(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の帯電電位に帯電される像担持体と、この像担持体に画像情報に応じた所定の潜像電位からなる静電潜像を形成する潜像形成装置と、この潜像形成装置にて形成される静電潜像を、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を供給して現像バイアスを印加した状態で現像する現像装置と、この現像装置内にトナー収容器からトナーを補給するトナー補給装置と、前記現像装置内に収容されている二成分現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度センサと、このトナー濃度センサからの検出情報に基づいて少なくとも前記トナー補給装置の制御を行うとともに、その検出情報に基づいて前記トナー収容器が空になったことを判別し、その判別後に前記現像装置内のトナー残量が少なくなったことを判別した時点で画像形成動作を強制終了させる制御を行う制御手段とを備えた画像形成装置において、
前記制御手段は、前記トナー収容器が空になったことを判別してから画像形成動作を強制終了させるまでの間にあるとき、前記潜像電位と現像バイアスとの電位差が平常時における当該電位差よりも小さな値になるように、その潜像電位の前記潜像形成装置で定まる可変最大値を平常時における当該可変最大値よりも小さい値に変更する制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
制御手段は、前記トナー収容器が空になったことを判別する前の所定時期から、前記潜像電位の可変最大値をその判別時以降に変更すべき前記小さな可変最大値に徐々に又は段階的に近づけるように変更する制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二成分現像方式を用いる複写機、プリンタ等に代表される画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
二成分現像方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、感光ドラム等の像担持体に画像情報に応じて形成される静電潜像を、トナーとキャリアからなる二成分現像剤にて現像することにより、二成分現像剤を収容する現像装置内における現像剤中のトナーが徐々に消費され、そのトナー濃度（混合比：現像剤全体に対するトナーの混合比）が低下してしまう。
【０００３】
このため、通常は、その現像装置内に収容されている二成分現像剤のトナー濃度をトナー濃度センサにより検出し、そのトナー濃度が一定に保たれるようにトナー補給装置から現像装置へ補給するトナー量を制御している。
【０００４】
また、このようなトナー濃度センサを用いた画像形成装置のなかには、トナー濃度センサからの検出情報を利用して前記トナー補給装置におけるトナー収容器（トナーカートリッジ）が補給するトナーのない空の状態になったことを判別し（いわゆる「空検知」をすること）、その判別後に現像装置内のトナー残量が少なくなったことを予測判別した時点で画像形成動作を強制終了させる制御（いわゆる「シャットダウン」をすること）を行うものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このトナー濃度センサを用いてトナー収容器の空検知をするタイプの画像形成装置にあっては、次のような課題がある。
【０００６】
すなわち、その空検知をしてから画像形成動作が強制終了されるまでの間にあるときは、現像装置への新たなトナー補給が行われず、現像装置内に収容されている二成分現像剤のトナー残量も現像動作が実行される分だけほぼ比例して少なくなるため、かかる現像装置によって現像して得られる画像（トナー像）の濃度が徐々に低下してしまう傾向にある。
【０００７】
ちなみに、特開平５−５３４２４号公報には、現像装置内のトナー残量を（磁気）センサで検出する画像形成装置において、現像装置内のトナー残量が少なくなったことを検出した後であって印字動作を停止する前にあるときに現像バイアスを適宜変更することにより、画像濃度を一定に保つ手段が示されている。具体的には、トナー残量が少ないときには、現像バイアスを低い値（濃度が高くなる側の電位）となる方向に変更している。
【０００８】
しかし、この公報に示される画像形成装置にあっては、図１３に示すように、その現像バイアスの変更前（同図ａ）及び変更後（同図ｂ）において、変更後における像担持体の帯電電位ＶHと現像バイアスＶDの電位差Ｖclnがその変更前における当該電位差よりも現像バイアス変更分だけ小さくなるため、非画像領域にトナーが付着する、いわゆる背景部かぶりが発生しやすくなるという問題がある。しかも、トナー濃度が低いときに現像バイアスを低い値にすればするほど、変更後における潜像電位ＶLと現像バイアスＶDとの電位差Ｖcontがその変更前における当該電位差よりも現像バイアス変更分だけ大きくなるため、例えばキャリア中に像担持体側の電荷が注入されてキャリア自体が逆極性に現像されることにより像担持体の潜像部分に引き付けられて像中にキャリアが付着する、いわゆる像中ＢＣＯ（ビーズ・キャリア・オーバー）が発生しやくなるという問題がある。
【０００９】
特に、この像中ＢＣＯが発生した場合には、キャリアの付着した画像部に現像時のトナーが付着しないために画像中に白抜けが発生するようになったり、また、キャリアにより像担持体の表面が傷つけられることにより画像中に筋等が発生するようになることから、前記した画像濃度の低下という問題よりも深刻な問題を引き起こすことになる。また、この像中ＢＣＯは、低湿環境に比べて高湿環境において発生しやすくなる傾向がある。
【００１０】
本発明は、上述したような事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナー濃度センサを用いてトナー収容器の空検知をするタイプの画像形成装置として、特に、その空検知をしてから画像形成動作が強制終了されるまでの間における背景部かぶり及び像中ＢＣＯの発生を簡易かつ確実に防止することができる画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の画像形成装置は、所定の帯電電位に帯電される像担持体と、この像担持体に画像情報に応じた所定の潜像電位からなる静電潜像を形成する潜像形成装置と、この潜像形成装置にて形成される静電潜像を、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を供給して現像バイアスを印加した状態で現像する現像装置と、この現像装置内にトナー収容器からトナーを補給するトナー補給装置と、前記現像装置内に収容されている二成分現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度センサと、このトナー濃度センサからの検出情報に基づいて少なくとも前記トナー補給装置の制御を行うとともに、その検出情報に基づいて前記トナー収容器が空になったことを判別し、その判別後に前記現像装置内のトナー残量が少なくなったことを判別した時点で画像形成動作を強制終了させる制御を行う制御手段とを備えた画像形成装置において、
前記制御手段は、前記トナー収容器が空になったことを判別してから画像形成動作を強制終了させるまでの間にあるとき、前記潜像電位と現像バイアスとの電位差が平常時における当該電位差よりも小さな値になるように、その潜像電位の前記潜像形成装置で定まる可変最大値を平常時における当該可変最大値よりも小さい値に変更する制御を行うものである。
【００１２】
ここで、上記平常時とは、現像装置及びトナー収容器の双方に現像剤が十分に収容されており、現像装置内における現像剤のトナー濃度が予め設定する規定値にほぼ保たれるように制御手段によるトナー補給装置の制御等が実行されている時期である。また、上記制御手段による潜像電位の可変最大値の変更量については、潜像電位と現像バイアスとの電位差が像中ＢＣＯの発生しにくい電位領域に維持されかつ適度な濃度諧調が確保される観点から適宜設定すればよく、例えば、トナー収容器が空になったことを判別してから画像形成動作を強制終了させるまでの間における潜像電位の可変最大値が、平常時における当該電位差の０．７５倍〜０．９５倍程度の小さい値となるように設定するとよい。ちなみに、この制御手段による潜像電位の可変最大値の変更制御時には、帯電電位及び現像バイアスについては、原則として変更せず固定するようになっている。
【００１３】
このような画像形成装置によれば、上記制御手段により、トナー収容器が空になったことを判別（空検知）してから画像形成動作を強制終了させるまでの間にあるときには、その潜像電位の可変最大値を平常時における当該可変最大値よりも小さい値に変更する制御が行われ、この結果、潜像電位と現像バイアスとの電位差が平常時における当該電位差よりも小さな値に保たれるようになる。また、この際、帯電電位及び現像バイアスについては特に変更されない。これにより、潜像電位と現像バイアスとの電位差が平常時における当該電位差よりも大きくなることはなくむしろ小さな値になるので、従来技術のような像中ＢＣＯが発生しなくなる。しかも、像担持体の帯電電位と現像バイアスの電位差も現像バイアスの変更により小さくなることはないので、従来技術のような背景部かぶりが発生しなくなる。
【００１４】
また、上記制御手段については、前記トナー収容器が空になったことを判別する前の所定時期から、前記潜像電位の可変最大値をその判別時以降に変更すべき前記小さな可変最大値に徐々に又は段階的に近づけるように変更する制御を行うように構成するとよい。この場合、上記判別前の所定時期は、平常時におけるトナー濃度の規定値からトナー収容器が空になったことを判別する際の基準となるトナー濃度値までの間で適宜設定される。
【００１５】
このように構成した場合には、その制御手段により、トナー収容器が空になったことを判別する前の所定時期から、潜像電位の可変最大値が徐々に又は段階的に小さな可変最大値に変更されるため、そのときの潜像電位と現像バイアスとの電位差も徐々に又は段階的に小さな値になる。この結果、その電位差が上記空検知時に急激に変更されることに伴って濃度等も急激に変動するという不具合が発生しなくなる。
【００１６】
また、前記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、前記制御手段による潜像電位の可変最大値を平常時における当該可変最大値よりも小さい値に変更する制御を行うことに代えて、前記帯電電位及び現像バイアスの電位を、その両者の電位差を所定の値に保ちつつ前記潜像電位と現像バイアスとの電位差が平常時における当該電位差よりも小さな値になるように変更する制御を行うように構成したものである。
【００１７】
ここで、上記帯電電位と現像バイアスとの電位差における所定の値とは、少なくとも背景部かぶりが発生しにくい電位差をいう。また、上記制御手段による帯電電位及び現像バイアスの変更は、同量だけ行うことが好ましいが、上記所定の値が確保されるのであれば、同量でなくても構わない。さらに、上記のように構成した場合においても、前記トナー収容器が空になったことを判別する前の所定時期から、前記帯電電位及び現像バイアスの電位をその両者の電位差を所定の値に保ちつつその判別時以降に変更すべき前記小さな値に徐々に又は段階的に近づけるように変更する制御を行うように構成するとよい。
【００１８】
このような画像形成装置によれば、トナー収容器が空になったことを判別してから画像形成動作を強制終了させるまでの間にあるときには、その帯電電位及び現像バイアスの電位を、その両者の電位差を所定の値に保ちつつ前記潜像電位と現像バイアスとの電位差が平常時における当該電位差よりも小さな値になるように変更される制御が行われる。この結果、前記画像形成装置の場合と同様に、潜像電位と現像バイアスとの電位差が平常時における当該電位差よりも小さな値に保たれるようになり、上記時期において像中ＢＣＯ及び背景部かぶりが発生しなくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図２は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのカラープリンタを示すものである。
【００２０】
この実施形態１に係るカラープリンタは、図示しない外部接続機器から入力される画像情報に基づいて４つの作像ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋによって個別に形成するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー像を、中間転写機構２０の中間転写ベルト２１の表面に重ね合わせるように一次転写させた後、その中間転写ベルト２１から記録媒体としての記録用紙Ｐ側に二次転写させることにより、いわゆるフルカラー画像を形成することが可能なものである。
【００２１】
上記作像ユニット１０はいずれも、電子写真プロセスにより前記した４色の各トナー像をそれぞれ形成するものであり、画像形成装置本体１のほぼ中央部に水平状態に間隔をあけた状態で配設されている。また、各作像ユニット１０はいずれも、基本的に、矢印Ａ方向に所定の速度で回転駆動される像担持体としての感光ドラム１１と、この感光ドラム１１の表面を一様に帯電するロール方式の帯電装置１２と、帯電後の感光ドラム１１の表面に画像情報に応じた光像を露光して静電潜像を形成する潜像形成装置としてのＲＯＳ１３と、その静電潜像を二成分現像剤Ｇにおける所定の色のトナーで現像する現像装置１４と、その現像により形成されるトナー像を中間転写ベルト２１に転写させるロール方式の転写装置１５と、感光ドラム１１の表面を清掃するドラム用クリーナ１６とを同様に備えている。
【００２２】
このうち帯電装置１２は、その帯電ロールに図示しない電源装置から感光ドラム１１の感光層表面を所定の帯電電位：ＶHに帯電させるための帯電電圧が印加されるようになっている。また、ＲＯＳ１３は、図示しない４つの半導体レーザから各色ごとに分解された画像信号に応じて発せられるレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋを所定の光学系を介して回転多面鏡１７に照射して偏向走査させた後、図示しない複数枚の反射ミラーを介して対向する各感光ドラム１１上に斜め下方から走査露光するようになっている。図中の符号１８は、上記各レーザ光ＬＢを収容密閉ボックス１３ａから透過出光させるための透明窓である。また、各現像装置１４は、各色成分の非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤Ｇを使用して現像を行う二成分現像方式の現像装置であって後述するような構成からなるものである。しかも、各現像装置１４はいずれも、補給用のトナーとキャリアとが収容されているトナー収容器としての着脱交換式のトナーカートリッジ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋから後述するトナー補給装置（７０）によりトナー及びキャリアが適量ずつ補給されるようになっている。さらに、転写装置１５（転写バイアスロール）には、図示しないバイアス電源から感光ドラム１１上のトナー像の帯電極性とは逆極性の一次転写バイアスが印加されるようになっている。
【００２３】
このような各作像ユニット１０においては、回転する感光ドラム１１の表面が、帯電装置１２によって所定の帯電電位：ＶHに帯電処理された後、その帯電表面にＲＯＳ１３から色分解された画像信号に応じたレーザビームＬＢが走査露光されることによって所定の潜像電位：ＶLからなる静電潜像が書きこまれ、しかる後、その潜像が現像装置１４から現像バイアスの印加が印加された状態下で供給される二成分現像剤Ｇにおける各色のトナーにより現像されてトナー像となり、最後に、そのトナー像が感光ドラム１１と転写装置１５の間を通過する中間転写ベルト２１の表面に静電的に順次一次転写されるようになっている。また、転写後の感光ドラム１１の表面はドラム用クリーナ１６のブレード等によって清掃される。
【００２４】
また、上記中間転写機構２０は、図１に示すように、無端状の中間転写ベルト２１を、二次転写用バックアップロール２２や駆動ロール２３を初めとする複数のロールに張架させ、その駆動ロール２３の回転動力により矢印Ｂ方向に回転走行させるようになっている。また、中間転写ベルト２１の各感光ドラム１１と当接する位置と対向するベルト内周面の位置には、前記した転写装置１５がそのベルト２１を各感光ドラム１１に圧接するようにそれぞれ配設されて各一次転写部を構成している。図１中の符号２４は中間転写ベルト２１の表面を清掃するベルト用クリーナである。この他、中間転写ベルト２１の周囲には、そのベルト側端部に形成されるベルトホームマークを検知するベルトホームポジション検知装置や、そのベルト一側端部位置のベルト回転方向Ｂと直行する方向へのずれ(片寄りや蛇行)を検知するベルトウォーク検知装置などが配設されている。
【００２５】
さらに、上記バックアップロール２２の対向位置には、中間転写ベルト２１をそのロール２２に押し当てる二次転写ロール３０が配接されているとともに、バックアップロール２２の周面には図示しないバイアス電源からベルト２１上のトナー像の帯電極性と同極性の二次転写バイアスが供給された給電ロール３１が直接当接するように配設されており、これにより二次転写部を構成している。図中の符号３２は二次転写ロール３０の表面を清掃するロール用クリーナである。
【００２６】
このような中間転写機構２０の中間転写ベルト２１に（多重）転写されたトナー像は、そのベルト２１の回転に伴ってバックアップロール２２と対向して配置される二次転写ロール３０と対向する二次転写部まで搬送される。そして、中間転写ベルト２１上のトナー像は、このトナー像の作像および二次転写タイミングに合わせて用紙収容トレイ４０から送出しロール４１やレジストロール４２等が配されてなる給紙路を通して二次転写部（の中間転写ベルト２１と二次転写ロール３０の間）まで搬送される所定サイズの記録用紙Ｐに対し、静電的に二次転写される。二次転写後の中間転写ベルト２１に転写されず残留する残留トナーはベルト用クリーナ２４により清掃除去される。図１中の矢付一点鎖線は記録用紙Ｐの搬送経路を示す。
【００２７】
続いて、中間転写ベルト２１からトナー像が転写された記録用紙Ｐは、二次転写部における中間転写ベルト２１部分から自然に剥離された後、ロールニップ式の定着装置４５に送られ、その定着装置４５おける加熱ロール４６と加圧ロール４７で形成される定着ニップ部を通過することによりそのトナー像の熱定着処理がなされる。そして、この定着処理が終了した後の記録用紙Ｐは、排出ロール４８等が配設されてなる排紙路を通して装置本体１の外（用紙排紙部）に排出される。
【００２８】
以上のプロセスを経ることにより、このカラープリンタによる記録用紙Ｐへのカラー画像の形成が行われる。ちなみに、このプリンタにおいては、例えば４つの作像ユニットのうちブラック用作像ユニット１０Ｋのみを作動させることにより記録用紙Ｐに白黒画像を形成することも可能である。
【００２９】
また、このカラープリンタにおける各作像ユニット１０で使用される現像装置１４及びトナー補給装置７０は、以下のように構成されている。
【００３０】
まず、現像装置１４は、図３〜図５に示すように、現像装置ハウジング５０と、このハウジング５０の感光ドラム１１側に配設される現像ロール５１と、この現像ロール５１の後方下方側に配設され現像剤攪拌搬送手段としてのオーガー５２，５３と、このオーガー５２，５３により攪拌搬送される二成分現像剤Ｇを現像ロール５１側に供給する現像剤供給手段としてのパドル５４と、このバドル５４から現像ロール５１に磁気ブラシを形成した状態で供給されて搬送される二成分現像剤Ｇの層厚を規制するトリマー５５とでその主要部が構成されている。なお、上記パドル５４については、オーガー５２から現像ロール５１への現像剤Ｇの供給が可能な場合には特に設ける必要はない。
【００３１】
このうち現像ロール５１は、非磁性導電材料からなる円筒状のスリープと、そのスリーブの中空内に配置されるマグネットロールとで構成されている。スリーブには、図示しない現像バイアス電源から所定の現像バイアス（例えば直流に交流を重畳した電圧）が印加されるようになっている。また、ハウジング５０のオーガー５２，５３どうしの間となる部位には、仕切り板５６がその両端部に通路５７ａ，５７ｂを形成するような状態で設けられている。図４，５中の符号５０ａはトナー補給装置から補給される現像剤を受け入れる現像剤受入部、５０ｂは劣化した現像剤を少量ずつ溢れ出させるように排出して回収する、いわゆるトリクル現像方式の現像剤排出部を示す。
【００３２】
このような現像装置１４では、そのハウジング５０内に収容された二成分現像剤Ｇがオーガー５２，５３の回転駆動により攪拌されつつ通路７２ａ，７２ｂを通過しながら循環搬送される。この際、現像剤Ｇのトナーがキャリアと混合攪拌されることにより所定の極性に摩擦帯電される。続いて、現像装置１４では、その現像剤Ｇが現像ロール５１側にパドル５４を介して供給されて磁気ブラシを形成した状態で担持され、その層厚がトリマー５５の直下を通過することにより所定の厚さに規制される。そして、層厚規制後の現像剤Ｇは、現像ロール５１の回転により感光ドラム１１と対向する現像域に搬送されると、現像ロール１４に印加されている現像バイアスにて形成される現像電界により、そのトナーのみが感光ドラム１１の潜像部分に静電的に付着し、もって現像が行われるようになっている。
【００３３】
また、この現像装置１４には、そのハウジング５０内に収容されている二成分現像剤Ｇのトナー濃度：ＴＣを検出するためのトナー濃度センサとして磁気センサ６０が設けられている。
【００３４】
この磁気センサ６０は、ハウジング５０内にある現像剤Ｇによる透磁率の変化を検知してトナー濃度を検出するタイプのものであり、本体部６１と本体部６１から突出するセンサ部６２とを有する構造からなり、現像装置ハウジング５０のオーガー５３がある側の外壁部に取り付けられている。詳しくは、そのセンサ部６２（検出面６２ａ）がハウジングの内面５０ｃとほぼ同一面となって露出した状態となるように取り付けられている。そして、この磁気センサ６０によれば、二成分現像剤による透磁率の変化ひいてはトナー濃度の変化に応じたアナログ出力電圧がセンサ出力値として得られるようになっている。すなわち、図７に例示するように、トナーが十分にあってトナー濃度：ＴＣが高い場合には小さな出力電圧が得られ、反対にトナーが少なくなってトナー濃度：ＴＣが低い場合には大きな出力電圧が得られるものである。また、この磁気センサ６０のセンサ出力値は、後述する制御装置（８０）に入力されて所要の制御処理に使用されるようになっている。
【００３５】
一方、上記トナー補給装置７０は、前記したトリクル現像方式を採用している関係で現像装置１４にトナー及びキャリア（以下「トナー等」という）を補給するタイプのものである。そして、このトナー補給装置７０は、前記トナーカートリッジ１９を着脱可能に保持するホルダー７１と、トナーカートリッジ１９から排出されるトナー等を現像装置１４の現像剤受容部５０ａに搬送する現像剤搬送パイプ７２と、トナーカートリッジ１９内で回転する図示しない現像剤攪拌搬送部材としてのオーガーやアジテータと現像剤搬送パイプ７２内で回転する図示しない現像剤搬送部材としてのアジテータとに対して回転動力を伝えるための電動モータや駆動伝達ギア機構等が配設された駆動装置７３とでその主要部が構成されている。
【００３６】
このうち、現像剤搬送パイプ７２については、トナーカートリッジ１９のトナー排出口がある端部側に配置される第１搬送パイプ７２ａと、この第１搬送パイプ７２ａの一端部と現像装置１４の現像剤受容部５０ａ（受入口）との間に配置される第２搬送パイプ７２ｂとを組み合わせた構造になっている。図中の符号７５は駆動装置７３の回転動力を第１搬送パイプ７２ａのオーガーに伝達する駆動伝達軸、７６は駆動伝達軸７５と第１搬送パイプ７２ａのオーガーの間で回転動力を伝える駆動伝達ギア機構、７７は第１搬送パイプ７２ａのオーガーの回転動力を第２搬送パイプ７２ｂのアジテータに伝える駆動伝達ギア機構を示す。
【００３７】
このトナー補給装置７０では、後述するように前記磁気センサ６０の検出情報に基づくトナー補給タイミングが到来すると、駆動装置７３が始動してトナーカートリッジ１９内のアジテータや現像剤搬送パイプ７２ａ，７２ｂ内のオーガーやアジテータを回転駆動させ、これによりトナーカートリッジ１９内のトナー等を現像剤搬送パイプ７２ａ，７２ｂを通して現像装置１４の現像剤受入部５０ａまで送るようになっている。
【００３８】
そして、このカラープリンタにおいては、磁気センサ６０からの検出情報等に基づく所要の制御が行われるようになっている。
【００３９】
図６は、その制御系の主な構成を示すブロック図である。図６中の符号８０は、演算処理装置、制御プログラムや検出データが記憶されているメモリ等にて構成される中央制御装置である。この中央制御装置８０には、前記各現像装置１４に取り付けられている磁気センサ６０や、プリント画像の画素をカウントする画素カウンタ６５や、プリンタ本体の電源スイッチ又はインターロック（プリンタ本体１のフロントドアの開閉動作により作動する）スイッチ６６などが接続されており、これらの接続品から所要の検出情報等が入力されるようになっている。また、中央制御装置８０は、トナー補給装置７０における駆動装置７３の動作を制御するコントローラ８１や、ＲＯＳ１３における潜像電位：ＶLの可変最大値（最大出力値、又は最大露光量）を制御するコントローラ８２や、帯電装置１２における帯電電位：ＶHの大きさを制御するコントローラ８３や、現像装置１４における現像バイアス：ＶDの大きさを制御するコントローラ８４や、所要の表示を行う液晶パネルや表示用ランプ等からなる表示装置８５と接続されており、これらの各接続先に制御装置８０からの所要の制御信号等が出力されるようになっている。
【００４０】
特に、この中央制御装置８０では、図１や図８〜９に示すように、磁気センサ６０の検出情報に基づいてトナー補給装置７０の補給動作に関する制御（トナー濃度センサ）を行うとともに、その検出情報に基づいてトナーカートリッジ１９が空になったことを判別（空検知）し、その判別後に現像装置１４内のトナー残量が少なくなったことを判別した時点で画像形成動作を強制終了（シャットダウン）させる制御を行うようになっている。
【００４１】
また、この中央制御装置８０では、図１や図８〜１０に示すように、トナーカートリッジ１９の空検知をしてから画像形成動作をシャットダウンさせるまでの間にあるとき、潜像電位：ＶLと現像バイアス：ＶDとの電位差（コントラスト電位）：Ｖcont2が平常時におけるそのコントラスト電位：Ｖcont1（＞Ｖcont2）よりも小さな値になるような制御（潜像電位の最終調整）を行うようになっている。この実施形態では、その制御を、潜像電位の可変最大値：ＶL2を平常時における可変最大値：ＶL1（＞ＶL2）よりも小さい値に変更することで実現させるようにしている。例えば、図１０ａに例示するように、トナーの帯電極性がマイナス極性、帯電電位：ＶHが「−７００Ｖ」、現像バイアス：ＶDが「−５６０Ｖ」である場合、平常時における潜像電位の可変最大値ＶL1を「−２１０Ｖ」とすれば、空検知時以降における潜像電位の可変最大値ＶL2を「−２６０Ｖ」に変更するようにする。
【００４２】
さらに、この中央制御装置８０では、トナーカートリッジ１９の空検知をする前の所定時期から、平常時における潜像電位の可変最大値ＶL1をその空検知時以降に変更すべき小さな可変最大値ＶL2に徐々に近づけるように変更する制御（潜像電位のプレ調整）を行うようになっている。
【００４３】
図１及び図７〜９において、符号αはトナー濃度センサ６０を用いたトナー濃度制御時の目標値となるトナー濃度値、βは空検知とする際の判別基準（閾値）となるトナー濃度値、γはシャットダウンを行う際の判別基準となるトナー濃度値、ηは前記潜像電位のプレ調整を行う際の判別基準となるトナー濃度である。なお、これら各トナー濃度値α、β、γ、ηは「α＞η＞β＞γ」の大小関係にあり、例えば、α＝１０％、η＝９％、β＝７％、γ＝５％と設定することができる。
【００４４】
次に、この制御装置８０を備えたカラープリンタによる動作について、図８に示すフローチャートなどを参照しながら説明する。
【００４５】
まず、このプリンタによるプリント動作が開始されると、磁気センサ６０によるトナー濃度の検出が予め設定する所定のサンプリングタイミングで実行され、平常時には、そのセンサ出力値：ＶTCがトナー濃度センサの目標値α（１０％）に相当する電圧値よりも小さい値であるか否かが判断される（ステップＳ１０１）。この際、センサ出力値：ＶTCが上記目標値であるトナー濃度αよりも大きい電圧値であると判断されたときには、現像装置１４内のトナー濃度が十分であるとみなしてトナー補給動作などは実行しないが、トナー濃度αよりも小さい電圧値であると判断されたときには、制御装置８０からトナー補給装置７０のコントローラ８１に対して制御信号が送られてトナー補給動作が実行される（Ｓ１０２）。すなわち、前記したようにトナー補給装置７０の駆動装置７３が所定時間だけ駆動することにより、トナーカートリッジ１９からトナー等が現像装置１４に対して所定量だけ補給される（図５参照）。
【００４６】
また、磁気センサ６０によるトナー濃度検出時には、磁気センサ６０のセンサ出力値：ＶTCがトナー濃度値η（＝９％）に相当する電圧値よりも小さい値になったか否かが判断され（Ｓ１０３）、そのセンサ出力値：ＶTCがトナー濃度値ηよりも大きい電圧値であると判断されたときには、ステップＳ１０１に戻り、センサ出力値：ＶTCがトナー濃度値αに相当する電圧値に復帰するまで前記トナー補給動作が繰り返される（図９参照）。これにより、平常時においては、現像装置１４内にある二成分現像剤Ｇのトナー濃度ＴＣが所定の値（α）にほぼ保たれるように制御される。
【００４７】
反対に、ステップＳ１０３においてセンサ出力値：ＶTCがトナー濃度値ηよりも小さい電圧値であると判断されたときには、制御装置８０からＲＯＳ１３の潜像電位のコントローラ８２に制御信号が送られて潜像電位のプレ調整が実行される（Ｓ１０４）。この実施形態では、図１の実線からなる直線状の斜線で示すように、センサ出力値：ＶTCの変化に正比例させて潜像電位の可変最大値を変更するようにしている。すなわち、この際には、図９に示すうように、トナーカートリッジ１９内のトナー等の残量が少なくなってセンサ出力値：ＶTCが次第に低下する状況にあるため、潜像電位の可変最大値についても平常時の可変最大値ＶL1から空検知時以後における可変最大値ＶL2まで相応して低下するように変更制御している。
【００４８】
そして、このような潜像電位に係るプレ調整の実行中においては、センサ出力値：ＶTCがトナー濃度値β（＝７％）に相当する電圧値よりも小さい値になったか否かが判断され（Ｓ１０５）、そのセンサ出力値：ＶTCがトナー濃度βに相当する電圧値を超える値にある間は前記プレ調整が継続されるが、そのトナー濃度βに相当する電圧値よりも小さい値になったと判断されたとき、即ち空検知されたときには、画素カウンタ６５によって空検知以降におけるプリント動作時の画素数についてのカウントが開始されるとともに（Ｓ１０６）、潜像電位の可変最大値が空検知時以降における小さい可変最大値ＶL2に最終的に変更される（Ｓ１０７）。しかも、この空検知がされた際には、制御装置８０から表示装置８５に制御信号が送られ、その表示装置８５に例えば「トナーカートリッジを交換してください」等の警告メッセージが表示される（Ｓ１０８）。
【００４９】
この後、トナーカートリッジ１９の交換作業のためにプリンタ本体の電源がオン（ＯＮ）・オフ（ＯＦＦ）されるか又はフロントドアが開閉されて、インターロックスイッチ６６のオン・オフ動作があるか否かが判断され（Ｓ１０９）、オン・オフ動作があると判断されたときには、以上の制御が終了する。すなわち、上記オン・オフ動作が確認されると、トナー補給装置７０によるトナーカートリッジ１９から現像装置１４への現像剤補給をセンサ出力値が前記目標値αに回復するまで実行するとともに、潜像電位の可変最大値を平常時における値ＶL1に戻した後に、終了するようになっている。
【００５０】
しかし、ステップＳ１０９において、オン・オフ動作のあることが確認されない場合には、画素カウンタ６５のカウンタ値（積算値）が予め設定して規定値Ｎ（シャットダウンすべき画素数：これはトナー濃度γにほぼ相当するものでもある）以上であるか否かが判断される（Ｓ１１０）。この際、そのカウンタ値が規定値Ｎより小さいと判断されている間は、ステップＳ１０９に戻って電源又はインターロックスイッチ６６のオン・オフ動作があるか否かの判断が継続されるが、そのカウンタ値が規定値Ｎ以上になったと判断されたときには、プリンタによる画像形成動作がシャットダウンされる（Ｓ１１１）。そして、これ以降は、トナーカートリッジ１９の交換作業を行わない限り画像形成動作が再開されないようになっている。なお、シャットダウンの判断は、ステップＳ１１０における空検知後の画素カウント数に基づいて判断する方法に代えて、同ステップにおいてトナー濃度が前記した判断基準となる「γ＝５％」になるか否かに基づいて判断するように構成してもよい。
【００５１】
以上のように、このプリンタにおいては、トナーカートリッジ１９の空検知をしてから画像形成動作をシャットダウンさせるまでの間にあるときは、図１０に示すように、潜像電位の平常時における可変最大値：ＶL1（−２１０Ｖ）がそれよりも小さい可変最大値：ＶL2（−２６０Ｖ）に変更されるため、平常時におけるコントラスト電位（｜ＶH−ＶL1｜）：Ｖcont1（３５０Ｖ）もその間に関してはそれよりも小さいコントラスト電位（｜ＶH−ＶL2｜）：Ｖcont2（３００Ｖ）に変更される（図１、図９参照）。また、この際、図１０に示すように帯電電位：ＶH（−７００Ｖ）及び現像バイアス：ＶD（−５６０Ｖ）はいずれも変更されないため、その両者の電位差（｜ＶH−ＶD｜）：Ｖclnは一定に保たれる。
【００５２】
この結果、空検知後からシャットダウンまでの間における画像形成は、上記したようなコントラスト電位等の条件下でなされることになるため、像中ＢＣＯと背景部かぶりの双方が発生せず、画質良好な画像形成が可能となる。しかも、このプリンタでは、空検知する前の時期（トナー濃度が「η」以下にあるとき）から空検知までの間においても、潜像電位の可変最大値が徐々に小さな可変最大値に変更されるため、そのときの潜像電位と現像バイアスとの電位差も徐々に小さな値になるため、画像濃度の急激な変動が発生することもなく、これによっても画質良好な画像形成が可能となる。ちなみに、図１の二点鎖線で示すように、トナー濃度ＴＣが７％（β）になって空検知された時点で潜像電位の可変最大値を小さな可変最大値に変更し、そのときの潜像電位と現像バイアスとの電位差を３５０Ｖから３００Ｖに一度に変更するようにしてもよい。
【００５３】
下記の表１及び表２は、このプリンタを用いて行った試験結果である。表１は高湿環境（相対湿度８５％）下で行った試験結果を、表２は低湿環境（相対湿度１０％）下で行った試験結果をそれぞれ示す。この試験は、いずれの環境下の場合も、帯電電位及び現像バイアス電位は固定し、潜像電位の可変最大値を変更してコントラスト電位を変更するとともに、表中に示すようなトナー濃度ＴＣにある条件下でテストプリントを行い、そのときのプリント物における像中ＢＣＯ及び背景部かぶりの発生状況について調べたものである。なお、平常時におけるコントラスト電位は「３５０Ｖ」とした。また、磁気センサ６０の検出精度が±１％の誤差を有することを考慮し、トナー濃度が「７．０％」であるときを「空検知時付近」、トナー濃度が「５．０％」及び「４．０％」をシャットダウン時付近とした。表中の「○」はそのＢＣＯ及びかぶりがまったく発生していない場合、「×」はそのＢＣＯ及びかぶりが発生した場合、「−」は試験を行っていない場合を示す。
【００５４】
【表１】
0003882453.tif 000002
【００５５】
【表２】
0003882453.tif 000003
【００５６】
表１及び表２の結果から明らかなように、空検知からシャットダウンまでの間に相当するトナー濃度値（５％、４％）にあるとき、平常時のコントラスト電位（３５０Ｖ）である場合には、特に像中ＢＣＯが発生するが、そのコントラスト電位を小さくした場合（３００Ｖ、２５０Ｖ）には、像中ＢＣＯが発生しなくなることがわかる。また、この空検知からシャットダウンまでの間における像中ＢＣＯの発生は、表２の低湿環境下よりも表１の高湿環境下で発生しやすいこともわかる。ちなみに、低湿環境下において、表２に示すようにコントラスト電位を「４００Ｖ」にした場合には、像中ＢＣＯが発生しやすくなることがわかる。
【００５７】
［他の実施の形態］
実施の形態１では、潜像電位のプレ調整について、その潜像電位の可変最大値：ＶL1をトナー濃度（ＴＣ）の低下に正比例させて徐々に小さい値となるように変更させることにより、コントラスト電位：Ｖcontを徐々に小さくするような制御（図１）を行う場合を示したが、本発明では、図１１に例示するように、その潜像電位の可変最大値をトナー濃度の低下に対応させて段階的に小さい値となるように変更し、そのときのコントラスト電位：Ｖcontも段階的に小さくなるような制御を行うようにしてもよい。この場合、そのコントラスト電位を段階的に小さくする割合については適宜設定すればよく、例えば、図１１に例示するように、トナー濃度ＴＣが「０．５％低下する」ごとにコントラスト電位：Ｖcontを「１０Ｖ」ずつ小さくなるように設定することができる。
【００５８】
このように構成した場合にも、実施の形態１の場合と同様に、そのときのコントラスト電位が段階的に少しずつ小さな値になるため、空検知からシャットダウンまでの間における画像形成において画像濃度の急激な変動が発生することがなく、画質良好な画像形成が可能となる。
【００５９】
また、実施の形態１では、空検知からシャットダウンになるまでの間におけるコントラスト電位：Ｖcontを小さくする手法として、潜像電位の可変最大値：ＶLを小さくする構成を採用した場合について例示したが、本発明では、図１２に例示するように、帯電電位：ＶH及び現像バイアス：ＶDの電位を適宜変更する制御を行うようにしてもよい。この場合、帯電電位：ＶH及び現像バイアス：ＶDの電位は、その帯電電位と現像バイアスの電位差：Ｖcln1が背景かぶりの発生しにくい電圧値に保たれるように同量だけ変更することが好ましい。例えば、図１２に例示するように、帯電電位については平常時の−７００Ｖを−６５０に変更し、現像バイアスについては平常時−５６０Ｖから−５００Ｖに変更することができる。
【００６０】
このように構成した場合にも、空検知からシャットダウンになるまでの間においては、平常時におけるコントラスト電位：Ｖcont1(３１０Ｖ)が２５０Ｖに変更されて小さくなる。これにより、その間においては、実施の形態１の場合と同様に、像中ＢＣＯと背景部かぶりの双方が発生しない画質良好な画像形成が可能となる。なお、この場合、潜像電位の可変最大値：ＶLについては、上記コントラスト電位が小さくなることを妨げない範囲であれば、必要な量だけ変更しても構わない。
【００６１】
また、このように構成した場合、帯電電位については変更せず、現像バイアスのみを上記のような条件下で変更したときには、背景部かぶりが更に発生しにくくなる一方で、電荷の注入により逆極性に帯電したキャリアが感光ドラム上の静電潜像以外の部分（背景部）に付着するという不具合が発生するようになるため適当ではない。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、トナー濃度センサを用いてトナー収容器の空検知をするタイプの画像形成装置であっても、特に空検知をしてから画像形成動作が強制終了されるまでの間における背景部かぶり及び像中ＢＣＯの発生を簡易かつ確実に防止することができる。特に、像中ＢＣＯを確実に防止できるため、像中ＢＣＯに起因した画像中の白抜けや筋等の発生をも回避することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１における制御内容によるトナー濃度とコントラスト電位との関係を示す相関図。
【図２】  実施の形態１に係るカラープリンタを示す概要図。
【図３】  現像装置の概略縦断面図。
【図４】  現像装置の概略横断面図。
【図５】  現像装置とトナー補給装置を示す斜視図。
【図６】  トナー濃度センサ等の検出情報を使用する制御系の構成を示すブロック図。
【図７】  トナー濃度（磁気）センサの出力特性図。
【図８】  図６の制御系による主な制御内容を示すフローチャート。
【図９】  プリント量に対するトナー濃度の推移と制御事項との関係を示す説明図。
【図１０】  実施の形態１における制御内容を示すもので、（ａ）は平常時における各電位状態を示す説明図、（ｂ）は空検知からシャットダウンになるまでの間における各電位状態を示す説明図。
【図１１】  他の実施形態における制御内容によるトナー濃度とコントラスト電位との関係を示す相関図。
【図１２】  他の実施形態における制御内容を示すもので、（ａ）は平常時における各電位状態を示す説明図、（ｂ）は空検知からシャットダウンになるまでの間における各電位状態を示す説明図。
【図１３】  従来技術の制御内容を示すもので、（ａ）は平常時における各電位状態を示す説明図、（ｂ）はトナー残量が少ないと判断されかつ印字動作を停止する前における各電位状態を示す説明図。
【符号の説明】
１１…感光ドラム（像担持体）、１３…ＲＯＳ（潜像形成装置）、１４…現像装置、１９…トナーカートリッジ（トナー収容器）、６０…磁気センサ（トナー濃度センサ）、７０…トナー補給装置、８０…制御装置（制御手段）、ＶH…帯電電位、ＶD…現像バイアス、ＶL…潜像電位、Ｖcont1…平常時におけるコントラスト電位（潜像電位と現像バイアスとの電位差）、Ｖcont2…変更後におけるコントラスト電位、Ｇ…二成分現像剤。
【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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