(57)【要約】【課題】補給トナー容器の交換に起因する廃トナーの増加、トナー飛散、カブリなどの不具合を抑制することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】表面が移動可能な像担持体１と、像担持体１の表面に形成された静電像をトナーとキャリアとを備えた現像剤を用いて現像する現像装置４であって、現像剤を収容する現像容器４０と、現像容器４０内の現像剤を担持して搬送する表面が移動可能な現像剤担持体４１と、現像容器内に収容された現像剤を攪拌する攪拌部材４２、４３と、を具備する現像装置４と、を有し、現像装置４に補給するトナーを収容した補給トナー容器６が着脱可能とされた画像形成装置１００において、補給トナー容器６の交換が行なわれた以降であって、最初の画像形成を開始するまでの期間に、像担持体１の駆動を停止した状態で攪拌部材４２、４３の駆動を行う攪拌動作を行う構成とする。【選択図】図６
2008191188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が移動可能な像担持体と、
前記像担持体の表面に形成された静電像をトナーとキャリアとを備えた現像剤を用いて現像する現像装置であって、前記現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して搬送する表面が移動可能な現像剤担持体と、前記現像容器内に収容された前記現像剤を攪拌する攪拌部材と、を具備する現像装置と、
を有し、前記現像装置に補給するトナーを収容した補給トナー容器が着脱可能とされた画像形成装置において、
前記補給トナー容器の交換が行なわれた以降であって、最初の画像形成を開始するまでの期間に、前記像担持体の駆動を停止した状態で前記攪拌部材の駆動を行う攪拌動作を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記攪拌動作において、前記攪拌部材の駆動を行うと共に、前記現像剤担持体の駆動を行う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】
前記補給トナー容器内のトナーの有無又は残量を検知する検知手段を有しており、前記攪拌動作は、前記検知手段によって前記補給トナー容器内のトナーが無くなったことが検知され、その後該補給トナー容器が交換された後に行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記補給トナー容器が、前記画像形成装置の本体に装着された状態で前記現像装置と直接連通し、該補給トナー容器から実質的に定量的なトナー補給が行われるか、又は前記補給トナー容器が、前記本体に装着された状態で前記本体に設けられたホッパーを介して前記現像装置と連通し、該ホッパーから実質的に定量的なトナー補給が行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記補給トナー容器の交換が行われた後に、前記現像装置へのトナー補給動作を行い、その後前記攪拌動作を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度検出手段と、
前記トナー濃度検出手段による検出値と予め決められた基準値との比較結果に基づいて前記補給トナー容器の交換後の前記トナー補給動作により前記現像装置へ補給するトナー量を制御するトナー濃度制御手段と、
該トナー量に基づいて前記攪拌動作における前記攪拌部材の駆動量を制御する攪拌量制御手段と、
を有す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】
前記検知手段は、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度検出手段であることを特徴とする請求項３〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記トナー濃度検出手段は、前記現像装置内に設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記像担持体に形成された静電像を前記現像装置によって現像することで形成された前記像担持体上の画像を転写体に転写した後に前記像担持体の表面に残留したトナーの少なくとも一部を、前記現像装置で回収するようになっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式などを利用した画像形成装置に関し、特に、像担持体上に形成した静電像を現像する現像剤としてトナーとキャリアとを備えた２成分現像剤を用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電子写真方式の画像形成装置では、像担持体上に形成された静電像（潜像）は、現像装置によって現像剤を用いて現像され、トナー像として可視化される。現像剤として、主にトナーとキャリアとが混合された２成分現像剤を用いる現像装置では、画像不良の防止や画像濃度の安定化のために、現像装置内の現像剤のトナー（Ｔ）とキャリア（Ｃ）との混合比（重量比）を所定の範囲内に保つことが重要である。このトナー（Ｔ）とキャリア（Ｃ）との混合比（重量比）であるＴ／Ｄ比（Ｄ＝Ｔ＋Ｃ）は、現像剤のトナー濃度を示す。
【０００３】
Ｔ／Ｄ比を所定の範囲に保つために、現像剤濃度制御装置（ＡＴＲ：Auto Toner Replenisher；自動トナー補給装置）として、いくつかの方式が提案されている。代表的なものとしては、現像剤の光反射強度を検知する光反射検知方式、現像剤の透磁率変化を検知するインダクタンス方式、基準濃度のパッチ画像の画像濃度を検知するパッチ検知方式などがある。パッチ検知方式では、一般に、像担持体としての感光ドラム上や転写体としての転写ベルト上に基準濃度のパッチ画像を形成し、その画像濃度を検知する。
【０００４】
上記各種の検知結果から、所望のＴ／Ｄ比に対してトナーの比率が少ないと判断される時には、その検知結果に基づいて現像装置にトナーを補給して、Ｔ／Ｄ比の安定化を行う。
【０００５】
ここで、例えばトナーカートリッジとされる補給トナー容器のトナーが無くなると、現像装置へトナーが供給できず、現像装置内の現像剤のＴ／Ｄ比が徐々に低下して行く。そのため、次のような画像形成装置が提案されている。即ち、トナーが十分に充填された新しい補給トナー容器がセットされた後に、次の画像形成動作が行われる前に、現像装置内の現像剤のＴ／Ｄ比を適正な範囲内にするために補給トナー容器から現像装置内へのトナー補給を強制的に行うモードを設ける。そして、トナー補給動作及び現像剤攪拌動作を所定時間行わせるように制御する（特許文献１参照）。
【０００６】
又、次のような画像形成装置が提案されている。即ち、現像装置内に現像剤のＴ／Ｄ比を検知するトナー濃度検出手段を設ける。そして、トナー濃度検出手段による出力値と予め設定した濃度制御基準値との比較結果に基づいて、所定のＴ／Ｄ比まで回復するようにトナー補給動作及び現像剤攪拌動作を制御する（特許文献２参照）。
【０００７】
又、トナー像の転写工程後に像担持体上に残留したトナー（転写残トナー）は、従来一般的には、像担持体上からトナーを除去するように特別に設けられたクリーナ（クリーニング装置）によって除去される。一方、転写残トナーを特別のクリーナによって除去する代わりに、現像装置で回収するようにしたクリーナレスシステムの画像形成装置も知られている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平５−１５０６４６号公報
【特許文献２】特開平８−１８５０３８号公報
【特許文献３】特開２００４―１１７９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の技術のように、補給トナー容器の交換後にＴ／Ｄ比を回復させる制御において、現像剤攪拌手段と共に現像剤担持体と像担持体の駆動を行った場合、次のような問題が発生することがあった。
【０００９】
即ち、現像装置へ新しく補給されたトナーは、現像装置内の現像剤中のキャリアとの摩擦帯電により電荷が付与される。しかし、Ｔ／Ｄ比を回復させるために多量に現像装置内に補給されたトナーは、キャリアとの攪拌が十分に行われる前に現像剤担持体に担持される。この時、帯電量がまだ低いトナーは、電気的な規制力が働かないために現像剤担持体から像担持体に転移してしまい、クリーナ（クリーニング装置）によって廃トナー容器内に回収される。つまり、Ｔ／Ｄ比を回復させる動作によって、廃トナーが増えてしまうことがある。そのため、補給トナー容器と廃トナー容器の交換頻度が増えてしまうことがある。又、像担持体に担持されないトナーが飛散することで、トナー飛散が悪化してしまうことがある。又、画像形成動作が開始された時に、白地部に、現像装置から低帯電量のトナー又は逆極性のトナーが付着してしまい、白地部のカブリといった画像不良が発生することがある。
【００１０】
又、補給トナー容器の交換時には、Ｔ／Ｄ比を回復させる動作と関係なく、次のような場合にも同様の問題が発生することがある。
【００１１】
即ち、補給トナー容器の交換時には、交換前の補給トナー容器の放置によるトナーブロッキングを解消するために、補給トナー容器の振とうを指示することが多い。振とうされた補給トナー容器内のトナーは流動性が高くなっており、補給トナー容器を画像形成装置に装着した時に一度に大量のトナーが現像装置に流入すること（フラッシング現象）がある。このようにしてトナーが現像装置内の現像剤の１箇所に多量に補給されてしまうと、トナーが補給された領域における現像剤中のキャリアの表面積に対してトナーが過剰となる。そのため、トナーをキャリアで摩擦帯電できずに、帯電量の低いトナーが増加し、廃トナーの増加やトナー飛散、或いは白地部のカブリの問題が悪化することがある。
【００１２】
又、画像形成装置の小型化などのために、トナーの補給構成においてサブホッパーを設けず、補給トナー容器から直接現像装置へトナーを補給する構成が提案されている。しかし、このような構成においては、補給トナー容器から現像装置へのフラッシング現象が更に起きやすいため、上述のような廃トナーの増加やトナー飛散、或いは白地部のカブリの問題はより顕著に発生する。
【００１３】
ここで、上記特許文献３に開示されるように、クリーナレスシステムを用いた画像形成装置がある。この画像形成装置では、トナー像の転写工程後に像担持体の表面に残留したトナーの少なくとも一部を、クリーナ（クリーニング装置）の代わりに設けられた帯電補助部材で再帯電し、現像装置で回収する。斯かる画像形成装置においては、補給トナー容器の交換により帯電量の低いトナーが多量に像担持体上に担持されると、帯電補助部材でトナーを再帯電しきれないことがある。そのため、現像装置で回収できず、像担持体上で帯電量の低いトナーが連れ回って画像上に出てしまう連れ回りカブリといった画像不良が発生することがある。
【００１４】
従って、本発明の目的は、補給トナー容器の交換に起因する廃トナーの増加、トナー飛散、カブリなどの不具合を抑制することのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、表面が移動可能な像担持体と、前記像担持体の表面に形成された静電像をトナーとキャリアとを備えた現像剤を用いて現像する現像装置であって、前記現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して搬送する表面が移動可能な現像剤担持体と、前記現像容器内に収容された前記現像剤を攪拌する攪拌部材と、を具備する現像装置と、を有し、前記現像装置に補給するトナーを収容した補給トナー容器が着脱可能とされた画像形成装置において、前記補給トナー容器の交換が行なわれた以降であって、最初の画像形成を開始するまでの期間に、前記像担持体の駆動を停止した状態で前記攪拌部材の駆動を行う攪拌動作を行うことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、補給トナー容器の交換に起因する廃トナーの増加、トナー飛散、カブリなどの不具合を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１８】
実施例１
［画像形成装置の全体構成及び動作］
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面構成を示す。本実施例では、画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたタンデム型の中間転写方式のカラー複写機である。又、本実施例の画像形成装置１００は、接触帯電方式、２成分接触現像方式を採用している。
【００１９】
本実施例の画像形成装置１００には、複数の画像形成部として４つの画像形成ステーション、即ち、第１〜第４の画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが、画像送り方向に直列に並置されている。
【００２０】
尚、本実施例では、各画像形成ステーションの構成及び動作は、使用するトナーの種類（色）が異なることを除いて実質的に同一である。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは省略して総括的に説明する。
【００２１】
図２は、画像形成ステーションＰの断面構成をより詳しく示す。各画像形成ステーションＰには、表面が移動可能な像担持体としてのドラム型（円筒型）の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１が設けられている。感光ドラム１は図示矢印Ｒ１方向（反時計回り）に回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ（帯電装置）２、露光手段としての露光装置３、現像手段としての現像装置４、クリーニング手段としてのクリーニング装置５が配置されている。又、感光ドラム１の周囲には、補給トナー容器としてのトナーカートリッジ６、１次転写手段としての１次転写ローラ（１次転写装置）７が配置されている。
【００２２】
又、各画像形成ステーションＰの感光ドラム１と１次転写ローラ７との間を通るように、中間転写体としての無端状のベルトで構成された中間転写ベルト１１が配置されている。中間転写ベルト１１は、複数の支持部材として駆動ローラ、テンションローラ、２次転写対向ローラの３つのローラに張架されている。そして、中間転写ベルト１１は、図示矢印Ｒ２方向（時計回り）に周回移動（回転）するように駆動される。各画像形成ステーションＰにおいて、中間転写ベルト１１の内周面側に配置された１次転写ローラ７は、中間転写ベルト１１を感光ドラム１に押圧して、中間転写ベルト１１と感光ドラム１との接触部である１次転写部Ｎ１にニップ（１次転写ニップ）を形成する。又、中間転写ベルト１１の外周面側において、中間転写ベルト１１が張架された支持部材のうちの１つである２次転写対向ローラに対向して、２次転写手段としての２次転写ローラ（２次転写装置）１２が配置されている。２次転写ローラ１２は、中間転写ベルト１１に接触して、その接触部である２次転写部Ｎ２にニップ（２次転写ニップ）を形成する。
【００２３】
尚、本実施例では、各画像形成ステーションＰに、露光装置３であるレーザースキャナー装置が設けられている。この露光装置３は、光源装置、ポリゴンミラー、反射ミラー、ｆθレンズ等を有する。そして、光源装置から発せられたレーザ光を、ポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向して、ｆθレンズにより感光ドラム１の母線上に集光して露光する。これにより、感光ドラム１上に画像信号に応じた静電像（潜像）を形成する。別法として、１つの露光ユニットによって複数の画像形成ステーションＰの感光ドラム１を走査露光するようにしてもよい。この場合、例えば装置の上方部に光源装置及びポリゴンミラーを設置し、光源装置から発せられたレーザ光を、ポリゴンミラーを回転して走査する。そして、その走査光の光束を、複数の反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより複数の画像形成ステーションＰの感光ドラム１の母線上に集光して露光する。これにより、複数の画像形成ステーションＰの感光ドラム１上に画像信号に応じた静電像を形成する。
【００２４】
現像装置４には、現像剤として非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とが所定の混合比で混合された２成分現像剤が所定量充填されている。第１〜第４の画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄの各現像装置４ａ〜４ｄには、２成分現像剤のトナーとして、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーが収容されている。本実施例では、トナーの正規の帯電極性は負極性であり、現像装置４は反転現像方式にて感光ドラム１上の静電像を現像する。即ち、帯電した感光ドラム１の表面の露光によって電荷が減衰した部分（明部）に、感光ドラム１の帯電極性と同極性に帯電したトナーを付着させることによって感光ドラム１上の静電像を現像する。
【００２５】
例えば、フルカラー画像形成時には、次のようにして画像が形成される。先ず、各画像形成ステーションＰの感光ドラム１は、帯電ローラ２によって一様に帯電される。次いで、帯電した感光ドラム１の表面は、露光装置３によって各画像形成ステーションＰに対応した色成分の画像情報に応じて走査露光され、各感光ドラム１上にそれぞれの画像情報に応じた静電像が形成される。各感光ドラム１上に形成された静電像は、各現像装置４によって各色のトナーで現像されて、各感光ドラム１上に各色のトナー像が形成される。
【００２６】
各画像形成ステーションＰの感光ドラム１上に形成されたトナー像は、それぞれの１次転写部Ｎ１において中間転写ベルト１１上に転写（１次転写）される。この時、各１次転写ローラ７には、１次転写バイアス出力手段としての１次転写バイアス電源（高圧電源）１０３から、トナーの正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性の１次転写バイアスが印加される。これにより、中間転写ベルト１１上に４色のトナー像が順次に重ね合わせて転写された多重トナー像が形成される。
【００２７】
一方、中間転写ベルト１１上に形成された多重トナー像が２次転写部Ｎ２に到達するタイミングに合わせて、転写材カセット１４に収容された記録用紙等の転写材Ｓが２次転写部Ｎ２へと搬送される。そして、中間転写ベルト１１上に担持されたトナー像は、２次転写部Ｎ２において転写材Ｓへと転写（２次転写）される。この時、２次転写ローラ１２には、２次転写バイアス出力手段としての２次転写バイアス電源（高圧電源）１０６から、トナーの正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性の２次転写バイアスが印加される。
【００２８】
２次転写部Ｎ２においてトナー像が転写された転写材Ｓは、次いで定着手段としての定着部９まで搬送される。そして、転写材Ｓは、定着部９にて加熱及び加圧されることによりトナー像が定着された後、記録画像として画像形成装置１００の外部に排出される。
【００２９】
又、中間転写ベルト１１の進行方向において、２次転写部Ｎ２よりも下流、且つ、第１の画像形成ステーションＰａの１次転写部Ｎ１ａよりも上流には、中間転写体クリーナ１３が配置されている。中間転写体クリーナ１３は、中間転写ベルト１１の表面に付着したカブリトナーや、２次転写工程後に中間転写ベルト１１上に残留したトナー（２次転写残トナー）などをクリーニングする。中間転写体クリーナ１３は、クリーニング部材としての中間転写体クリーニングブレード１３Ａと、中間転写体クリーニングブレード１３Ａによって中間転写ベルト１１上から除去されたトナーを収容する中間転写体廃トナー容器１３Ｂとを有する。そして、中間転写体クリーニングブレード１３Ａが中間転写ベルト１１に常時当接されることで、中間転写ベルト１１の表面は清掃される。
【００３０】
一方、１次転写工程後に感光ドラム１上に残留したトナー（１次転写残トナー）などは、クリーニング装置（感光体クリーナ）５により除去、回収される。クリーニング装置５は、クリーニング部材としてのクリーニングブレード５Ａと、クリーニングブレード５Ａによって感光ドラム１上から除去されたトナーを収容する廃トナー容器５Ｂとを有する。
【００３１】
更に説明すると、帯電ローラ２は、芯金の両端部をそれぞれ軸受け部材（図示せず）により回転自在に保持されると共に、押圧ばね２１によって感光ドラム１に向かって付勢されて、感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接されている。これにより、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転に従動して回転する。
【００３２】
帯電ローラ２の芯金には、少なくとも帯電工程時には、帯電バイアス出力手段としての帯電バイアス電源（高圧電源）１０１により所定の条件の帯電バイアス電圧が印加される。これにより、回転する感光ドラム１の表面は、所定の極性及び電位に接触帯電処理される。本実施例において、帯電ローラ２に対して印加する帯電バイアス電圧は、直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−５００Ｖの直流電圧と、周波数１．３ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．５ｋＶの正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この帯電バイアス電圧により、感光ドラム１の表面は帯電ローラ２に印加した直流電圧と同じ−５００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に帯電される。
【００３３】
現像装置４は、現像容器４０を有し、現像容器４０内にトナーとキャリアとを備える２成分現像剤を収容している。又、現像装置４には、現像容器４０の感光ドラム１に対向する位置に設けられた開口部から一部露出するようにして、表面が移動可能な現像剤担持体としての現像スリーブ４１が回転可能に設けられている。現像スリーブ４１は、図示矢印Ｒ３方向（反時計回り）に回転駆動される。即ち、本実施例では、現像スリーブ４１と感光ドラム１とは対向部（現像部）において互いの表面が逆方向に移動するように回転駆動される。現像スリーブ４１は、内部に図示しない磁界発生手段としてのマグネットロールを有しており、２成分現像剤を担持して、感光ドラム１との対向部（現像部）へと搬送する。現像スリーブ４１上の２成分現像剤中のキャリアは、現像部においてマグネットロールの発生する磁界によって穂立ちして磁気ブラシを形成する。そして、この磁気ブラシを感光ドラム１に接触させることによって、キャリアに付着したトナーが静電像に応じて感光ドラム１へと転移する。尚、磁気ブラシを感光ドラム１に近接させて現像を行うこともできる。
【００３４】
現像容器４０内には、現像剤攪拌手段としての攪拌部材である第１、第２のスクリュー４２、４３が配置されている。第１の攪拌スクリュー４２は、現像スリーブ４１により近接して配置され、第２の攪拌スクリュー４３は現像スリーブ４１からより離れた位置に配置されている。第１の攪拌スクリュー４２の回転軸線方向と第２の攪拌スクリュー４３の回転軸線方向とは互いに略平行である。又、現像スリーブ４１の回転軸線方向と、第１の攪拌スクリュー４２（又は、第２の攪拌スクリュー４３）の回転軸線方向とは互いに略平行である。
【００３５】
第１の攪拌スクリュー４２と第２の攪拌スクリュー４３との間には、現像容器４０の内部を複数の領域（本実施例では２つ）に区分する隔壁４６が、第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３の回転軸線方向と略平行に延在して設けられている。これにより、現像容器４０の内部は、現像スリーブ４１及び第１の攪拌スクリュー４２が配置された現像室４７と、第２の攪拌スクリュー４３が配置された攪拌室４８とに略二分されている。但し、隔壁４６の長手方向両端部には、現像室と攪拌室とを連通させる連通部（図示せず）が設けられており、両室間で現像剤の受け渡しが可能となっている。そして、第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３は、現像容器４０内の現像剤を、現像スリーブ４１の回転軸線方向に沿って互いに逆方向に搬送する。これによって、現像容器４０内で現像剤は循環搬送される。
【００３６】
現像スリーブ４１には、少なくとも現像工程時には、現像バイアス出力手段としての現像バイアス電源（高圧電源）１０２から所定の現像バイアスが印加される。本実施例において、現像バイアス電圧は、直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−３５０Ｖの直流電圧と、周波数８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．８ｋＶの矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この現像バイアスと、感光ドラム１の表面に形成された静電像の電界によって静電像が反転現像される。
【００３７】
補給トナー容器としてのトナーカートリッジ６は、画像形成装置１００の本体（以下、単に「装置本体」という）１０に対して着脱可能とされている。そして、トナーカートリッジ６には、補給用トナー（補給トナー）として非磁性トナーが充填されており、現像工程による現像装置４内からの非磁性トナーの使用量に応じて、現像装置４へのトナーの補給が行なわれるようになっている。トナーカートリッジ６は、典型的には、その中に収容したトナーが無くなった時に交換される。
【００３８】
［トナー補給］
次に、図３及び図４を参照して、本実施例におけるトナー補給構成とトナー残量検知構成について説明する。図３は、本実施例におけるトナー補給構成を示す。又、図４は、本実施例におけるトナー補給の制御態様を示す。
【００３９】
本実施例では、トナー補給手段としてのトナー補給装置６０は、補給トナー容器としてのトナーカートリッジ６と、トナーを実質的に定量的に補給するホッパー手段としてのサブホッパー６１とを有して構成されている。即ち、本実施例では、トナーカートリッジ６が、装置本体１０に装着された状態で装置本体１０に設けられたホッパーを介して現像装置４と連通し、このホッパーから実質的に定量的なトナー補給が行われるようになっている。このような構成は、サブホッパー６１内に常に所定体積のトナーが充填されているので、トナーの自重による押圧力が安定し、トナーの補給量が安定しやすいといったメリットがある。
【００４０】
トナーカートリッジ６の内部には、トナー攪拌手段として、厚さ３００μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）で形成された攪拌翼６４が配設されている。攪拌翼６４は、図示矢印Ａ方向（反時計回り）に回転することによって、トナーカートリッジ６内のトナーＴを攪拌する。これにより、トナーＴの沈降やブロッキングを防止しながら、トナーカートリッジ６とサブホッパー６１とを連通させる開口部６５から、トナーカートリッジ６の重力方向下方に配置されたサブホッパー６１へトナーＴが搬送される。
【００４１】
サブホッパー６１の内部にはトナー攪拌手段として、厚さ３００μｍのＰＥＴで形成された攪拌翼６３が配設されている。攪拌翼６３は、図示矢印Ｂ方向（時計回り）に回転することによって、サブホッパー６１内のトナーＴを攪拌し、サブホッパー６１に設けられたトナー補給部材としての補給スクリュー６２へトナーＴを搬送する。
【００４２】
補給スクリュー６２へ搬送されたトナーＴは、補給駆動制御部６１０により駆動される補給スクリュー６２の回転に伴い、サブホッパー６１と現像装置４とを連通させるトナー補給口４４から現像装置４内に補給される。補給駆動制御部６１０は、画像情報や現像装置４内の現像剤のＴ／Ｄ比情報に応じて、制御手段としてのＣＰＵ５４によって制御される。
【００４３】
尚、補給駆動制御部６１０を介したトナー補給量の制御のために、公知の現像剤濃度制御装置（ＡＴＲ）を用いることができる。代表的なものとしては、現像剤の光反射強度を検知する光反射検知方式、現像剤の透磁率変化を検知するインダクタンス方式、基準濃度のパッチ画像の画像濃度を検知するパッチ検知方式などがある。これら各種の検知結果から、現像装置４内の現像剤のＴ／Ｄ比を所定の範囲に保つように、トナー補給量を制御することができる。又、画像情報（例えば、画素毎の濃度情報の積算値）からトナー消費量を求め、その結果からトナー補給量を制御することもできる。本実施例では、トナー補給量の制御方法自体は任意であり、利用可能なものを適宜選択して用いることができる。
【００４４】
補給スクリュー６２によってサブホッパー６１から現像装置４内に補給されるトナーＴは、現像容器４０内の第２の攪拌スクリュー４３が配置された攪拌室４８に対して補給される。そして、補給されたトナーＴは、第２の攪拌スクリュー４３及び第１の攪拌スクリュー４２により搬送されて行く間に、現像装置４内に既に充填されていた２成分現像剤と共に攪拌される。これにより、補給されたトナーＴは所定の帯電量に帯電させられて、キャリアと共に現像スリーブ４１に供給され、感光ドラム１上の静電像の現像に供される。
【００４５】
第１の攪拌スクリュー４２と第２の攪拌スクリュー４３とは、駆動伝達手段としてのギアにより連結されており、攪拌駆動制御部４２０により駆動が行われると、これら第１の攪拌スクリュー４２と第２の攪拌スクリュー４３とは同時に逆方向に回転する。攪拌駆動制御部４２０は、ＣＰＵ５４によって制御される。
【００４６】
又、現像スリーブ４１は現像駆動制御部４１０により駆動が行われる。現像駆動制御部４１０は、ＣＰＵ５４によって制御される。
【００４７】
サブホッパー６１に設けられた補給スクリュー６２の上方には、サブホッパー６１の内壁に接してトナー残量検知センサ６６が配設されている。このトナー残量検知センサ６６は、トナーカートリッジ６内のトナーの有無又は残量を検知するための検知手段である。本実施例では、トナー残量検知センサ６６として、ピエゾ素子を利用するものを使用した。即ち、本実施例では、トナー残量検知センサ６６は、ピエゾ素子と発振回路と検出回路とを有し、トナーの残量に対応して変化する固有振動数を、電圧の変化として検出回路にて本体側で検出することを可能とするものである。トナー残量検知センサ６６の出力はＣＰＵ５４に入力される。これによりＣＰＵ５４は、トナーの有無（或いは残量）を判断することができる。
【００４８】
トナー残量検知センサ６６は、ピエゾセンサに限定されるものではない。例えば、光源（発光素子）と受光素子とを有し、透過光や反射光を検知してトナーの有無（或いは残量）を判断する光学式センサや、補給スクリュー６２の回転数（或いは回転時間）を検知して使用トナー量を予測する方法などでも構わない。
【００４９】
トナーカートリッジ６内のトナーＴが無くなり、サブホッパー６１内のトナーが減少してくると、サブホッパー６１内のトナー残量検知センサ６６によってトナーカートリッジ６内のトナーＴが無いことが検知される。そして、その検知信号は、ＣＰＵ５４に印加されると共に、ＲＡＭ５５に記憶される。
【００５０】
そして、本実施例では、ＣＰＵ５４は、装置本体１０に設けられた操作表示部５１に対し、トナーカートリッジ６内のトナーが無いことを報知するための信号として「トナー無し」の表示を行うための信号を出力する。これにより、ユーザーにトナーカートリッジ６の交換を促すことができる。
【００５１】
尚、「トナー無し」の表示は、装置本体１０に設けられた操作表示部５１に表示させることに限定されるものではない。例えば、その代わりに又はそれに加えて、ＣＰＵ５４は、装置本体１０に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部機器の表示部などに、上記同様の表示を行わせるべく信号を出力することができる。
【００５２】
又、トナーが無いとは、完全に無くなった状態のみを意味するものではなく、例えば所定の品位の画像を形成できなくなる量などとして予め決められた量までトナーが減少した状態をも含み得る。
【００５３】
又、例えば、検知手段をトナーカートリッジ６内に設けるなどして、直接的にトナーカートリッジ６内のトナーの有無（又は残量）を検知するようにしてもよい。
【００５４】
ユーザーは、上述のような「トナー無し」の表示などによって、トナーカートリッジ６の交換時期を認識すると、所定の手順に従って装置本体１０からトナーカートリッジ６を取り外し、典型的には別の新品のトナーカートリッジ６を装着する。本実施例では、装置本体１０の前面（図１の紙面手前側）に設けられた図示しない前ドア（開閉部材）を開放することによって、トナーカートリッジ６を、画像形成ステーションＰ毎に着脱して交換できるようになっている。
【００５５】
ここで、前述のように、トナーカートリッジの交換時には、従来、次のような問題が発生することがあった。
【００５６】
即ち、トナーカートリッジの交換時には、交換前のトナーカートリッジの放置によるトナーブロッキングを解消するために、トナーカートリッジの振とうを指示することが多い。振とうされたトナーカートリッジ内のトナーは流動性が高くなっており、トナーカートリッジを画像形成装置に装着した時に一度に大量のトナーが現像装置に流入すること（フラッシング現象）がある。又、トナーカートリッジを装着する時の衝撃が大きいと、トナーの流動性に関係なくトナーが現像装置に流入してしまうことがある。
【００５７】
本実施例のトナー補給構成では、トナーカートリッジ６からサブホッパー６１内に急激に大量のトナーが流れ込むと、サブホッパー６１内に残っていたトナーに対して上方から大きな圧力を受ける。このため、サブホッパー６１内の下方に設けられた補給スクリュー６２を駆動しなくても、補給スクリュー６２から現像装置４へトナーが補給されてしまうことがある。
【００５８】
このようにしてトナーが現像装置４内の現像剤の１箇所に多量に補給されてしまうと、トナーが補給された領域における現像剤中のキャリアの表面積に対してトナーが過剰となり、トナーをキャリアで摩擦帯電できずに、帯電量の低いトナーが増加する。そのため、画像形成動作が開始された時に、白地部（白地電位部，暗電位部）に、現像装置４からの低帯電量トナー又は逆極性のトナーが付着してしまい、白地部のカブリといった画像不良が発生することがある。又、前述のように、廃トナー増加やトナー飛散などの問題が悪化することがある。
【００５９】
本実施例の目的の１つは、トナーカートリッジ６の交換時におけるトナーカートリッジ６から現像装置４へのフラッシング現象が起きても、現像装置４内のトナーの帯電量低下による廃トナーの増加、トナー飛散、カブリなどの問題を抑制することである。
【００６０】
そこで、本実施例では、トナーカートリッジ６の交換が行なわれた以降であって、最初の画像（出力画像）形成を開始するまでの期間に、次のような動作を行う。即ち、感光ドラム１の駆動を停止した状態で第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３の駆動を行う攪拌動作（トナー帯電量回復動作）を行う。以下、更に詳しく説明する。
【００６１】
［トナーカートリッジの交換後のリカバリ制御］
次に、図５及び図６をも参照して、本実施例におけるトナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御について説明する。
【００６２】
図５は、本実施例におけるトナーカートリッジ６の交換時の制御のフローチャートを示す。
【００６３】
トナー残量検知センサ６６によりトナーカートリッジ６内のトナーが無いことが検知され、操作表示部５１に「トナー無し」が表示された後に、ユーザーが画像形成装置１００の前ドアを開ける。そして、ユーザーは、装置本体１０に装着されているトナーカートリッジ６を、トナーが充填されたトナーカートリッジ６に交換し、画像形成装置１００の前ドアを閉める。これにより、図５に示すシーケンスが開始される。本実施例では、装置本体１０に前ドアの開閉を検知する開閉検出センサ（図示せず）が設けられており、ＣＰＵ５４は、この開閉検出センサからの信号により、前ドアの開閉状態を検知することができる。
【００６４】
先ず、ＣＰＵ５４は、トナーカートリッジ６内の攪拌翼６４を、その駆動手段である攪拌翼モータ（図示せず）により駆動させ、トナーカートリッジ６からサブホッパー６１内へトナーを搬送させて、サブホッパー６１内にトナーを充填させる（Ｓ１０１）。
【００６５】
続いて、ＣＰＵ５４は、トナー残量検知センサ６６の出力を検知する（Ｓ１０２）。そして、ＣＰＵ５４は、トナーカートリッジ６内のトナーが無くなったことで減少したサブホッパー６１内のトナー量に対応するトナー残量検知センサ６６出力が、トナーカートリッジ６の交換により回復するか否かを判断する。これによって、ＣＰＵ５４は、トナーカートリッジ６の新旧を判断する（Ｓ１０３）。このように、本実施例では、トナー残量検知センサ６６によって、補給トナー容器交換検知手段（トナーカートリッジ検知手段）が構成される。
【００６６】
ＣＰＵ５４は、トナー残量検知センサ６６の出力が回復しなければ、トナーカートリッジ６の中のトナーは空であると判断して、引き続き操作表示部５１に「トナー無し」を表示させる（Ｓ１０４）。一方、ＣＰＵ５４は、トナー残量検知センサ６６の出力が回復した場合には、トナーカートリッジ６はトナーが充填されている新しいものであると判断し、後述して詳しく説明するトナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御を行わせる（Ｓ１０５）。
【００６７】
リカバリ制御が終了すると、図５に示すシーケンスは終了し、画像出力が可能なスタンバイ状態となる。
【００６８】
トナーカートリッジ６の新旧の判断方法としては、本実施例のようなトナー残量検知センサ６６の出力変化によるものの他に、例えば次のような方法が挙げられる。即ち、トナーカートリッジ６に記憶手段としてタグメモリ（ＩＣタグ）を設け、トナーの使用状況（例えば積算使用量）をタグメモリに記憶させて、このタグメモリ内のデータを読み込むことでトナーカートリッジ６の新旧を判断することを可能とする。又、トナーカートリッジ６にヒューズを設け、トナーが使用されるとヒューズを切って旧品と判断することを可能とする。又、現像装置４内の現像剤のトナー濃度を検知するために、例えばトナー濃度検出センサを現像装置４内に設け、このトナー濃度検出センサによるトナー濃度の検出出力の変化によりトナーカートリッジ６の新旧を判断することを可能とする。
【００６９】
図６は、トナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御におけるタイミングチャートを示す。図６に示すように、リカバリ制御では、第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３の駆動手段である攪拌スクリューモータ（図示せず）のみの駆動を所定時間ｔ１の間だけ行う。即ち、この時、感光ドラム１の駆動手段である感光ドラムモータ（図示せず）と、現像スリーブ４１の駆動手段である現像スリーブモータ（図示せず）の駆動は行わない。又、この時、帯電バイアス及び現像バイアスの印加も行わない。本実施例では、感光ドラムモータ、現像スリーブモータ、攪拌スクリューモータは、それぞれドラム駆動制御部１１０、現像駆動制御部４１０、攪拌駆動制御部４２０に設けられている。
【００７０】
これらの動作は、ＣＰＵ５４によりドラム駆動制御部１１０、現像駆動制御部４１０及び攪拌駆動制御部４２０が指示されることで制御される。
【００７１】
ここで、現像装置４内で現像剤を摩擦帯電させる部材のうち、第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３のみを駆動する所定時間ｔ１、即ち、第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３の所定の駆動量は、次のようにして決定した。
【００７２】
サブホッパー６１内のトナー残量が減り、トナー残量検知センサ６６によりトナーカートリッジ６内のトナーが無いことが検知されている状態とする。この状態で、トナーが充填された新しいトナーカートリッジ６を十分に振とうして装着した時に、補給スクリュー６２のトナー搬送方向下流に設けられたトナー排出口から出てくるトナー量を低湿度環境及び高湿度環境で測定すると、０．４〜０．７ｇであった。
【００７３】
そこで、更なるトナー流入量を想定して、１ｇのトナーを現像装置４のトナー補給口４４から第２の攪拌スクリュー４３の近傍の１箇所に補給する。そして、第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３のみを所定時間駆動した後の第１の攪拌スクリュー４２の搬送部にある現像剤における、平均トナー帯電量及び正極性（即ち、正規の帯電極性とは逆極性）に帯電したトナーの個数（ポジトナー個数）を測定した。
【００７４】
現像剤の磁性キャリア及び非磁性トナーは、次のものを使用した。磁性キャリアとしては、２４０ｋＡ／ｍの印加磁場に対する飽和磁化が２４Ａｍ2／ｋｇ、３０００Ｖ／ｃｍの電界強度における比抵抗が１×１０7〜１×１０8Ω・ｃｍ、重量平均粒径が５０μｍのフェライト磁性キャリアを用いた。又、非磁性トナーとしては、着色樹脂粒子に疎水性コロイダルシリカを外添した重量平均粒径が７．２μｍの負帯電性のポリエステル系樹脂トナーを用いた。尚、磁性キャリアとしては、バインダー樹脂と磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物とを出発原料として、重合法により製造した樹脂磁性キャリアを用いてもよく、これら磁性キャリアの製造法は特に制限されない。又、非磁性トナーとしては、スチレンアクリル系樹脂トナーを使用してもよい。
【００７５】
そして、前述のような磁性キャリアと非磁性トナーとを重量比（即ち、Ｔ／Ｄ比）が７％になるように混合したものを現像装置４内に充填する現像剤として用いた。又、平均トナー帯電量、正極性のトナーの個数の測定は、画像比率５％の原稿の画像出力を５００００枚行った耐久現像剤を用いて行った。
【００７６】
又、現像装置４は、現像スリーブ４１の直径が１６ｍｍ、現像スリーブ４１の周速度が２１７ｍｍ／ｓｅｃに設定されていた。又、現像剤スリーブ４１と近接する第１の攪拌スクリュー４２は、直径が１４ｍｍ、スクリューピッチが１５ｍｍ、回転数が３２７ｒｐｍであった。又、もう１つの攪拌部材である第２の攪拌スクリュー４３は、直径が１４ｍｍ、スクリューピッチが２０ｍｍ、回転数が３９２ｒｐｍであった。そして、第２の攪拌スクリュー４３による現像剤の搬送スピードは３０ｍｍ／ｓｅｃであり、トナー補給口４４と、第２の攪拌スクリュー４３から第１の攪拌スクリュー４２へ現像剤を受け渡す開口部との距離は２１０ｍｍであった。
【００７７】
又、感光ドラム１の直径は３０ｍｍであり、感光ドラム１の周速度は１３０ｍｍ／ｓｅｃであった。
【００７８】
図７は、攪拌時間に対する現像剤のトナー帯電量分布を示したグラフを示す。トナー帯電量分布の測定は、ホソカワミクロン（株）のＥ−ｓｐａｒｔアナライザー（商品名）を用い、当該トナーを窒素ガスで吹き飛ばして該測定装置の測定部（測定セル）内にサンプリング孔から導入することで行った。又、トナーは３０００個をカウントするまで行った。
【００７９】
図７において、（１）は現像装置４のトナー補給口４４から１ｇのトナーを現像装置４内に入れて１０秒間第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３を駆動した時の第１の攪拌スクリュー４２の搬送部にある現像剤のトナー帯電量分布である。（２）、（３）、（４）は、それぞれ上記同様の手順で第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３の駆動を３０秒、６０秒、９０秒間行った時のトナー帯電量分布である。この時の平均トナー帯電量及び正極性のトナーの個数の測定結果は下記表１の通りであった。
【００８０】
【表１】
2008191188.tif 000003
【００８１】
本実施例の画像形成装置１００では、正極性のトナーの個数が２０個以上の場合、カブリが悪化することが確認されている。そのため、表１の結果から、９０秒以上の現像スリーブモータの駆動を行えばよいことが分かった。これにより、多量の画像形成を繰り返した耐久現像剤であっても、カブリ、或いは廃トナーの増加やトナー飛散の原因となる、正極性のトナーや正負どちらの極性も持たない静電量がゼロに近いトナーが減少する。
【００８２】
以上の結果に基づき、本実施例では、トナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御において、最初に第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３のみの駆動を９０秒間行った。そして、リカバリ制御が終了すると画像出力可能なスタンバイ状態になるようにした。このように、本実施例では、リカバリ制御は、実質的に、第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３の駆動によりトナーの帯電量を回復させる攪拌動作（準備攪拌動作）のみから成る。
【００８３】
ここで、本実施例では、画像形成装置１００の電源をＯＦＦ／ＯＮした場合や、トナー残量検知センサ６６によりトナーカートリッジ６内のトナーが無いことが検知された時以外に画像形成装置１００の前ドアが開閉された場合には、上記リカバリ制御は行われない。トナーカートリッジ６の交換時以外には、現像装置４に急激に大量のトナーが補給される可能性が低く、第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３の駆動を行う必要がない。又、第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３の駆動を電源ＯＦＦ／ＯＮや前ドアの開閉の度に行うと、現像剤中の磁性キャリアの表面コートが剥がれたり、トナーに外添された外添剤がトナーに埋め込まれたりして、現像剤の劣化が進む虞があるため好ましくない。このように、リカバリ制御の攪拌動作は、特に、検知手段によってトナーカートリッジ６内のトナーが無くなったことが検知され、その後該トナーカートリッジ６が交換された後に行うことが好ましい。尚、外添剤は、トナー帯電量の調整や転写性向上などの目的でトナーに外添されるものである。
【００８４】
又、画像形成装置１００が高湿度環境下で放置された場合、吸湿した放電生成物が感光ドラム１の表面に付着して、感光ドラム１の表面抵抗が低下し、潜像が乱れて出力画像が乱れる画像流れといった画像不良が発生することがある。そのため、高湿環境下における画像形成装置１００の電源ＯＮ時には、感光ドラム１を駆動して放電生成物をクリーニング装置５等で除去することが好ましい。従って、本実施例の画像形成装置１００において、例えば高湿環境下における画像形成装置１００の電源ＯＮ時に、上記リカバリ制御とは別の動作制御を行うことができる。
【００８５】
本実施例の制御を行った場合には、トナーカートリッジ６の交換後に全面白地画像を出力した時のカブリ濃度は、当該制御を行わなかった場合に１．６％であったのに対し、０．７％に良化した。尚、カブリ濃度は、画像形成前の白紙の反射率と全面白地画像の反射率の差分で示す。反射率は、（有）東京電色製のＤＥＮＳＩＴＯＭＥＴＥＲ  ＴＣ−６ＭＣ−Ｄを用いて測定した。
【００８６】
又、本実施例の制御を行うことによって、複数回のトナーカートリッジ６の交換作業を繰り返しても、画像形成装置１００内のトナー飛散が少ない状態にすることができ、又廃トナーの増加も防止することができた。
【００８７】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実質的に実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００８８】
実施例１では、現像装置４の現像スリーブ４１と、第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３とを別個に駆動できるようにして、トナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御においては、第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３のみの駆動を行った。これに対し、本実施例では、現像スリーブ４１と第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３とを同時に駆動して、トナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御を行う。即ち、本実施例では、リカバリ制御の攪拌動作において、第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３の駆動を行うと共に、現像スリーブ４１の駆動を行う。以下、更に詳しく説明する。
【００８９】
図８は、本実施例におけるトナー補給の制御態様を示す。本実施例では、現像装置４の現像スリーブ４１と第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３とは、全て駆動伝達手段としてのギアにより連結されており、１つの現像モータ（図示せず）により駆動することが可能となっている。本実施例では、この現像モータは、現像駆動制御部４１０に設けられている。斯かる構成によれば、現像装置４、及び現像装置４の駆動構成が簡素化され、現像装置４、延いては装置本体１０を小型化するのに有効である。但し、トナー補給の制御態様としては実施例１と同じものを用いて、現像スリーブ４１、第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３の駆動タイミングを本実施例に従って制御するようにしてもよい。
【００９０】
図９は、本実施例のトナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御におけるタイミングチャートを示す。本実施例によれば、リカバリ制御では、最初に現像モータのみの駆動を所定時間ｔ２の間だけ行い、続いて感光ドラムモータと現像モータの駆動を所定時間ｔ３の間だけ行う。
【００９１】
又、感光ドラムモータと現像モータの駆動を行う所定時間ｔ３では、帯電ローラ２へ帯電バイアスを印加し、現像スリーブ４１へ現像バイアスを印加する。これにより、上記所定時間ｔ３では、感光ドラム１と現像スリーブ４１との間の電位差をカブリ取り電位（Ｖｂａｃｋ）にして感光ドラム１及び現像スリーブ４１の駆動を行う。即ち、この時、感光ドラム１と現像スリーブ４１との間には、正規の帯電極性に帯電したトナーが感光ドラム１から現像スリーブ４１に向けて移動する方向の電界が形成される。
【００９２】
尚、カブリ取り電位（Ｖｂａｃｋ）とは、感光ドラム１上の白地部（暗電位部）の電位と現像バイアスの直流成分との間の電位差である。例えば、正規の帯電極性が負極性であるトナーを使用する場合には、次のようにする。即ち、負極性のトナーがカブリトナーとして感光ドラム１上の白地部に付着しないように、現像バイアス電圧の直流成分（Ｖｄｃ）を、感光ドラム１上の白地部の電位（ＶD）よりも正極性側の電位となるようにする。この電位差Ｖｂａｃｋは、電位差が小さい場合には、現像スリーブ４１へのトナー引き付け力が弱くなり、トナーは感光ドラム１の白地部にカブリトナーとして付着しやすくなる。逆に、電位差Ｖｂａｃｋが大きい場合には、この電位差により、正極性に帯電した磁性キャリアにかかる該電位差によるクーロン力が、現像スリーブ４１に対する磁気拘束力より大きくなり、キャリアは感光ドラム１の白地部に付着しやすくなる。キャリアは、トナーを負極性に帯電させることで正極性に帯電している。
【００９３】
カブリ取り電位（Ｖｂａｃｋ）は、現像スリーブ４１の現像極（現像部において現像スリーブ４１内のマグネットロールが発生する磁界）の磁束密度やトナー及びキャリアの特性により適正な値に設定される。本実施例では、カブリ取り電位（Ｖｂａｃｋ）は１５０Ｖが適正であった。
【００９４】
これらの動作は、ＣＰＵ５４によりドラム駆動制御部１１０及び現像駆動制御部４１０が指示されることで制御される。
【００９５】
ここで、現像モータのみを駆動する所定時間ｔ２は、次のようにして決定した。
【００９６】
実施例１と同様に、１ｇのトナーを現像装置４のトナー補給口４４から第２の攪拌スクリュー４３の近傍の１箇所に補給する。そして、現像スリーブ４１及び第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３を所定時間駆動した後の現像スリーブ４１上に担持された現像剤について、前述のＥ−ｓｐａｒｔアナライザーを用いて平均トナー帯電量及び正極性のトナー個数を測定した。尚、実施例１と同様に、平均トナー帯電量、正極性のトナーの個数の測定は、現像装置４内の現像剤として、Ｔ／Ｄ比が７％であり、画像比率５％の原稿の画像出力を５００００枚行った耐久現像剤を使用して行った。測定結果は下記表２の通りであった。
【００９７】
【表２】
2008191188.tif 000004
【００９８】
実施例１と同様に、本実施例の画像形成装置１００では、正極性のトナーの個数が２０個以上の場合、カブリが悪化することが確認されている。そのため、表２の結果から、３０秒以上の現像モータの駆動を行えばよいことが分かった。これにより、多量の画像形成を繰り返した耐久現像剤であっても、カブリ、或いは廃トナーの増加やトナー飛散の原因となる、正極性のトナーや正負どちらの極性も持たない静電量がゼロに近いトナーが減少する。
【００９９】
実施例１の結果と比べて分かるように、現像装置４内で現像剤を摩擦帯電させる部材のうち現像スリーブ４１と第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３との全てを駆動した方が、トナーに摩擦帯電による帯電量（電荷）を付与する効果が大きい。そのため、本実施例によれば、実施例１の第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３のみを駆動する場合と同等の効果を得るためには、約１／３の攪拌時間で十分である。従って、トナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御を行うことによる装置本体１０のダウンタイム（画像を出力することができない時間）を減らすためには、第１、第２の撹拌スクリュー４２、４３と共に現像スリーブ４１の駆動を行うことが効果的である。
【０１００】
又、感光ドラム１と現像スリーブ４１との間にカブリ取り電位（Ｖｂａｃｋ）を印加しながら感光ドラムモータ及び現像モータを駆動する所定時間ｔ３は、次のようにして決定した。
【０１０１】
感光ドラム１の駆動を停止した状態で現像スリーブ４１の駆動を行うと、現像スリーブ４１と対向した感光ドラム１の位置のみ、現像スリーブ４１上に担持された現像剤と接触して、摩擦帯電による電位が残ってしまうことがある。そして、その後にハーフトーン画像など均一な潜像電位の画像を出力すると、感光ドラム１上の摩擦帯電した部分に対応する部分だけ画像濃度が異なるドラムメモリーといった画像不良が発生することがある。
【０１０２】
本実施例の構成では、帯電バイアス（直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧）を印加した状態で、感光ドラムを１０周以上回転させることにより、上記摩擦帯電により感光ドラム１に付与された電位が解消され、感光ドラム電位が均一になることが分かった。帯電バイアスを印加すると、交流電圧が感光ドラム１の電位を集束させようとするため、上記摩擦帯電による感光ドラム１に付与された電位を除電するのに効果的である。本実施例では、感光ドラム１の直径は３０ｍｍであり、感光ドラム１の周速度は１３０ｍｍ／ｓｅｃであるので、上記所定時間ｔ３として７．３秒以上の駆動を行えばよい。
【０１０３】
以上の結果に基づき、本実施例では、トナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御において、最初に現像モータのみの駆動を４０秒間行い、続いてカブリ取り電位（Ｖｂａｃｋ）を印加しながら感光ドラムモータと現像モータの駆動を１０秒間行った。そして、リカバリ制御が終了すると画像出力可能なスタンバイ状態になるようにした。このように、本実施例では、リカバリ制御は、実質的に、第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３の駆動によりトナーの帯電量を回復させる攪拌動作と、感光ドラム１上の電位を均一化するメモリー除去動作とから成る。
【０１０４】
本実施例の制御を行った場合には、トナーカートリッジ６の交換後に全面白地画像を出力した時のカブリ濃度は、当該制御を行わなかった場合に１．６％であったのに対し、０．７％に良化した。又、本実施例の制御を行った場合に、ドラムメモリーが発生することも無かった。
【０１０５】
又、本実施例の制御を行うことによって、実施例１と同様に、複数回のトナーカートリッジ６の交換作業を繰り返しても、画像形成装置１００内のトナー飛散が少ない状態にすることができ、又廃トナーの増加も防止することができた。
【０１０６】
更に、本実施例によれば、トナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御による画像形成装置１００のダウンタイムを低減することができた。
【０１０７】
実施例３
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、トナーの補給構成が異なることを除いて、実質的に実施例１、２のものと同じである。又、本実施例の画像形成装置におけるトナー補給の制御態様は、図８に示す実施例２のものと同様である。従って、実施例１、２の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【０１０８】
図１０は、本実施例の画像形成装置１００におけるトナー補給構成を示す。実施例１、２では、トナー補給構成においてサブホッパー６１を設けていた。これに対し、本実施例では、サブホッパーを設けず、トナーカートリッジ６から現像装置４へ直接トナーを補給する。即ち、本実施例では、トナーカートリッジ６が、装置本体１０に装着された状態で現像装置４と直接連通し、該トナーカートリッジ６から実質的に定量的なトナー補給が行われるようになっている。このような構成は、トナー補給構成を簡略化して、装置本体１０を小型化するために有効である。
【０１０９】
更に説明すると、本実施例では、トナー補給装置６０は、トナーカートリッジ６から現像装置４へのトナー補給経路中に実施例１、２で用いたようなサブホッパーを有しておらず、トナーカートリッジ６から現像装置４へ直接トナーを補給する。
【０１１０】
本実施例では、現像装置４へトナーを搬送し、トナー補給量を制御するトナー補給部材としての補給スクリュー６２は、トナーカートリッジ６内に設けられている。
【０１１１】
又、本実施例では、トナーカートリッジ６内のトナーの有無又は残量を検知する検知手段としては、トナー残量検知センサである光学式センサ７０を使用する。光学式センサ７０は、ＬＥＤなどで構成される発光部７１と、ＰＤなどで構成される受光部７２とを有し、装置本体１０に設けられている。そして、トナーカートリッジ６の補給スクリュー６２の上方には、光学式センサ７０の発光部７１と受光部７２とに挟まれるように、光透過性の透過窓７３が、トナーカートリッジ６の壁面に設けられている。発光部７１からの光を受光部７２が受光することで出力される信号は、ＣＰＵ５４に入力される。発光部７１から発光された光がトナーＴにより遮られ受光部７２で信号が検出されない時は、トナーカートリッジ６内にトナーＴが充填されていることを検知できる。又、発光部７１から発光された光が透過して受光部７２で信号が検出される時には、トナーカートリッジ６内のトナーが無いことを検知できる。こうして、トナーカートリッジ６内のトナーＴの有無を検出することができる。
【０１１２】
そして、本実施例の画像形成装置１００では、トナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御としては、実施例２と同様の制御を行う。即ち、本実施例では、リカバリ制御において、最初に現像モータのみの駆動を所定時間ｔ２の間だけ行い、続いて感光ドラムモータと現像モータの駆動を所定時間ｔ３の間だけ行う。但し、本実施例では、所定時間ｔ２は、実施例２とは異なる。
【０１１３】
本実施例において現像モータのみを駆動する所定時間ｔ２は、次のようにして決定した。
【０１１４】
本実施例では、トナーが充填された新しいトナーカートリッジ６を十分に振とうして装着した時に、補給スクリュー６２のトナー搬送方向下流に設けられたトナー排出口から出てくるトナー量を低湿度環境及び高湿度環境で測定すると、１．０〜１．７ｇであった。即ち、実施例１、２の構成では、振とうされて流動性が高くなったトナーや、装着の衝撃によりトナーカートリッジ６から出てくるトナーが、サブホッパー内に残留するトナーによりいくらかブロックされる。これに対し、本実施例の構成では、このような振とうされて流動性が高くなったトナーや、装着の衝撃によりトナーカートリッジ６から出てくるトナーが、全て現像装置４に補給されてしまう。そのため、本実施例の構成では、実施例１、２の構成と比べて、トナーカートリッジ４の装着によって現像装置４に流入するトナー量が多く、前述のような問題が発生しやすい。
【０１１５】
そこで、更なるトナー流入量を想定して、２ｇのトナーを現像装置４のトナー補給口４４から第２の攪拌スクリュー４３の近傍の１箇所に補給する。そして、現像スリーブ４１及び第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３を所定時間駆動した後の現像スリーブ４１上に担持された現像剤について、前述のＥ−ｓｐａｒｔアナライザーを用いて平均トナー帯電量及び正極性のトナーの個数を測定した。尚、実施例１、２と同様に、平均トナー帯電量、正極性のトナーの個数の測定は、現像装置４内の現像剤として、Ｔ／Ｄ比が７％であり、画像比率５％の原稿の画像出力を５００００枚行った耐久現像剤を使用して行った。又、現像装置４としては実施例２と同様のものを使用した。
【０１１６】
図１１は、攪拌時間に対する現像剤のトナー帯電量分布を示したグラフを示す。図１０において、（１）は現像装置４のトナー補給口４４から２ｇのトナーを現像装置４内に入れて１０秒間現像モータを駆動した時の現像スリーブ４１上の現像剤のトナー帯電量分布である。（２）、（３）、（４）は、それぞれ上記同様の手順で現像モータの駆動を３０秒、６０秒、８０秒間行った時のトナー帯電量分布である。この時の平均トナー帯電量及び正極性のトナーの個数は下記表３の通りであった。
【０１１７】
【表３】
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【０１１８】
実施例１、２と同様に、本実施例の画像形成装置１００では、正極性のトナーの個数が２０個以上の場合、カブリが悪化することが確認されている。そのため、表３の結果から、６０秒以上の現像モータの駆動を行えばよいことが分かった。これにより、多量の画像形成を繰り返した耐久現像剤であっても、カブリ、或いは廃トナーの増加やトナー飛散の原因となる、正極性のトナーや正負どちらの極性も持たない静電量がゼロに近いトナーが減少する。
【０１１９】
以上の結果に基づき、本実施例では、トナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御において、最初に現像モータのみの駆動を６０秒間行い、続いてカブリ取り電位（Ｖｂａｃｋ）を印加しながら感光ドラムモータと現像モータの駆動を１０秒間行った。そして、リカバリ制御が終了すると画像出力可能なスタンバイ状態になるようにした。
【０１２０】
本実施例の制御を行った場合には、トナーカートリッジ６の交換後に全面白地画像を出力した時のカブリ濃度は、当該制御を行わなかった場合に２．６％であったのに対し、０．７％に良化した。又、本実施例の制御を行った場合に、ドラムメモリーが発生することも無かった。
【０１２１】
又、本実施例の制御を行うことによって、実施例１及び２と同様に、複数回のトナーカートリッジ６の交換作業を繰り返しても、画像形成装置１００内のトナー飛散が少ない状態にすることができ、又廃トナーの増加も防止することができた。
【０１２２】
実施例４
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実質的に実施例１、２のものと同じであり、トナー補給の制御態様が異なる。従って、実施例１、２の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【０１２３】
図１２は、本実施例におけるトナー補給の制御態様を示す。本実施例では、トナーカートリッジ６内のトナーの有無又は残量を検知する検知手段として、現像装置４内に設けられた、現像装置４内の現像剤のトナー濃度を検出するための、トナー濃度検出手段であるトナー濃度検出センサ４５を使用する。又、本実施例では、トナーカートリッジ６の交換後に、トナーカートリッジ６内のトナーが無くなったことによって低下した現像装置４内の現像剤のＴ／Ｄ比を回復させるために、強制的にトナー補給を行う。
【０１２４】
ここで、トナーカートリッジ６の交換後に、トナーカートリッジ６内のトナーが無くなったことによって低下した現像装置４内の現像剤のＴ／Ｄ比を回復させるためには、強制的にトナー補給を行うことが有効である。しかし、この場合には、前述のようにトナーカートリッジ６の交換によるフラッシング現象が起きなくても、短時間で多量のトナー補給を行うため、カブリ、或いは廃トナー量の増加やトナー飛散などの問題が発生することがある。
【０１２５】
本実施例の目的の１つは、トナーカートリッジ６の交換後における現像装置４内の現像剤のＴ／Ｄ比を回復させる制御を行う場合であっても、現像装置４内のトナーの帯電量低下による廃トナー増加、トナー飛散、カブリなどの問題を抑制することである。
【０１２６】
そこで、本実施例では、トナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御として、最初に強制トナー補給動作を行って現像装置４内の現像剤のＴ／Ｄ比を所定の範囲まで回復させる。その後、攪拌動作を行ってトナー帯電量を所定の範囲まで回復させる。又、本実施例では、リカバリ動作中に、上記攪拌動作の後に感光ドラム１上の電位を均一化するメモリー除去動作を行う。以下、更に詳しく説明する。
【０１２７】
図１２に示すように、本実施例では、現像装置４の壁面（攪拌室４８の壁面）に、第２の攪拌スクリュー４３に対向してトナー濃度検出手段としてのトナー濃度検出センサ４５が配設されている。本実施例では、トナー濃度検出センサ４５として、非磁性トナーと磁性キャリアとを備える２成分現像剤の透磁率を検知するインダクタンスセンサを使用した。現像剤の透磁率は、一定体積中に占めるキャリアの量によって決まるため、透磁率を検知することにより現像剤のＴ／Ｄ比を検知することができる。トナー濃度検出センサ４５の出力信号は、ＣＰＵ５４に入力される。
【０１２８】
尚、トナー濃度検出センサ４５は、インダクタンスセンサに限定されるものではない。別のトナー濃度検出センサとして、例えば、現像剤に参照光を照射し、反射光量を検知してトナー濃度を検知する光学式センサを使用してもよい。
【０１２９】
トナーカートリッジ６内のトナーが無くなり、現像装置４へのトナー供給が無くなると、現像装置４内の現像剤のＴ／Ｄ比が低下してくる。そして、トナー濃度検出センサ４５の出力に従って補給駆動制御部６１０による補給スクリュー６２の駆動を制御し、現像装置４にトナーを補給しようとしても、トナー濃度検出センサ４５によりＴ／Ｄ比が低い状態を示す信号が出力され続けることになる。この場合、本実施例では、ＣＰＵ５４は、装置本体１０に設けられた操作表示部５１に対し、「トナー無し」の表示を行うための信号を出力する。これにより、ユーザーにトナーカートリッジ６の交換を促すことができる。
【０１３０】
図１３は、本実施例におけるトナーカートリッジ６の交換時の制御のフローチャートを示す。
【０１３１】
トナー濃度検出センサ４５によりトナーカートリッジ６内のトナーが無いことが検知され、操作表示部５１に「トナー無し」が表示された後に、ユーザーが画像形成装置１００の前ドアを開ける。そして、ユーザーは、装置本体１０に装着されているトナーカートリッジ６を、トナーが充填されたトナーカートリッジ６に交換し、画像形成装置１００の前ドアを閉める。これにより、図１３に示すシーケンスが開始される。
【０１３２】
先ず、ＣＰＵ５４は、新しいトナーカートリッジ６に交換されたか確認する。本実施例では、トナーカートリッジ６に記憶手段としてのタグメモリ１２０を設け、トナーの使用状況をタグメモリ１２０に記憶させて、そのタグメモリ１２０内のデータを読み込んでトナーカートリッジ６の新旧を判断する。本実施例では、装置本体１０には、タグメモリ１２０に対する情報の読み取り／書き込み手段としてのインタフェース部１３０が設けられている。ＣＰＵ５４は、インタフェース部１３０を介してタグメモリ１２０内への情報の書き込みを制御すると共に、タグメモリ１２０内の情報から、トナーカートリッジ６の新旧を判断する（Ｓ２０１、Ｓ２０２）。このように、本実施例では、タグメモリ１２０とインタフェース部１３０とで、補給トナー容器交換検知手段（トナーカートリッジ検知手段）が構成される。
【０１３３】
ＣＰＵ５４は、トナーカートリッジ６の交換が行われていないと判断した場合には、引き続き操作表示部５１に「トナー無し」を表示させる（Ｓ２０３）。一方、ＣＰＵ５４は、トナーカートリッジ６の交換が行われたと判断した場合には、現像駆動制御部４１０に現像モータの駆動を行わせ、現像スリーブ４１と第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３の回転を開始させる（Ｓ２０４）。この時、感光ドラム１の駆動は行わない。
【０１３４】
その後、ＣＰＵ５４は、リカバリ制御に設けられた強制トナー補給動作を行わせる。即ち、ＣＰＵ５４は、トナー濃度検出センサ４５によって現像装置４内の現像剤のトナー濃度を検知しながら、補給駆動制御部６１０により補給スクリュー６２を駆動させて、現像装置４にトナーを補給する（Ｓ２０５）。そして、トナー濃度検出センサ４５の出力が予め決められた閾値ＴＤLOW以上となるまで、トナー補給を繰り返す（Ｓ２０６）。本実施例では、ＴＤLOWは、現像装置４内の現像剤のトナー濃度の基準値（Ｔ／Ｄ比７％）より１％低い、Ｔ／Ｄ比６％に設定した。
【０１３５】
このように、本実施例では、トナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御に設けられた強制トナー補給動作によって、現像装置４内の現像剤のＴ／Ｄ比を回復させる。これにより、トナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御の直後の出力画像の画像濃度を適正にし、Ｔ／Ｄ比の低下に伴う画像不良を防止することができる。
【０１３６】
ＣＰＵ５４は、トナー補給が終了すると、現像装置４内の現像剤のＴ／Ｄ比を回復させるために強制トナー補給が行われた積算時間を算出する（Ｓ２０７）。この積算時間から、トナー補給量が分かる。そして、ＣＰＵ５４は、強制トナー補給動作におけるトナー補給量に応じて、リカバリ制御に設けられた攪拌動作における現像モータを駆動する所定時間ｔ２を決定する（Ｓ２０８）。
【０１３７】
次いで、ＣＰＵ５４は、リカバリ制御に設けられた攪拌動作を上記所定時間の間行わせ、更にはメモリー除去動作を行わせる（Ｓ２０９）。即ち、実施例２にて説明した図８に示すような制御を同様にして行う。
【０１３８】
ここで、リカバリ制御中の攪拌動作における上記所定時間ｔ２の決定は、次のようにして行うことができる。即ち、リカバリ制御中の強制トナー補給動作においてＴ／Ｄ比を回復させるために現像装置４に補給されたトナー量が多い時には、所定時間ｔ２は長くする。逆に、強制トナー補給動作において補給されたトナー量が少ない時には、所定時間ｔ２は短くする。より具体的には、実施例１〜３で説明したのと同様にして平均トナー帯電量、正極性のトナーの個数の測定などを通して、強制トナー補給動作において補給されたトナー量と、その後の攪拌動作における所定時間ｔ２との関係を予め求める。そして、この関係をＣＰＵ５４に内蔵又は接続された記憶手段に予め記憶させておき、ＣＰＵ５４がその関係を用いて、強制トナー補給動作において補給されたトナー量から、攪拌動作における所定時間ｔ２を求めることができるようにする。又、リカバリ制御中の攪拌動作における所定時間ｔ２は、リカバリ制御中の強制トナー補給動作においてＴ／Ｄ比を回復させるためにトナー補給を行っている時の現像モータ、即ち、現像スリーブ４１と攪拌スクリュー４２、４３の駆動時間を考慮しても構わない。
【０１３９】
このように、本実施例では、画像形成装置１００には、現像装置４内の現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度検出手段が設けられている。又、画像形成装置１００には、このトナー濃度検出手段による検出値と予め決められた基準値との比較結果に基づいてトナーカートリッジ６の交換後の強制トナー補給動作により現像装置４へ補給するトナー量を制御するトナー濃度制御手段が設けられている。更に、画像形成装置１００には、該トナー量に基づいて攪拌動作における第１、第２の攪拌スクリュー４２、４３の駆動量（駆動時間など）を制御する攪拌量制御手段が設けられている。本実施例では、ＣＰＵ５４が、上記トナー濃度制御及び攪拌量制御手段の機能を有する。
【０１４０】
リカバリ制御が終了すると、図１３に示すシーケンスは終了し、画像出力が可能なスタンバイ状態となる。
【０１４１】
当然、本実施例において、実施例１にて説明した図６に示すような制御と同様にしてリカバリ制御中の攪拌動作を行うことができる。この場合には、強制トナー補給動作において補給されたトナー量と、その後の攪拌動作における所定時間ｔ１との関係を予め求めて、記憶手段に記憶させておけばよい。
【０１４２】
又、本実施例では、強制トナー補給動作において、現像装置４内の現像剤のトナー濃度の検出値に応じて、トナー補給量を制御したが、これに限定されるものではない。強制トナー補給動作におけるトナー補給量は予め決められた固定値であってもよい。この場合、その後の攪拌動作における攪拌部材の駆動量は予め決められた固定値とすることができる。又、強制トナー補給動作におけるトナー補給量に拘わらず、その後の攪拌動作における攪拌部材の駆動量を予め決められた固定値としてもよい。
【０１４３】
本実施例の制御を行った場合には、トナーカートリッジ６の交換前に現像装置４内の現像剤のＴ／Ｄ比が低下していたため起きていた画像濃度薄が、トナーカートリッジ６の交換後に回復した。しかも、本実施例の制御を行うことによって、トナーカートリッジ６の交換後の画像出力において、カブリが発生することは無かった。
【０１４４】
又、本実施例の制御を行うことによって、実施例１〜３と同様に、複数回のトナーカートリッジ６の交換作業を繰り返しても、画像形成装置１００内のトナー飛散が少ない状態にすることができ、又廃トナーの増加も防止することができた。
【０１４５】
実施例５
次に、本発明の更に他の実施例について説明する。本実施例では、画像形成装置は、転写手段による転写工程後に像担持体の表面に残留したトナーの少なくとも一部を現像装置で回収するクリーナレス方式を採用する。その他の点については、本実施例の画像形成装置は、実施例１〜４にて説明したものと同様の構成を適用することができる。従って、実施例１〜４にて説明した画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【０１４６】
図１４は、本実施例の画像形成装置２００の概略断面構成を示す。又、図１５は、画像形成ステーションＰの断面構成をより詳しく示す。本実施例の画像形成装置２００は、電子写真方式を用いたタンデム型の中間転写方式、クリーナレス方式のカラー複写機である。
【０１４７】
本実施例の画像形成装置２００では、各感光ドラム１の周囲に、実施例１〜４の画像形成装置１００に設けられていたクリーニング装置５の代わりに、帯電補助手段としての上流帯電補助装置６１及び下流帯電補助装置６２が配置されている。上流帯電補助装置６１及び下流帯電補助装置６２は、感光ドラム１の表面移動方向において、１次転写部Ｎ１よりも下流側、且つ、帯電ローラ２による感光ドラム１の帯電位置よりも上流側に配置されている。又、感光ドラム１の表面移動方向において、上流帯電補助装置６１の方が、下流帯電補助装置６２よりも上流側に配置されている。
【０１４８】
感光ドラム１上に残留したトナーは、上流帯電補助装置６１、下流帯電補助装置６２によりその帯電量が制御された後に、現像装置４に回収される。感光ドラム１上に残留するトナーとしては、例えば、次のものが挙げられる。即ち、１次転写工程時に感光ドラム１上から中間転写ベルト１１上に転写されずに感光ドラム１上に残留したトナーである。又、中間転写ベルト１１の移動方向において上流の画像形成ステーションＰで中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像から、下流の画像形成ステーションＰの感光ドラム１に転写されたトナー（再転写トナー）である。
【０１４９】
上流帯電補助装置６１には、帯電補助バイアス出力手段としての第１の帯電補助バイアス電源（高圧電源）１０４が接続されている。又、下流帯電補助装置６２には、帯電補助バイアス出力手段としての第２の帯電補助バイアス電源（高圧電源）１０５が接続されている。そして、上流帯電補助装置６１には、第１の帯電補助バイアス電源１０４から、トナーの正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性（即ち、本実施例では正極性）の直流電圧が印加される。又、下流帯電補助装置６２には、第２の補助帯電バイアス電源１０５から、トナーの正規の帯電極性と同極性（即ち、本実施例では負極性）の直流電圧が印加される。この２つの帯電補助部材６１、６２により、感光ドラム１上に残留したトナーの帯電極性は、正規の帯電状態である負極性に調整される。
【０１５０】
そして、このように帯電量が調整された感光ドラム１上のトナーは、カブリ取り電位（Ｖｂａｃｋ）により、現像装置４により現像工程と同時に回収される（現像同時回収）。このカブリ取り電位（Ｖｂａｃｋ）は、感光ドラム上の暗電位（Ｖｄ）と、現像スリーブ４１に印加された現像バイアスの直流電圧（Ｖｄｃ）との電位差である。
【０１５１】
本実施例では、上流帯電補助装置６１及び下流帯電補助装置６２としては、どちらもブラシ状部材で構成された帯電ブラシを使用した。又、本実施例では、これら上流帯電補助装置６１、下流帯電補助装置６２は、装置本体１０に固定されている。しかし、帯電補助装置は、固定のブラシ状部材に限定されるものではなく、ブラシ回転体、弾性ローラ、シート状部材など任意の形態の部材であってよい。
【０１５２】
このように、本実施例の画像形成装置２００は、クリーナレス方式の画像形成ステーションＰが４つ並列に配置されている。
【０１５３】
本実施例のようなクリーナレス方式の画像形成装置２００においては、現像装置４内のトナーの帯電量が低い状態で感光ドラム１の駆動が行われると、前述のように上流帯電補助装置６１や下流帯電補助装置６２に多量のトナーが付着することがある。これにより、上流帯電補助装置６１と下流帯電補助装置６２のトナー帯電量制御の能力が低下し、上流帯電補助装置６１及び下流帯電補助装置６２を通過したトナーの帯電量が適正な値にならず、現像装置４による回収が行われなくなることがある。そして、感光ドラム１上をトナーが連れ回り、画像に出てしまう、連れ回りカブリといった画像不良が発生することがある。現像装置４内のトナーの帯電量が低くなるのは、前述のように、トナーカートリッジ６の交換時のフラッシング現象が発生した場合や、トナーカートリッジ６の交換後のＴ／Ｄ比を回復させる制御により多量のトナーが現像装置４内に補給された場合などである。
【０１５４】
本発明の目的の１つは、クリーナレスシステムにおいて、Ｔ／Ｄ比の回復制御を行う場合やフラッシング現象が起きた場合などにおいても、連れ回りカブリといった問題を抑制することである。
【０１５５】
そこで、本実施例では、一例として、実施例４と同様のトナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御を行う。即ち、現像装置４の壁面に第２の攪拌スクリュー４３に対向してトナー濃度検出センサ（インダクタンスセンサ）４５を配設し、トナー補給構成にはサブホッパーを設けずにトナーカートリッジ６から直接現像装置４にトナーＴを補給する。そして、トナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御として、最初に強制トナー補給動作を行って現像装置４内の現像剤のＴ／Ｄ比を所定の範囲まで回復させ、その後攪拌動作を行ってトナー帯電量を所定の範囲まで回復させる。
【０１５６】
これにより、トナーカートリッジ６の交換前に現像装置４内の現像剤のＴ／Ｄ比が低下していたため起きていた画像濃度薄が、トナーカートリッジ６の交換後に回復した。しかも、本実施例の制御を行うことによって、トナーカートリッジ６の交換後の画像出力において、連れ回りカブリが発生することは無かった。
【０１５７】
又、本実施例の制御を行うことによって、実施例１〜４と同様に、複数回のトナーカートリッジ６の交換作業を繰り返しても、画像形成装置１００内のトナー飛散が少ない状態にすることができ、又廃トナーの増加も防止することができた。
【０１５８】
尚、本実施例では、クリーナレス方式の画像形成装置２００において、現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）を回復させるための強制トナー補給動作が含まれた、実施例４と同様のトナーカートリッジ６の交換後のリカバリ制御を行った。しかし、斯かる態様に限定されるものではなく、実施例１〜３と同様に強制トナー補給動作が含まれないリカバリ制御を行う場合においても、フラッシング現象に対して同様の効果を得ることができる。又、本実施例では、クリーナレス方式の画像形成装置２００において、トナー補給構成にサブホッパーが設けられていないものとして説明したが、トナー補給構成にサブホッパーを備えている場合にも同様の効果を得ることができる。
【０１５９】
以上説明したように、本発明によれば、補給トナー容器の交換に起因する廃トナーの増加、トナー飛散、カブリなどの不具合を抑制することができる。即ち、補給トナー容器内のトナーが無いことが検知された後の補給トナー容器の交換時に、補給トナー容器を画像形成装置に装着した時に一度に大量の現像剤が流入するフラッシング現象が起きる場合がある。この場合にも、トナーの帯電量が回復するまで像担持体の駆動を停止し、現像装置に設けられた攪拌部材のみ、又は現像剤担持体及び攪拌部材の駆動を行う。これにより、その後の画像出力で、白地部のカブリといった問題を防止し、複数回の補給トナー容器の交換作業を繰り返しても、画像形成装置内のトナー飛散が少ない状態にすることができ、又廃トナーの増加も防止することができる。又、補給トナー容器内のトナーが無くなったことによって低下した現像装置内の現像剤のＴ／Ｄ比を回復させるために、強制的に短時間で多量のトナー補給を行う場合がある。この場合においても、白地部のカブリといった画像不良を防止し、又廃トナー量の増加やトナー飛散などの問題を防止することができる。又、クリーナレス方式を用いた画像形成装置においても、帯電補助装置へのトナー付着量を減少させ、連れ回りカブリといった画像不良を防止することができる。
【０１６０】
以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施態様に限定されるものではないことを理解されたい。
【０１６１】
例えば、上記各実施例では、画像形成装置は中間転写方式を採用するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、直接転写方式の画像形成装置にも等しく適用することができ、同様の効果を得ることができる。直接転写方式の画像形成装置は、例えば図１６に示されるような構成を有する。尚、図１６の画像形成装置３００において、上記各実施例の画像形成装置のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付している。即ち、図１６の画像形成装置３００は、上記各実施例の画像形成装置における中間転写ベルト１１の代わりに、転写材担持体としての搬送ベルト３１１を有する。そして、各画像形成ステーションＰの感光ドラム１上に形成されたトナー像は、搬送ベルト３１１上に担持されて搬送される転写体としての記録用紙等の転写材Ｓに転写されるようになっている。
【０１６２】
又、上記各実施例では、トナーカートリッジ６から補給用現像剤としてトナーを現像装置４に補給するものとして説明したが、補給用現像剤にトナーと共にキャリアが含まれていてもよい。
【０１６３】
又、上記各実施例では、補給トナー容器としてのトナーカートリッジ６は、装置本体１０に装着された状態で、徐々にトナーを排出し、現像装置４へと補給する。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、装置本体１０にトナーホッパーを備え、補給トナー容器としてのトナーボトルの着脱によりトナーを一括してホッパーに補給するような構成においても、本発明を等しく適用することができる。即ち、このような場合にも、トナーボトル着脱による現像装置へのトナーのフラッシング現象或いはトナーボトルの着脱後のＴ／Ｄ比の回復動作などによって、上記トナーカートリッジの場合と同様の問題が発生することがある。従って、本発明を適用することによって、上記トナーカートリッジの場合と同様の効果を得ることができる。
【０１６４】
又、上記各実施例では、リカバリ制御における攪拌部材、現像剤担持体などの駆動量を時間として設定したが、これに限定されるものではない。例えば、当該時間に対応する攪拌部材、現像剤担持体などの回転数などによって設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面構成図である。
【図２】図１の画像形成装置における画像形成ステーションを示す概略断面構成図である。
【図３】本発明に従うトナー補給構成の一実施例を示す構成図である。
【図４】本発明に従うトナー補給の制御態様の一実施例を説明するための模式図である。
【図５】本発明に従うトナーの交換時の制御の一実施例を説明するためのフローチャート図である。
【図６】本発明に従うトナーの交換後のリカバリ制御の一実施例を説明するためのシーケンスチャート図である。
【図７】現像剤攪拌時間とトナーの帯電量分布との関係の一例を示すグラフ図である。
【図８】本発明に従うトナー補給の制御態様の他の実施例を説明するための模式図である。
【図９】本発明に従うトナーの交換後のリカバリ制御の他の実施例を説明するためのシーケンスチャート図である。
【図１０】本発明に従うトナー補給構成の他の実施例を示す構成図である。
【図１１】現像剤攪拌時間とトナーの帯電量分布との関係の他の例を示すグラフ図である。
【図１２】本発明に従うトナー補給の制御態様の他の実施例を説明するための模式図である。
【図１３】本発明に従うトナーの交換時の制御の他の実施例を説明するためのフローチャート図である。
【図１４】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略断面構成図である。
【図１５】図１４の画像形成装置における画像形成ステーションを示す概略断面構成図である。
【図１６】本発明を適用し得る他の画像形成装置の要部概略断面構成図である。
【符号の説明】
【０１６６】
１              感光ドラム（像担持体）
４              現像装置
６              トナーカートリッジ（補給トナー容器）
４１            現像スリーブ（現像剤担持体）
４２            第１の攪拌スクリュー（攪拌部材）
４３            第２の攪拌スクリュー（攪拌部材）
６１            上流補助帯電装置（補助帯電手段）
６２            下流補助帯電装置（補助帯電手段）
【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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