(57)【要約】【課題】  微粉トナーを消費させ、画像品質を向上させることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  像担持体１上に形成される静電潜像を二成分トナーにより顕像化する現像装置４を備えた画像形成装置において、トナーエンドによるトナーボトル交換時に像担持体全幅に強制消費パターンを作成し、トナーリカバリ動作を行う制御を実行する制御手段１１を備えた。【選択図】  図１
2006215403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成される静電潜像を二成分現像剤により顕像化する現像装置を備えた画像形成装置において、トナーエンドによるトナーボトル交換時に前記像担持体全幅に強制消費パターンを作成し、トナーリカバリ動作を行う制御を実行する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、前記強制消費パターンとしてラインパターンもしくはハーフトーンパターンを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記強制消費パターンの作成を、現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段により検出された出力値が、ある一定の値になるまで行うよう制御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、プリンタ、複写機、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に係り、詳しくは、感光体等の像担持体上に形成される静電潜像を二成分現像剤により顕像化する現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体等の像担持体上に形成される静電潜像を二成分現像剤により顕像化する現像装置を備えた従来の画像形成装置において、現像装置内のトナーは攪拌によるトナー同士やキャリアとの摩擦により粉砕され、微紛量が増加する傾向にある。この微紛トナーは、単位質量当たりの帯電量（Ｑ／Ｍ）が高くなるためキャリアとの付着力が大きくなる。それにより微紛トナーがキャリアにスペントし、キャリアの帯電能力を劣化させてしまう。
キャリアの帯電能力が低下すると、新たに補給されてきたトナーに十分に帯電させることができなくなり、キャリアのトナー搬送量が減少し、画像濃度が低下し画像品質が悪化するなどの不具合が生じる。
斯かる問題を解決するものとして、例えば特許文献１には、現像装置内に残留し劣化したトナーによる画像品質低下を防止するため、一回の画像形成毎にその印字率を算出し、印字率が所定の印字率以下の場合、次の画像形成実行前に印字率に応じたパターンを作成し、トナーの強制消費を行う技術が提案されている。
【特許文献１】特許第３０２９６４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術においては、通紙毎に所定の印字率になるよう強制消費を行っていた場合、トナーイールドが低下する問題が生じてしまう。また、現像時には粒径の大きいトナーから消費されるため、通紙毎に所定の印字率になるよう強制消費を行っていた場合、一度に現像されるトナー量が少なく、その都度粒径の大きいものを消費しており、キャリアに付着した粒径の小さい高帯電微紛トナーを消費させることが難しい。このことから、キャリアに付着した微紛を消費させるには、トナーイールドをあまり低下させることなく一度に多くのトナーを現像する必要がある。
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、微粉トナーを消費させ、画像品質を向上させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、像担持体上に形成される静電潜像を二成分現像剤により顕像化する現像装置を備えた画像形成装置において、トナーエンドによるトナーボトル交換時に像担持体全幅に強制消費パターンを作成し、トナーリカバリ動作を行う制御を実行する制御手段を備えた画像形成装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、強制消費パターンとしてラインパターンもしくはハーフトーンパターンを用いた画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記強制消費パターンの作成を、現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段により検出された出力値が、ある一定の値になるまで行うよう制御する画像形成装置を主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、トナーエンドのトナーボトル交換時に強制消費パターンを作成することで微紛トナーを消費させることができるため、画像品質が保持することができる。また、通常のジョブエンド時にこの動作を入れた場合、強制消費パターン作成時間と補給時間の双方の時間が掛かってしまうが、トナーエンド時に動作を行うことで、強制消費パターンの作成時間のみで済むためタイミング的にも効率が良い。
また、クリーニングの余裕度の小さい場合、トナーボトル交換時の強制トナー消費パターンによるクリーニング不良を発生させることなく、リカバリー直後の画像品質を良好に保つことができる。
更に、強制消費パターンを作成した際に、トナー濃度の極端な低下を抑制できるため、キャリア付着などを抑え、リカバリー直後の画像品質を良好に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の作像部を示す概略図である。この図に示すように、複写機本体の内部には像担持体として感光体ドラム１を備えており、この感光体ドラム１の周囲には矢印で示す感光体ドラム回転方向に、画像形成プロセスを実行するための帯電装置２、現像装置４、転写装置５、分離装置６、クリーニング装置７、除電装置８が配置されている。
なお、帯電装置２と現像装置４の間には、書き込み制御装置１２から画像データによって変調されたレーザである露光光３が照射される。制御部１１はトナーエンドセンサ９、トナー濃度センサ１０からの信号を受けて、書き込み制御装置１２を制御する。またそれ以外にも本発明の制御動作を司るものとする。
【０００７】
本実施形態における作像動作を簡単に説明すると、この画像形成装置は、反転現像方式（Ｎ／Ｐ現像方式）を採用している。感光体ドラム１の表面を帯電装置２により約−８００Ｖに一様にマイナス帯電した状態で、書き込み制御装置１２から露光光３が感光体ドラム１に照射されて約−５０Ｖの原稿像に対応する静電潜像が形成される。
図示しない現像モータにより現像スリーブ４ａが回転し、現像剤が現像スリーブ４ａ中の磁石４ｆによりドクターブレード４ｄの部位まで搬送され、所定量に規制された後、感光体ドラム１の現像領域まで来る。この時に現像装置４中のトナーはキャリアと攪拌され、十分に帯電される。
そして、ドクターブレード４ｄで一様に規制された現像スリーブ４ａ上の現像剤中のトナーが、図示しない現像バイアス印加装置から印加された約−５５０Ｖの現像バイアスにより感光体ドラム１の静電潜像に静電吸着することで、静電潜像はこの可視像化される。
その可視像は図示しない給紙部から搬送されてくる転写紙に転写装置５の作用で静電転写され、転写紙が分離装置６によって感光体ドラム１から分離される。感光体ドラム１から分離された転写紙は図示しない定着装置に送られてトナー像が転写紙上に定着される。画像転写を終えた感光体ドラム１は、クリーニング装置７によって表面に残留付着しているトナーを除去され、残留電荷を除電装置８で除電して次の複写に備える。
【０００８】
また、トナー濃度センサ１０は、パドルホイール４ｂ下部に配設され、現像剤のトナー濃度を、磁性体であるキャリアの単位領域、単位時間当たりの通過量を電圧値（Ｖｔ値）に変換して出力しており、このトナー濃度センサ１０の検知情報によりトナー補給ローラ４ｃから補給されるトナー量が制御されている。トナーはトナー収容部４ｅからトナー補給ローラ４ｃを使って徐々に補給する。トナー濃度センサ１０により現像装置４内のトナー濃度は通常４．０（ｗｔ％）に制御されている。
現像装置４が長期間に亘り駆動し、トナーが経時でパドルホイール４ｂやドクターブレード４ｄによりキャリアと攪拌された場合、前出したように、トナーが粉砕されて微紛化し、現像剤中の微紛トナー量が増大する。また、現像時には、粒径の大きいものから現像されるため現像装置内の微紛トナーがなかなか消費されず蓄積する傾向にある。
さらに、微紛トナーは帯電量が高いためキャリアとの付着量が強く、キャリア表面に付着してしまい、キャリアの帯電能力を劣化させてしまう。そのため新しく補給されたトナーに十分な帯電量が与えられないため、キャリアによるトナーの搬送量を低下させてしまい、画像濃度を低下させてしまう。
本発明では、経時で現像装置４内に増加した微紛トナーを消費させるため、トナーエンドのトナー交換時において強制消費パターン作成し、トナーリカバリ動作に入ることで、経時のトナー帯電量が安定し、画像濃度が維持できる。
【０００９】
図２はトナー帯電量と画像濃度の経時変化を示す特性図である。また、画像面積比の違いによるトナー帯電量と画像濃度の経時変化も示しており、図中の実線が一般的に使用頻度が高い画像面積比６％の原稿を用いた時の経時変化であり、高画像面積比は６％より高い画像面積比、低画像面積比は６％未満の画像面積比としている。
この図によれば通紙枚数に応じて、トナー帯電量が低下し、画像濃度も同時に低下している。この時のトナー濃度はトナー濃度センサ１０により、４（ｗｔ％）程度に制御されている。また、高画像面積比ほど一度に現像されるトナー量が多いため、現像装置４内の微紛蓄積量が低減される。
それにより、トナー帯電量の落ち込みが遅くなり、ある程度画像濃度低下が抑制されている。しかし、低画像面積比では一度に現像されるトナー量が少なく、微紛トナーが蓄積するため、帯電量低下が早まり、少ない通紙枚数で画像濃度低下が生じてしまう。
いずれの画像面積比に対してもスタート時には帯電量が３０（μＣ／ｇ）に対し画像濃度が１．４以上出力できていたが、通紙枚数に応じて現像装置４の駆動によるストレスによりトナーの微紛量が増大し、帯電量が２０（μＣ／ｇ）程度まで落ち込んだ時には画像濃度が１．２まで低下している。通常良好な画像を提供するには画像濃度が１．２以上必要である。
【実施例１】
【００１０】
実施例１記載の画像形成装置について説明する。まず、トナー収容部４ｅ内に配設されたトナーエンドセンサ９からの出力によりトナーエンド状態を検出する。一般的にトナーエンドセンサ９がトナー無しを検出した累積回数が所定回数に達した場合には、制御部１１はトナー収容部４ｅのトナーがエンド状態になったと判断している。
図３はトナーエンド制御のフローチャートである。本実施例の画像形成装置はトナー無し検出が８０回にてトナーエンドに至る（Ｓ１〜Ｓ６）。トナーエンド後にユーザーが新しいトナーに交換後、トナーリカバリ動作に入る前に、書き込み制御部１２からの信号により露光光３を照射し、感光体ドラム１全幅にベタの強制トナー消費パターンを作成する。
ここでキャリア表面に付着した微紛トナーと現像装置４内に蓄積した微紛トナーを消費させる。その後にトナーリカバリ動作させることで現像装置４内のトナーを入れ替え、通常のコピー動作に入る。また、図２に示す６％未満の低画像面積比の原稿を用いた場合、通紙枚数が約２００００枚以上で帯電量が２０（μＣ／ｇ）以下になってしまうが、トナーエンドになる通紙枚数は約１２０００枚程度である。
帯電量が低下し、画像濃度が低下する前にトナーエンドに到達するため、トナーエンドのトナー交換時において強制消費パターン作成し、リカバリー動作に入ることで、現像装置内の微紛を取り除くことができるため経時でトナー帯電量が安定し、画像濃度が維持できる。
【実施例２】
【００１１】
実施例２記載の画像形成装置について説明する。感光体ドラム１とクリーニング装置７のクリーニングブレードの当接条件が、クリーニング範囲の狭いものである場合、トナーボトル交換時の強制消費パターンをベタで作像した時においてクリーニング不良が発生する可能性がある。クリーニング不良が発生した場合、感光体ドラム１上の残留トナーが転写され、地肌汚れとなってしまう。
本実施例は、強制消費パターンをライン画像もしくはハーフトーンにすることでクリーニング不良を抑制し、リカバリー後の通常コピー時においても地肌汚れを発生させることなく、良好な画像を提供できる。
【実施例３】
【００１２】
実施例３記載の画像形成装置について説明する。強制消費パターンの作成時間を長くし、トナー濃度を極端に約１．０ｗｔ％以下まで低下させた場合、感光体ドラム１にキャリア付着などが発生する恐れがある。キャリア付着すると感光体ドラム１に傷がついたりして異常画像となってしまう可能性がある。
そのため、強制消費パターン作成中に現像装置４内のトナー濃度センサ１０からの出力値（Ｖｔ値）を検知し、検知された出力値がある値になり次第、制御部１１からの信号により強制消費パターンを終了させる制御を行う。また、トナー濃度２．０ｗｔ％ではキャリア付着は発生しないため、この時のトナー濃度センサ出力値を基準にして制御する。
図４はトナー濃度センサのトナー濃度と出力値の関係を示す特性図である。この図４によれば、トナー濃度が２ｗｔ％のときにはＶｔ値が４．５Ｖとなっており、この４．５Ｖになり次第強制消費パターンを終了させる制御とする。
この制御のフローチャートを図５に示す。トナーエンド（Ｓ１）でトナーボトルを交換し（Ｓ２）、強制トナー消費動作をＯＮする（Ｓ３）。Ｖｔ値が４．５Ｖ以上になると（Ｓ４）  強制消費パターンを終了させ（Ｓ５）、リカバリー動作に移行する（Ｓ６）。
このように制御することで、強制消費時のキャリア付着を確実に防げるため、リカバリー後の通常コピー時において良好な画像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の作像部を示す概略図である。
【図２】トナー帯電量と画像濃度の経時変化を示す特性図である。
【図３】トナーエンド検知制御のフローチャートである。
【図４】トナー濃度センサのトナー濃度と出力値の関係を示す特性図である。
【図５】トナーエンドからリカバリー動作までの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００１４】
１  感光体ドラム（像担持体）
２  帯電装置
３  露光光
４  現像装置
５  転写装置
６  分離装置
７  クリーニング装置
８  除電装置
９  トナーエンドセンサ
１０  トナー濃度センサ（トナー濃度検出手段）
１１  制御部（制御手段）
１２  書き込み制御装置
【図１】
2006215403.tif 000003
【図２】
2006215403.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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