図１１】参考例１の飛散トナー吐出制御で吐き出されるトナーの粒径分布。
【図１２】参考例１の飛散トナー吐出制御を説明する図表。
【図１３】参考例１の飛散トナー吐出制御に係る制御ブロック概念図。
【図１４】耐久によるトナー飛散量の推移を示すグラフ。
【図１５】飛散量測定の構成概略図。
【図１６】第１実施形態の各色のトナー劣化の進行の閾値を示す図表。
【図１７】第１実施形態のトナー吐出制御のフローチャート。
【図１８】第２実施形態のトナー吐出制御のフローチャート。
【図１９】第３実施形態の印字枚数と飛散トナー吐き出し頻度の表
【図２０】第３実施形態のトナー吐出制御のフローチャート。
【図２１】第４実施形態の湿度と印字枚数と飛散トナー吐き出し頻度の表
【図２２】第４実施形態のトナー吐出制御のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔参考例１〕
参考例１となる画像形成装置について詳しく説明する。
【００２１】
＜本発明を適用できる画像形成装置の概要＞
図１は画像形成装置の概略図である。以下の説明において、各画像形成ステーションは、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫ、の各色のトナー像を形成する。各画像形成ステーション及びその周辺の装置の構成は同様であるため、以下の説明において、適宜、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの添え字を省略する。
【００２２】
図１に示すように、本発明を適用できる画像形成装置の画像形成部は、４つの画像形成ステーションを有する。各画像ステーションは、それぞれ像担持体としての感光体ドラム１０１（１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ）を有する。
【００２３】
各画像形成ステーションの上方には、中間転写装置１２０が配置される。中間転写装置１２０は、中間転写ベルト１２１（中間転写体）が、ローラ１２２、ローラ１２３、ローラ１２４に張設されて矢印方向に走行するように、構成される。
【００２４】
画像形成にあたり、まず、感光体ドラム１０１の表面を、接触式帯電の帯電ローラ方式の一次帯電装置１０２（１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ）によって帯電する。次に、感光体ドラム１０１表面を、不図示のレーザドライバによって露光装置により照射されるレーザ１０３（１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋ）によって露光する。これにより、感光体ドラム１０１上に静電潜像が形成される。
【００２５】
この静電潜像を現像器１０４（１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ）によって現像する。これにより、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。
【００２６】
各画像形成ステーションで形成されたトナー像は、一次転写ローラ１０５（１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋ：一次転写部材）による転写バイアスによって、ポリイミド系樹脂からなる中間転写ベルト１２１上に転写され重ね合わせられる。
【００２７】
中間転写ベルト１２１上に形成された４色のトナー像は、ローラ１２４と対向して配置された二次転写ローラ１２５（二次転写部材）によって、記録材Ｐに転写される。記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト１２１に残った残トナーは、中間転写ベルトクリーナー１１４ｂによって除去される。
【００２８】
トナー像が転写された記録材Ｐは、加圧ローラ１３１、加熱ローラ１３２を備えた定着装置１３０によって、加圧／加熱され、永久画像を得る。また、一次転写後に感光体ドラム１０１上に残った一次転写残トナーは、クリーニングブレード接触式のクリーナー１０９（１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｋ）により除去され、次の画像形成に備える。
【００２９】
＜画像形成装置の感光体ドラム周りの構成＞
図２は画像形成装置の感光体ドラム周りの概略図である。図２を用いて、感光体ドラム１０１周りの構成を詳しく説明する。
【００３０】
図２示すように、画像形成ステーションは、感光体ドラム１０１の周りに、一次帯電装置１０２、レーザ１０３が照射されるスペース、現像器１０４、クリーナー１０９を有する。また、中間転写ベルト１２１を介して、一次転写ローラ１０５を有する。
【００３１】
＜画像処理の概要＞
次に、本実施形態の画像形成装置における画像処理ユニットのシステム構成を示す。図３は画像処理ユニットのシステム構成を示すブロック図である。
【００３２】
図３に示すように、外部入力インタフェース２００（外部入力Ｉ／Ｆ）から、カラー画像データが入力される。カラー画像データは、必要に応じて原稿スキャナ、コンピュータ（情報処理装置）等の不図示の外部装置から、ＲＧＢ画像データとして入力される。
【００３３】
ＬＯＧ変換部２０１は、ＲＯＭ２１０に格納されているデータ等により構成されるルックアップテーブル（ＬＵＴ）に基づいて入力されたＲＧＢ画像データの輝度データをＣＭＹの濃度データ（ＣＭＹ画像データ）に変換する。
【００３４】
マスキング・ＵＣＲ部２０２は、ＣＭＹ画像データから黒（Ｂｋ）成分データを抽出し、記録色材の色濁りを補正すべく、ＣＭＫＹ画像データにマトリクス演算を施す。
【００３５】
ＬＵＴ部２０３（ルックアップテーブル部）は、画像データをプリンタ部の理想的な階調特性に合わせるためにガンマルックアップテーブル（γルックアップテーブル）を用いて入力されたＣＭＹＫ画像データの各色毎に濃度補正を施す。なお、γルックアップテーブルはＲＡＭ２１１上に展開されたデータに基づいて作成され、そのテーブル内容はＣＰＵ２０６によって設定される。
【００３６】
パルス幅変調部２０４は、ＬＵＴ部２０３から入力された画像データ（画像信号）のレベルに対応するパルス幅のパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいてレーザドライバ２０５がレーザ１０３の発光素子を駆動し、感光体ドラム１０１を照射することで静電潜像が形成される。
【００３７】
ビデオ信号カウント部２０７は、ＬＵＴ部２０３に入力された画像データの６００ｄｐｉにおける１画素毎のレベル（０〜２５５レベル）を画像一面分積算する。この画像データ積算値を、ビデオカウント値と呼ぶ。このビデオカウント値は出力画像が全面すべて２５５レベルだった場合に最大値１０２３となる。なお、回路の構成上制限があるときは、ビデオ信号カウント部２０７のかわりにレーザ信号カウント部２０８を用いて、レーザドライバ２０５からの画像信号を同様に計算する。これにより、ビデオカウント値を求めることができる。
【００３８】
プリンタ制御部２０９は、ビデオ信号カウント部２０７やレーザ信号カウント部２０８から得た情報を基に画像形成装置の各部を制御する。
【００３９】
＜現像器の構成＞
さらに、現像器１０４について詳しく説明する。図４は現像器の概略断面図である。図５は現像器の概略長手図である。
【００４０】
図４及び図５に示すように、現像器１０４は、現像容器２０（現像剤収容部）を備え、現像容器２０内に現像剤としてトナーとキャリアを含む二成分現像剤が収容される。現像容器２０内に、現像スリーブ２４（現像剤担持体）と、現像スリーブ２４上に担持された現像剤の穂を規制する規制ブレード２５（穂切部材）とを有する。
【００４１】
現像容器２０の内部は、その略中央部が本稿紙面に垂直方向に延在する隔壁２３によって現像室２１ａと撹拌室２１ｂに水平方向の左右に区画される。現像剤は現像室２１ａ及び撹拌室２１ｂに収容される。
【００４２】
現像室２１ａ及び撹拌室２１ｂには、現像剤撹拌・搬送手段としての搬送部材である第一撹拌スクリュー２２ａ及び第二撹拌スクリュー２２ｂが、それぞれ配置される。
【００４３】
第一撹拌スクリュー２２ａは、現像室２１ａの底部に現像スリーブ２４の軸方向に沿ってほぼ平行に配置される。第一撹拌スクリュー２２ａが回転することで、現像室２１ａ内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。
【００４４】
第二撹拌スクリュー２２ｂは、撹拌室２１ｂ内の底部に第一撹拌スクリュー２２ａとほぼ平行に配置され、撹拌室２１ｂ内の現像剤を第一撹拌スクリュー２２ａとは反対方向に搬送する。
【００４５】
このように、第一撹拌スクリュー２２ａ及び第二撹拌スクリュー２２ｂの回転による搬送によって、現像剤は、隔壁２３の両端部に形成される連通部２６及び連通部２７（図５参照）を通じて、現像室２１ａと撹拌室２１ｂとの間を循環する。
【００４６】
現像室２１ａと撹拌室２１ｂは水平方向の左右に配置されるが、現像室２１ａと撹拌室２１ｂが上下に配置された現像器（現像装置）、或いは、その他の形態の現像器においても、本発明は適用可能である。
【００４７】
現像容器２０の感光体ドラム１０１に対向した現像領域Ａ１（図４参照）に相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ２４が感光体ドラム方向に一部露出するように回転可能に配設される。
【００４８】
本実施形態では、現像スリーブ２４の直径は２０ｍｍ、感光体ドラム１０１の直径は３０ｍｍ、現像スリーブ２４と感光体ドラム１０１との最近接領域を約３００μｍの距離とする。この構成によって、現像領域Ａ１に搬送した現像剤を感光体ドラム１０１と接触させた状態で、現像が行なえるように設定されている。なお、この現像スリーブ２４は、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成され、その内部には磁界手段であるマグネットローラ２４ｍが非回転状態で設置される。
【００４９】
＜現像器の動作＞
上記構成にて、現像スリーブ２４は、現像時に図示矢印方向（反時計方向）に回転し、規制ブレード２５による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された二成分現像剤を担持する。現像スリーブ２４は、層厚が規制された現像剤を感光体ドラム１０１と対向した現像領域Ａ１に搬送し、感光体ドラム１０１の画像部に形成された静電潜像に現像剤を供給することで現像する。
【００５０】
この時、現像効率（静電潜像へのトナーの付与率）を向上させるために、現像スリーブ２４には電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。本実施形態では、−５００Ｖの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１８００Ｖ、周波数ｆが１２ｋＨｚの交流電圧とした。しかし、直流電圧値、交流電圧波形はこれに限るものではない。
【００５１】
一般に、二成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にカブリが発生し易くなる。このため、現像スリーブ２４に印加する直流電圧と感光体ドラム１０１の帯電電位（即ち白地部電位）との間に電位差を設ける。これにより、カブリを防止する。
【００５２】
規制ブレード２５は、現像スリーブ２４の長手方向軸線に沿って延在した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材で構成される。また、規制ブレード２５は、感光体ドラム１０１よりも現像スリーブ回転方向上流側に配設されている。そして、この規制ブレード２５の先端部と現像スリーブ２４との間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域Ａ１へと送られる。
【００５３】
なお、規制ブレード２５と現像スリーブ２４の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ２４上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像領域へ搬送される現像剤量が調整される。本実施形態においては、規制ブレード２５によって、現像スリーブ２４上の単位面積当りの現像剤コート量を３０ｍｇ／ｃｍ２に規制している。
【００５４】
なお、規制ブレード２５と現像スリーブ２４は、間隙を２００〜１０００μｍ、好ましくは３００〜７００μｍに設定される。本実施形態では５００μｍに設定した。
【００５５】
また、現像領域Ａ１において、現像スリーブ２４は、感光体ドラム１０１の移動方向と順方向で移動し、周速比は、感光体ドラムに対して１．８０倍で移動している。この周速比に関しては、０〜３．０倍の間で設定され、好ましくは、０．５〜２．０倍の間に設定されれば、何倍でも構わない。移動速度比は、大きくなればなるほど現像効率はアップするが、あまり大きすぎると、トナー飛散、現像剤劣化等の問題点が発生するので、上記の範囲内で設定することが好ましい。
【００５６】
＜現像器の現像剤の補給方法＞
次に、本実施形態における現像剤の補給方法について図４及び図５を用いて説明する。
【００５７】
現像器１０４の上部には、トナーとキャリアを混合した補給用二成分現像剤（通常はトナー／補給用現像剤＝１００％〜８０％）を収容するホッパー３１（トナー補給部）が配置される。ホッパー３１は、下部にスクリュー状の補給スクリュー３２（補給部材）を備え、補給スクリュー３２の一端が現像器１０４の後端部に設けられた現像剤補給口３０の位置まで延びている。
【００５８】
画像形成によって消費された分のトナーは、補給スクリュー３２の回転力と、現像剤に働く重力によって、ホッパー３１から現像剤補給口３０を通過して、現像容器２０内に補給される。
【００５９】
ホッパー３１から現像器１０４に補給される補給現像剤の量は、補給スクリュー３２の回転数によっておおよそ定められる。この回転数は画像データのビデオカウント値や、現像容器２０内に設置された不図示のトナー濃度検知手段の検知結果、等に基づいて、不図示のトナー補給量制御手段によって定められる。
【００６０】
＜現像器に収容される現像剤の概要＞
現像器１０４の現像容器２０に収容されるトナーとキャリアからなる二成分現像剤について詳しく説明する。
【００６１】
トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有する。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は４μｍ以上、１０μｍ以下が好ましい。より好ましくは８μｍ以下であることが好ましい。
【００６２】
また、近年のトナーにおいては、定着性を良くするために低融点のトナー或いは低ガラス転移点Ｔｇ（例えばＴｇ≦７０℃）のトナーが用いられることが多い。さらに定着後の分離性を良くするためにトナーにワックスを含有させている場合もある。
【００６３】
キャリアは、例えば、表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアは、重量平均粒径が２０〜６０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍであり、抵抗率が１０７Ωｃｍ以上、好ましくは１０８Ωｃｍ以上である。本実施形態では１０８Ωｃｍのものを用いた。
【００６４】
なお、本実施形態にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は、以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、ＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置（シスメックス社製）を使用した。
【００６５】
測定方法は以下に示す通りである。即ち、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液の電解水溶液の１００〜１５０ｍｌ中に、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行なう。そして、上記のＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。
【００６６】
本実施形態にて用いられるキャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いた。片方の電極に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。
【００６７】
＜飛散トナー吐出制御モード、の制御方法＞
本実施形態の特徴的な部分である、飛散トナー吐出制御モードの動作の制御方法について詳しく説明する。ここで、飛散トナー吐出制御モードでは、非画像形成時において、正規帯電トナーが現像スリーブ２４から感光体ドラム１０１に向かう力が作用するように、現像スリーブ２４に対して直流電圧のみを印加する。これにより、現像スリーブ２４から感光体ドラム１０１へトナーを吐き出す。
【００６８】
なお、非画像形成時とは、記録材に画像形成する画像形成信号を受信してから、実際に画像形成動作が開始される前後の待機動作時を含む。また、連続画像形成ジョブの実行中に紙間に相当する領域が、ドラムと現像スリーブとの対向部である現像位置を通過するタイミングも含む。また、画像形成時とは、記録材に画像形成するために形成された潜像を現像する現像動作時を含む。
【００６９】
本実施形態では、各部材の電位を次のように設定した。まず、通常画像形成時においては、非画像部ドラム電位を−６００Ｖとし、現像電位を−４５０Ｖ（直流＋交流）とし、画像部ドラム電位を―４５０〜−２５０Ｖとする。最大画像濃度時の現像コントラストは２００Ｖである。
【００７０】
一方、飛散トナー吐出制御モード時においては、非画像部ドラム電位を−６００Ｖから吐き出し時に−２００Ｖにし、現像電位を−４５０Ｖ（直流）、正規帯電トナーの極性を負とした。即ち、吐き出し時の現像コントラストは２５０Ｖとしており、通常画像形成時よりも現像コントラストを大きくしているが、これに限定されず、通常画像形成時の現像コントラストと同じもしくは小さく設定してもよい。
【００７１】
画像形成装置において、印字率の低い画像形成が連続した場合、現像容器２０内から感光体ドラム１０１へ移行するトナーの割合が少ない。このため、トナーは、現像容器２０内のトナーは第一撹拌スクリュー２２ａ及び第二撹拌スクリュー２２ｂによる撹拌や、規制ブレード２５を通過するときの摺擦を長時間受けることになる。
【００７２】
その結果、トナーの外添剤が剥れたり、外添剤がトナー表面に埋め込まれたりして、トナーの樹脂表面の露出が顕著になる。このようにして外添剤がトナー表面から失われることで、トナー同士の結着が強まり、トナー凝集塊が発生してしまう。
【００７３】
発生した現像容器２０内の凝集塊は、第一撹拌スクリュー２２ａによる跳ね上げを受け、現像スリーブ２４に担持され、現像領域Ａ１に到達すると、通常のトナーと比較して、高い確率で飛散トナーとして、画像形成装置の機内に飛び出してしまう。
【００７４】
これは、次のような理由による。トナー凝集塊は体積が大きく（通常トナーの直径が６μｍ程度であるのに対して、約２０〜３５μｍある）、質量も大きい。このため、現像領域Ａ１に到達する際に、現像スリーブ２４の回転による遠心力を強く受ける。すると、通常のトナーと比較して飛散し易くなる。
【００７５】
そこで本実施形態では、印字率の低い画像形成が連続した場合に、現像容器２０内に蓄積されたトナー凝集塊が機内に飛散してしまう前に、現像スリーブ２４を介して選択的にトナー凝集塊を感光体ドラム１０１の非画像部に吐き出す。そして、画像形成装置は、感光体ドラム１０１上に吐き出されたトナー凝集塊をクリーナー１０９によって回収するという、飛散トナー吐出制御モードを備える。飛散トナー吐出制御モードは、制御部により実行可能である。
【００７６】
具体的には、本実施形態では、所定の直流電圧の現像バイアスを現像スリーブ２４に印加する。これにより、上記のトナー凝集塊を選択的に感光体ドラム１０１上に吐き出す制御を行う。
【００７７】
以下では、本実施形態において、まず画像の印字率によってトナー凝集塊の発生率が異なり、トナー飛散レベルが異なることを示し、さらにそこから、印字率に応じて飛散トナー吐出制御モードをどのように実行すれば良いか説明する。
【００７８】
＜画像の印字率に応じた、トナー凝集塊の発生と、トナー飛散量の関係＞
前述のように、感光体ドラム１０１へのトナー移行の割合が少なく、現像容器２０へのトナー補給が少ない場合（印字率が低い場合）トナー劣化が進行し、トナー凝集塊が発生してしまう。そこで本発明者らは、以下のような実験を行った。
【００７９】
すなわち、ある一定環境（温度  ２３℃／相対湿度５０％）下に現像器１０４を設置し、ＹＭＣＫ各色の印字率を振って（０％〜５％まで）連続画像形成をＡ４サイズ用紙片面で１万枚行う。そして、連続画像形成を実施した後の状態の現像器でトナー飛散量の変化を調べた。
【００８０】
トナー飛散量の測定は、次のように行う。まず、現像器１０４において、現像領域Ａ１を覆うように測定用の普通紙を巻く。そして、現像スリーブ２４と第一撹拌スクリュー２２ａ及び第二撹拌スクリュー２２ｂとを、一定時間（１分間）空回転させる。その時間内に飛散して前記測定用の普通紙に付着したトナー量を、光学顕微鏡で観察し、画像解析する。
【００８１】
この実験の結果を次に示す。図６はブラックトナー飛散の印字率への依存性を示す図表である。図６において、「○」はトナー飛散量がある目標値以下であったことを示し、「×」は前記の目標値を超えていたことを示す。ただし、本実施形態におけるある目標値とは、前記の測定方法において、３０００個／分、以下である。
【００８２】
図７は印字率が１％と５％の飛散トナーの粒度分布を表わすグラフである。横軸に画像解析によって測定されたトナー粒径、縦軸にその粒径の個数をとっている。
【００８３】
図７のグラフによると、印字率が１％で耐久された現像剤の方がトナー飛散量が多いこと、また、その粒度分布が大粒径側にシフトしており、更に、２０〜３５μｍ程度のトナー凝集塊が発生していることが読み取れる。実際に飛散量測定用の普通紙に付着したトナーを光学顕微鏡で観察すると、凝集したトナーが多数見られた。
【００８４】
図６及び図７の実験結果より、印字率が低いほどトナー凝集塊が発生し易く、更に該トナー凝集塊が空回転によって飛散し易いことが分かった。言い換えると、本実施形態の画像形成装置において、ある一定以上の印字率（即ち、ある一定以上のビデオカウント）の画像形成を実行しないと、トナー凝集塊による飛散が悪化するということである。
【００８５】
そこで、本実施形態においては、トナー凝集塊による飛散の悪化を発生させないために、次のように制御する。まず、定義として、最低限必要なトナー消費量に相当するビデオカウントを「トナー飛散閾値ビデオカウントＶｔ」とする。これは、前記の実験等により算出できる値である。
【００８６】
図８は各色のトナー飛散閾値ビデオカウントを示す図表である。なお、トナー飛散閾値ビデオカウントＶｔは、現像剤（トナー及びキャリア）の色や材質、現像器の構成等に応じて異なるので適宜算出設定すれば良い。
【００８７】
＜飛散トナー吐出制御モード、の動作条件＞
次に、飛散トナー吐出制御モードの動作条件について説明する。各色に対して飛散トナー吐出制御モードの制御思想は同様である。従って、以降のフローチャート図等で色についての記述を省略している場合があるが、その場合、各色で共通の制御を行なっている。
【００８８】
本実施形態においては分かり易い例として１枚当たりの印字率がＹＭＣＫそれぞれの色に対してＹ＝５％、Ｍ＝５％、Ｃ＝５％、Ｋ＝１％の画像（以下では、「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」と称する）をＡ４サイズ用紙で連続画像形成した場合を考える。このときのトナー吐出制御を図９に示すフローチャート図によって説明する。図９は参考例１の飛散トナー吐出制御のフローチャートである。
【００８９】
画像形成がスタートすると、ビデオ信号カウント部２０７（図３参照）が、各色のビデオカウントＶ（Ｙ）、Ｖ（Ｍ）、Ｖ（Ｃ）、Ｖ（Ｋ）を算出する（ステップＳ１）。
【００９０】
本実施形態においては、ある１色についてＡ４サイズ用紙片面の全面ベタ画像（印字率が１００％の画像）のビデオカウントは５１２とする。すると「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」のビデオカウントは、Ｖ（Ｙ）＝２６、Ｖ（Ｍ）＝２６、Ｖ（Ｃ）＝２６、Ｖ（Ｋ）＝５である。ここでビデオカウントの算出において小数点以下は四捨五入する。
【００９１】
次に、前述した実験等で得られるトナー飛散閾値ビデオカウントＶｔの図表（図８参照）より、トナー飛散閾値ビデオカウントＶｔを算出する（ステップＳ２）。
【００９２】
続けて、前述したビデオカウントＶとトナー飛散閾値ビデオカウントＶｔとの差、（Ｖｔ−Ｖ）の正負を判断する（ステップＳ３）。
【００９３】
（Ｖｔ−Ｖ）が負の場合は、印字率が高いためにトナー凝集塊が発生せず凝集塊によるトナー飛散が進行しない状態である。このため、トナー飛散積算値Ｘに０を加算する（ステップＳ４）。ここでトナー飛散積算値Ｘとは、現在のトナー凝集塊によるトナー飛散状態を表す指標であり、Ｖｔ−Ｖによって算出されるビデオカウント値の積算値である。
【００９４】
一方、（Ｖｔ−Ｖ）が正の場合には、印字率が低いためにトナー凝集塊が発生し凝集塊によるトナー飛散が進行してしまう状態である。このため、トナー飛散積算値Ｘに（Ｖｔ−Ｖ）を加算する（ステップＳ５）。
【００９５】
さらに、前記ステップによって画像形成毎に算出・更新されるトナー飛散積算値Ｘに対して、飛散トナー吐出実行閾値Ａとの差分（Ａ−Ｘ）を算出する（ステップＳ６）。ここで、飛散トナー吐出実行閾値Ａは任意に設定できる所定の値であり、この飛散トナー吐出実行閾値Ａが小さい程、同じ印字率の連続画像形成に対しても飛散トナー吐出制御動作を実行する頻度が多くなる。
【００９６】
本実施形態において、飛散トナー吐出実行閾値Ａは５１２に設定している。飛散トナー吐出実行閾値Ａの設定値が大きすぎると、飛散トナー吐出動作を実行するまでに、トナー凝集塊が機内に飛散してしまう時間が多くなる。このため、望ましくはＡ４〜Ａ３サイズ用紙片面の全面ベタ画像（印字率が１００％の画像）のビデオカウント値と同等程度が良い。また例えば現像容器２０内に保持できる現像剤の容量が多いほど、飛散トナー吐出実行閾値Ａを大きめに設定できる傾向がある。
【００９７】
最後に、ステップＳ６によって算出した、トナー飛散積算値Ｘと飛散トナー吐出実行閾値Ａとの差分（Ａ−Ｘ）の正負を判断する（ステップＳ７）。
【００９８】
（Ａ−Ｘ）が正の場合は、飛散トナー吐き出しを今すぐ実行しなければならない程にトナー凝集塊の発生が進行している訳では無いと判断し、続けて画像形成を実行する（ステップＳ８）。
【００９９】
一方、（Ａ−Ｘ）が負の場合には、トナー凝集塊の発生が十分に進行しているために、今すぐ飛散トナー吐き出しを実行する必要があると判断し、画像形成を中断して飛散トナー吐出動作を実行する（ステップＳ９）。
【０１００】
ここで、飛散トナー吐出動作について図１０で説明する。図１０は参考例１の飛散トナー吐出制御のフローチャートである。図１０では、飛散トナー吐出動作に係る手順を説明する。
【０１０１】
ステップ０７によって（Ａ−Ｘ）が負の値の場合には、画像形成を中断して飛散トナー吐出動作を実行する。
【０１０２】
まず、一次転写バイアスに通常画像形成時とは逆極性の転写バイアス（即ち感光体ドラム上のトナー像と同極性の転写バイアス）を印加する（ステップＳ１０１）。
【０１０３】
次に、飛散トナー吐出実行閾値Ａのビデオカウントに相当するトナー量を感光体ドラム１０１の非画像部に吐き出す（ステップＳ１０２）。
【０１０４】
トナー吐出のための感光体ドラム１０１上の静電潜像は、全面ベタ画像を２５５とするならばその１／２程度のハーフトーン潜像であることが望ましい。また、さらに重要なポイントとして、本飛散トナー吐出動作中に現像スリーブ２４に印加される現像バイアスは直流電圧にする必要がある。
【０１０５】
これは、本発明の筆者らの実験によると、印字率が低い画像形成によって発生したトナー凝集塊は、現像スリーブ２４に印加する現像バイアスの種類によって、感光体ドラム１０１上への現像のされ方が異なることがわかったからである。
【０１０６】
図１１は参考例１の飛散トナー吐出制御で吐き出されるトナーの粒径分布である。具体的には、印字率が１％で１万枚耐久した現像剤を、様々な現像バイアスで現像した場合の感光体ドラム１０１上へ現像されたトナーの粒径分布を示す。
【０１０７】
図１１に示すように、直流電圧で通常画像形成よりも浅い静電潜像を現像する場合と、直流と交流電圧を重ねた通常時の現像バイアスで現像する場合と、それぞれの場合を比較する。すると、２０〜３５μｍのトナー凝集塊を選択的に現像できるのは、直流電圧で通常画像形成よりも浅い静電潜像を現像した場合であることが分かった。従って、飛散トナー吐出動作中の現像バイアスは、通常画像形成時とは異なり、直流電圧であることが好適である。
【０１０８】
図１０に戻って、感光体ドラム１０１上に吐き出されたトナーは一次転写バイアスがトナーと同極性であるために、中間転写ベルト１２１には転写されず感光体ドラム１０１のクリーナー１０９で回収される（ステップＳ１０３）。
【０１０９】
ここでトナー飛散積算値Ｘを０にリセットする（ステップＳ１０４）。そして最後に、一次転写バイアスを通常画像形成時の極性のバイアスに戻し（ステップＳ１０５）、飛散トナー吐出動作を完了して通常の画像形成動作に復帰する。
【０１１０】
ここで、以上で説明した飛散トナー吐出制御方法において、前述した「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」を１万枚連続で画像形成した場合を具体的に考える。
【０１１１】
まず「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」を１枚画像形成した場合に、本実施形態の飛散トナー吐出制御におけるトナー飛散積算値Ｘが各色でどのように算出されるかを図１２の図表に示した。図１２は参考例１の飛散トナー吐出制御を説明する図表である。
【０１１２】
図１２に示すように、「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」の画像形成においては、Ｙ（イエロー）とＭ（マゼンタ）とＣ（シアン）については常に印字率が十分に高いためにトナー飛散積算値Ｘは常に０である。
【０１１３】
一方、Ｋ（ブラック）については印字率が低いために、１枚当たりのトナー飛散積算値Ｘは＋５となる。即ち、連続画像形成中にブラックトナーのトナー凝集塊の発生が進行するということを意味する。
【０１１４】
さらに具体的に説明すると、「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」のＡ４サイズ用紙を連続で１万枚画像形成した場合においては、１枚当たりのトナー飛散積算値Ｘが＋５であるために飛散トナー吐き出しが実行される。その頻度は、飛散トナー吐出実行閾値Ａが５１２であることから、５１２／５＝１０３枚（小数点以下切り上げ）毎である。
【０１１５】
さらに、簡単な上記制御の手順を図１３に示す。図１３は参考例１の飛散トナー吐出制御に係る制御ブロック概念図である。
【０１１６】
図１３に示すように、ビデオ信号カウント部２０７のビデオカウント結果は、プリンタ制御部２０９（図３参照）に送られ、ＣＰＵにて図９及び図１０のフローチャートで説明した飛散トナー吐出制御が行われ、画像形成部に飛散トナー吐出動作の実施を命令する。
【０１１７】
本実施形態では、「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」のＡ４サイズ用紙で連続で１万枚の画像形成において、９７回程、画像形成を中断して飛散トナー吐き出しを実行する。また１回の飛散トナー吐出動作でビデオカウント５１２の１／１０に相当するトナー量を消費する。また、飛散トナー吐出制御モード時は、飛散の原因となるトナー凝集塊を選択的に吐き出すために、通常画像形成時とは異なる直流電圧を現像スリーブに印加する。上記の動作により、飛散量を抑制することが可能である。
【０１１８】
〔第１実施形態〕
第１実施形態となる画像形成装置について詳しく説明する。前述と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。
【０１１９】
図１４は耐久によるトナー飛散量の推移を示すグラフである。具体的には、飛散トナー（凝集塊）吐出制御を実施せずに５％Ｄｕｔｙの画像を２０万枚印字した時の、飛散量の推移を示す。
【０１２０】
図１４に示すように、印字枚数の増加と共に飛散量が増加し、２０万枚耐久後は１分間に約１２７００個のトナーが飛散している。特に印字枚数が１０万枚を超えると急激に飛散量が増加することがわかる。これは印字枚数が多くなると、トナーがキャリアに付着していき、キャリアの電荷付与能力が低下してトナーとキャリアの付着力が低下するためである。
【０１２１】
なお、飛散量の測定にはＡＰＳ（Ａｉｒ  Ｐａｒｔｉｌｅ  Ｓｉｚｅｒ；  米  ＴＳＩ社製  ＡＰＳ３３２１）を用いた。ＡＰＳは空気を吸いその中の粒子を加速させ、その速度から粒径を算出して気体中に存在する粒子の粒径と個数を測定することができる。検出可能粒子はμｍオーダーで２０μｍまでであり、２〜１０μｍの粒度分布を持つトナーの検出に適している。
【０１２２】
図１５は飛散量測定の構成概略図である。現像器１０４からの飛散トナーの量を測定する際には、図１５のように現像器１０４のみを回転できる治具にセットして、その空間を空気の通り孔以外を覆い、内部にファンを設置して空気が安定して流れるようにした。
【０１２３】
この状態で一定時間現像器を空回転すると同時に空気の出口をＡＰＳで吸引させ続け、単位時間あたりに現像器１０４から飛散したトナーの量と粒径を測定した。この時、飛散トナーを全て吸いきるために、現像器１０４の空回転を止めた後もＡＰＳの吸引量がほぼ０になるまで計測は続けた。
【０１２４】
ここで、飛散量の少ない耐久初期においては、参考例１の飛散トナー吐出制御を実施しても飛散量低減に大きな効果は得られず、かつトナー消費量が増加してしまう。
【０１２５】
そこで、第１実施形態では、印字枚数に応じて飛散トナー吐出制御モードの飛散トナー吐出実行閾値Ａを変化させる。図１６は第１実施形態の各色のトナー劣化の進行の閾値を示す図表である。
【０１２６】
前提として、各色に対して飛散トナー吐出制御モードの制御思想は同様である。従って、以降のフローチャート図等で色についての記述を省略している箇所は、各色で共通の制御を行なっていることを示す。
【０１２７】
第１実施形態においても、説明を分かり易くするために１枚当たりの印字率がＹＭＣＫそれぞれの色に対してＹ＝５％、Ｍ＝５％、Ｃ＝５％、Ｋ＝１％の「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」をＡ４サイズ用紙で連続画像形成した場合を考える。
【０１２８】
このときの飛散トナー吐出制御モードは、次に示すフローチャート図によって説明される。図１７は第１実施形態のトナー吐出制御のフローチャートである。
【０１２９】
まず、画像形成がスタートすると、ビデオ信号カウント部２０７が各色のビデオカウントＶ（Ｙ）、Ｖ（Ｍ）、Ｖ（Ｃ）、Ｖ（Ｋ）を算出する（ステップＳ２０１）。次に、前述した実験等で得られるトナー飛散閾値ビデオカウントＶｔの表（図１６を参照）と印字枚数により、トナー飛散閾値ビデオカウントＶｔを算出する（ステップＳ２０２）。以降はトナー飛散閾値ビデオカウントＶｔに応じて参考例１と同様にトナー吐出制御を行う（ステップＳ２０３〜ステップＳ２０９）。
【０１３０】
以上より本実施形態では印字枚数が増えトナーとキャリアの付着力が低下した場合でも飛散量を抑制することが可能である。
【０１３１】
以上の通り、本実施形態においては、プリンタ制御部２０９は、トナー消費量に関する情報に基づいて、非画像形成時に前記現像剤担持体に対して直流電圧のみを印加して前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを転移させる（第１制御モード）。また、プリンタ制御部２０９は、トナー消費量に関する情報に基づいて、非画像形成時に前記現像剤担持体に対して少なくとも交流電圧を印加することにより、前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを転移させる（第２制御モード）。プリンタ制御部２０９は、これらをそれぞれ実行可能に制御する。
【０１３２】
本実施形態では、印字枚数に応じて、飛散トナー吐出実行閾値Ａを変更する例を説明したが、これに限らない。例えば、印字枚数に相関する情報であれば、代用可能である。例えば、装置本体の駆動時間や、現像スリーブの駆動時間や、現像バイアス印加時間で代用してもよい。
【０１３３】
〔第２実施形態〕
第２実施形態となる画像形成装置について詳しく説明する。前述と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。
【０１３４】
前述した実施形態においては、飛散トナー吐出制御を説明した。ところで、実際の画像形成装置においては、印字率が低い場合に、通常の画像形成と同様の現像バイアスで、劣化したトナーを吐き出す、「劣化トナー吐出制御モード」を備える場合もある。
【０１３５】
例えば、特開２００６−０２３３２７においては、画像品質の劣化を防止しつつ生産性の低下を最小限に抑える制御方法が提案されている。具体的には、画像形成毎に使用されるトナー量を示す値（例えば、画像形成毎のビデオカウント値）が、所定の設定された閾値よりも小さい場合にその差分を算出し、その差分を積算した積算値が所定値に達すると、劣化トナー吐出制御モードを実行する。
【０１３６】
本実施形態では、各部材の電位を次のように設定した。まず、通常画像形成時においては、非画像部ドラム電位を−６００Ｖとし、現像電位を−４５０Ｖ（直流＋交流）とし、画像部ドラム電位を―４５０〜−２５０Ｖとした。
【０１３７】
一方、飛散トナー吐出制御モード時においては、非画像部ドラム電位を−６００Ｖから吐き出し時に−２００Ｖにし、現像電位を−４５０Ｖ（直流）、正規帯電トナーの極性を負とした。更に、劣化トナー吐出制御モード時においては、非画像部ドラム電位を−６００Ｖから吐き出し時に−２５０Ｖにし、現像電位を−４５０Ｖ（直流＋交流）、正規帯電トナーの極性を負とした。本実施形態では、２つのトナー吐出制御モードを有し、且つ吐き出しのモードに応じて潜像電位を変えてトナーの吐き出し量が一定になるようにしている。
【０１３８】
なお、本実施形態においては吐き出しのモードに応じて潜像電位を変えているがこれに限らず、潜像電位は変えずに吐き出しの時間を変えてトナーの吐き出し量を一定にする現像装置にも適用できる。
【０１３９】
なお、２つのトナー吐出制御モードの吐き出し量が同じでなくてもよい。
【０１４０】
これにより、画像形成によるトナー消費量に対する閾値の設定と、劣化トナー吐出制御モードの実行の可否を判断する前記差分の積算値に対する閾値の設定と、を適切に設定することができる。すると、トナー劣化による画像品質の低下（ガサツキ・粒状性の悪化）が発生する寸前まで劣化トナー吐出制御モードを実行しないことができる。一方、画像品質の劣化が発生しそうになれば、すぐに劣化トナー吐出制御モードを実行することができる。即ち、画像品質の劣化を防止しつつ、生産性の低下を最小限に抑える制御ができる。
【０１４１】
上記のような劣化トナー吐出制御モードを備えた画像形成装置においても、参考例１のような「飛散トナー（凝集塊）吐出制御モード」を備えていない場合には、トナー凝集塊が蓄積しトナー飛散が悪化する。そこで、上記のような劣化トナー吐出制御モードを備えた画像形成装置に、第２実施形態では、さらに飛散トナー吐出制御モードを重畳する。これにより、飛散レベルを良化させることができる。
【０１４２】
また、本実施形態では、劣化トナー吐出制御モードは画像形成時と同じ通常の直流と交流電圧を重畳した現像バイアスで行う。この時、飛散トナー吐出制御モードに比べて少ない量であるが、飛散トナーを吐き出すことができる。
【０１４３】
そこで、本実施形態では印字枚数が少なく、飛散量が少ない場合は、劣化トナー吐出制御モードのみを実行して、印字枚数が増えて飛散しやすくなったときに直流電圧のみで飛散トナー吐出制御モードを選択的に行う。
【０１４４】
＜トナー吐出制御モードの制御方法＞
まず前提として、各色に対してトナー吐出制御モードの制御思想は同様である。従って以降のフローチャート図等で色についての記述を省略している場合があるが、その場合は各色で共通の制御を行なっている。また、第２実施形態においても、説明を分かり易くするために１枚当たりの印字率がＹＭＣＫそれぞれの色に対してＹ＝５％、Ｍ＝５％、Ｃ＝５％、Ｋ＝１％の「ブラック低Ｄｕｔｙ画像チャート」をＡ４サイズ用紙で連続画像形成した場合を考える。
【０１４５】
本実施形態においては、図１４で飛散量が大きく増加する印字枚数１０万枚を閾値にした。そして、１０万枚以下では劣化トナー吐出制御モードのみを行い、１０万枚を超えた場合では、劣化トナー吐出制御モードのみならず、直流電圧のみによる飛散トナー吐出制御モードを選択的に行う。
【０１４６】
図１８は第２実施形態のトナー吐出制御のフローチャートである。ステップＳ３０１〜Ｓ３０７は、参考例１に係る図９のステップＳ１〜Ｓ７と同様である。
【０１４７】
図１８に示すように、ステップＳ３０７において（Ａ−Ｘ）が負であった場合、それまでの印字枚数を確認する（ステップＳ３０９）。
【０１４８】
印字枚数が１０万枚以下で（所定枚数以下）ある場合、比較的トナーが飛散量しにくいと判断して、画像形成時と同じ通常の直流と交流電圧を重畳した現像バイアスを用いて劣化トナー吐出制御モードを行う（ステップＳ３１０）。
【０１４９】
印字枚数が１０万枚（所定枚数）を超えた場合、トナーが飛散しやすくなっているため、直流電圧のみによる飛散トナー吐出制御モードと、劣化トナー吐出制御モードとを選択的に実行する必要がある。
【０１５０】
ここで制御部は、前回の吐出動作を直流電圧で行ったのか、通常の直流と交流電圧を重畳して行ったのかを確認して、いずれのトナー吐出モードを選択するかを決定する（ステップＳ３１１）。
【０１５１】
前回実行したのが、通常の直流と交流電圧を重畳して劣化トナー吐出制御モードである場合、直流電圧のみで飛散トナー吐出制御モードを実行する（ステップＳ３１２）。
【０１５２】
前回実行したのが、直流電圧のみで飛散トナー吐出制御モードである場合、通常の直流と交流電圧を重畳して劣化トナー吐出制御モードを実行する（ステップＳ３１０）。吐出動作終了後、実行した吐出制御モードを記憶して終了する。
【０１５３】
以上のように、本実施形態において直流と交流電圧を重畳した現像バイアスを用いたトナー吐き出しと直流のみを用いたトナー吐き出しを重畳することにより、トナー劣化による画質低下とトナー飛散を抑制することができる。
【０１５４】
なお、本実施形態では、印字枚数が１０万枚を超えた場合に、劣化トナー吐き出しモードを実行するタイミングのときに、劣化トナー吐き出しモードに代えて、飛散トナー吐出制御モードを行っているがこれに限定されない。例えば、飛散トナー吐出制御モードと、劣化トナー吐き出しモードを実行する閾値を別々に設けて、各々のモードを独立に行う構成であってもよい。
【０１５５】
〔第３実施形態〕
第３実施形態となる画像形成装置について詳しく説明する。前述と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。
【０１５６】
本実施形態ではより効果的なトナー劣化による画質の低下とトナー飛散の抑制を提案する。
【０１５７】
本実施形態では印字枚数が少なく、飛散量が少ない場合は、劣化トナー吐出制御モードのみを実行して、印字枚数が増えて飛散しやすくなったときに飛散量に応じて直流電圧のみで飛散トナー吐出制御モードを選択的に行い、その実行頻度を印字枚数が増えるごとに大きくする。
【０１５８】
本実施形態においては、図１４で飛散量が大きく増加する印字枚数１０万枚を閾値にして１０万枚以下では劣化トナー吐出制御モードのみを行い、１０万枚を超えた場合では、劣化トナー吐出制御モードのみならず、図９に応じて印字枚数によって実行頻度を変えながら直流電圧のみによる飛散トナー吐出制御モードを選択的に行う。
【０１５９】
本実施形態においてはトナー吐き出しを直流と交流電圧を重畳して劣化トナー吐出制御モードで行ったか、または直流のみで飛散トナー吐出制御モードを行ったかを少なくとも過去の１０回分をプリンタ制御部２０９で記憶する。
【０１６０】
図２０は第２実施形態のトナー吐出制御のフローチャートである。ステップＳ４０１〜Ｓ４０７は、参考例１に係る図９のステップＳ１〜Ｓ７と同様である。
【０１６１】
図２０に示すように、ステップＳ４０７において（Ａ−Ｘ）が負であった場合、それまでの印字枚数を確認し図１９の印字枚数と飛散トナー吐き出しの頻度αの表よりαを算出する（Ｓ４０９）。
【０１６２】
過去のトナー吐き出しにおいて（１００／α）−１回連続で直流と交流電圧を重畳して劣化トナー吐出制御モードで行ったかを確認する（Ｓ４１０）。（１００／α）−１回連続（α≠０）で劣化トナー吐出制御モードを行っていない場合、もしくはα＝０の場合、直流と交流電圧を重畳して劣化トナー吐出制御モードで行う（Ｓ４１１）。  （１００／α）−１回連続（α≠０）で劣化トナー吐出制御モードを行った場合、飛散トナーを吐き出すために直流電圧のみで飛散トナー吐出制御モードを行う（Ｓ４１２）  吐出動作終了後、実行した吐出制御モードを記憶して終了する。
【０１６３】
以上のように、本実施形態においては、直流と交流電圧を重畳した現像バイアスを用いたトナー吐き出しと直流のみを用いたトナー吐き出しを重畳する。これにより、印字枚数が増えてトナーが飛散しやすくなるに応じてより効率良くトナー劣化による画質低下とトナー飛散を抑制することができる。
【０１６４】
〔第４実施形態〕
第４実施形態となる画像形成装置について詳しく説明する。前述と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。
【０１６５】
トナー飛散量はトナーの帯電電荷に大きく依存し、高湿度環境においては放電しやすくなり電荷が下がりトナーとキャリアの付着力が小さくなりより飛散しやすくなる。
【０１６６】
本実施形態では飛散量の多い高湿度環境においてより効果的なトナー劣化による画質の低下とトナー飛散の抑制を提案する。
【０１６７】
本実施形態では印字枚数が少なく、飛散量が少ない場合は、劣化トナー吐出制御モードのみを実行して、印字枚数が増えて飛散しやすくなったときに飛散量に応じて直流電圧のみで飛散トナー吐出制御モードを選択的に行う。そして、その頻度を湿度が高いほど、印字枚数が増えるごとに大きくする。
【０１６８】
本実施形態においては画像形成装置内の湿度を検出する湿度検知手段を持つ。
【０１６９】
図２２は第４実施形態のトナー吐出制御のフローチャートである。ステップＳ５０１〜Ｓ５０７は、第３実施形態に係る図２０のステップＳ４０１〜Ｓ４０７と同様である。
【０１７０】
図２２に示すように、ステップＳ５０７において（Ａ−Ｘ）が負であった場合、それまでの印字枚数をと湿度検出手段によって検出した湿度を確認し図２１の湿度と印字枚数と飛散トナー吐き出しの頻度αの表よりαを算出する（Ｓ５０９）。ステップＳ５１０〜Ｓ５１２は、第３実施形態に係る図２０のステップＳ５１０〜Ｓ５１２と同様である。
【０１７１】
以上のように、本実施形態において画像形成装置内の湿度と印字枚数による飛散量の変化に応じて直流と交流電圧を重畳した現像バイアスを用いたトナー吐き出しと直流のみを用いたトナー吐き出しを重畳する。これにより効率良くトナー劣化による画質低下とトナー飛散を抑制することができる。
【０１７２】
なお、上述の実施形態においては２成分現像剤を具備する現像装置を用いたが、これに限るものではない。一成分現像剤（磁性一成分、非磁性一成分）を用いた現像装置にも適用できることができる。
【０１７３】
以上より、本発明では、制御部は、トナー消費量と相関する値が所定値以下である場合の該トナー消費量に相関する情報の積算情報に基づいて、飛散トナー吐出制御モードを実行するか否かを決定する。ここで、トナー消費量に相関する情報としては、少なくとも、ビデオカウント値、トナー補給量、スリーブ単位駆動時間当たりのトナー消費量（ビデオカウント値）、印字率が挙げられるが、これらに限るものではない。
【０１７４】
なお、本実施形態において、飛散トナー吐出制御モードと、劣化トナー吐き出し制御モードとを併用して行う場合には、飛散対策の吐き出し量としては充分であるが、飛散以外の目的の劣化トナー吐き出しとしては吐き出し量が不足する場合がある。そのような場合において、本実施形態のように劣化トナー吐き出し制御モードを単に飛散トナー吐出制御モードに置き換える構成では、飛散トナー吐出制御モード時の吐き出し量を、劣化トナー吐き出し制御モード並みに多くすることも考えられる。
【０１７５】
しかしながら、このような場合、ダウンタイムが長くなる虞がある。そこで、本実施形態では、飛散トナー吐出制御モードによる吐き出し量の不足分を補填するための制御をしてもよい。例えば、飛散トナー吐出制御モードの割り込み頻度に応じて、１回の劣化トナー吐き出しモードで行われる吐き出し時間、もしくは吐き出し量を多くするように制御してもよい。
【０１７６】
上記構成によれば、安価な構成としつつトナー飛散を良好に防止することができる。
【符号の説明】
【０１７７】
Ａ…飛散トナー吐出実行閾値
Ａ１…現像領域
Ｖｔ…トナー飛散閾値ビデオカウント
Ｘ…トナー飛散積算値
２０…現像容器
２４…現像スリーブ
３２…補給スクリュー
１０１…感光体ドラム
１０４…現像器
２００…外部入力インタフェース
２０６…ＣＰＵ
２０７…ビデオ信号カウント部
２０９…プリンタ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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