JP2007293068A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーの劣化の進行を抑制する。
【解決手段】ブラックを含む２以上の所定数の色のトナーにそれぞれ対応する現像器を備えるロータリ方式の現像ユニット１３を介して、感光ドラム１０に潜像を形成して、カラー及びモノクロのトナー画像を記録紙に形成するプリンタ１において、ＣＰＵ６は、ブラックのトナーを所定量だけ排出する処理であるトナー排出処理を実行するか否かを判定する判定部６３と、判定部６３によって、トナー排出処理を実行すると判定された場合に、現像ユニット１３を予め設定された所定回数だけ回転（＝ロータリ回転）させた後に、トナー排出処理を実行する排出処理実行部６４と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、ブラックを含む２以上の所定数の色のトナーにそれぞれ対応する現像器を備えるロータリ方式の現像ユニットを介して、感光ドラムに潜像を形成して、カラー及びモノクロのトナー画像を記録紙に形成する画像形成装置に関するものである。特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ、インターネットファクシミリ、及び、これらの機能の内のいずれかの機能を有する複合機に関するものである。

現像ユニットに収容されたトナーの粒径分布の変化及びトナー同士の接触による劣化等により、記録紙に印刷される画像濃度の低下、地肌かぶり等を生じ、記録紙に印刷される画像の品質が低下する場合がある。特に、ロータリ方式の現像ユニットが配設されている場合には、現像ユニット内部のトナーを収容する部分の容積が小さいため、トナーの粒径分布の変化等により上述の問題が発生し易い。

この問題を解消するために、例えば、感光ドラムとこの感光ドラムの現像領域にトナーを搬送する現像スリーブとの間に交番電界を印加し、現像スリーブの表面に残留するトナーを感光ドラムに飛翔させて現像スリーブをリフレッシュする画像形成装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００３−８４２２２号公報

ロータリ方式の現像ユニットでは、通常の（＝ロータリ方式ではない）モノクロプリンタとは違い、カラー印刷の際には、ロータリ回転により、現像ユニットに収容された滞留したトナーを崩落・攪拌することができる。しかしながら、モノクロ印刷の際には、現像ユニットはロータリ回転せず、ブラックに対応する現像器が感光ドラムに対向した位置で静止した状態で使用される。そこで、現像ユニットに収容されたトナーの一部が滞留して、更に、トナーの粒径分布の変化等が進行してしまうという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、トナーの劣化の進行を抑制することの可能な画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために請求項１に記載の画像形成装置は、ブラックを含む２以上の所定数の色のトナーにそれぞれ対応する現像器を備えるロータリ方式の現像ユニットを介して、感光ドラムに潜像を形成して、カラー及びモノクロのトナー画像を記録紙に形成する画像形成装置であって、ブラックのトナーを所定量だけ排出する処理であるトナー排出処理を実行するか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により、トナー排出処理を実行すると判定された場合に、前記現像ユニットを予め設定された所定回数だけ回転させた後に、トナー排出処理を実行する排出処理実行手段と、を備えることを特徴としている。

請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記判定手段が、記録紙にモノクロ画像が所定枚数以上連続して形成される場合に、トナー排出処理を実行すると判定することを特徴としている。

請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、モノクロのトナー画像を記録紙に形成する場合に、印字率を求める印字率算出手段を備え、前記判定手段が、前記印字率に基づいてトナー排出処理を実行するか否かを判定することを特徴としている。

請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、モノクロのトナー画像を記録紙に形成する場合に、印字率を求める印字率算出手段と、記録紙にモノクロ画像が所定枚数以上連続して形成される場合に、前記所定枚数毎の印字率の平均値である平均印字率を算出する平均値算出手段と、を備え、前記判定手段が、前記平均印字率に基づいてトナー排出処理を実行するか否かを判定することを特徴としている。

請求項５に記載の画像形成装置は、請求項４に記載の画像形成装置であって、前記判定手段が、前記平均印字率が予め設定された所定値以下である場合に、トナー排出処理を実行すると判定することを特徴としている。

請求項６に記載の画像形成装置は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記排出処理実行手段が、ブラックに対応する現像器により感光ドラムにブラックのトナー像を形成して排出することを特徴としている。

請求項７に記載の画像形成装置は、請求項６に記載の画像形成装置であって、前記感光ドラムの表面に付着したトナーを削除して排出するドラムクリーニングユニットを備え、前記排出処理実行手段が、前記ドラムクリーニングユニットを介して、前記感光ドラムの表面に付着したトナーを排出することを特徴としている。

請求項８に記載の画像形成装置は、請求項６に記載の画像形成装置であって、前記感光ドラムの表面に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの表面に付着したトナーを削除して排出するベルトクリーニングユニットとを備え、前記排出処理実行手段が、前記感光ドラムの表面に形成されたトナー像を前記中間転写ベルトの表面に転写させると共に、前記ベルトクリーニングユニットを介して、前記中間転写ベルトの表面に付着したトナーを排出することを特徴としている。

請求項１に記載の画像形成装置によれば、トナー排出処理を実行すると判定された場合に、現像ユニットのロータリを予め設定された所定回数だけ回転させた後に、トナー排出処理が実行されるため、ブラックの現像器に収納されたトナーが現像ユニットのロータリ回転により滞留トナーが攪拌されるので、トナーの劣化の進行を抑制することができる。

すなわち、ロータリ方式の現像ユニットでは、モノクロ印刷の際には、現像ユニットはロータリ回転せず、ブラックに対応する現像器が感光ドラムに対向した位置で静止した状態で使用されるため、このような場合には、ブラックに対応する現像器に収納されたトナーの一部が滞留することがあるが、この滞留したトナーが現像ユニットのロータリ回転により攪拌されるのである。

請求項２に記載の画像形成装置によれば、記録紙にモノクロ画像が所定枚数以上連続して形成される場合に、トナー排出処理を実行すると判定されるため、適切なタイミングでトナー排出処理を実行することができる。

請求項３に記載の画像形成装置によれば、印字率に基づいてトナー排出処理を実行するか否かが判定されるため、更に適切なタイミングでトナー排出処理を実行することができる。すなわち、印字率が低い場合には、消費されるトナー量が少ないため、トナー劣化が進行し、現像器に収納されたトナーの一部が滞留する可能性が高まるので、印字率に基づいてトナー排出処理を実行するか否かを判定することが有効である。

請求項４に記載の画像形成装置によれば、平均印字率に基づいてトナー排出処理を実行するか否かが判定されるため、更に適切なタイミングでトナー排出処理を実行することができる。すなわち、平均印字率が低い場合には、消費されるトナー量が少ない状態が続くため、現像器に収納されたトナーの劣化が進行し、一部が滞留する可能性が更に高まるので、平均印字率に基づいてトナー排出処理を実行するか否かを判定することが有効である。

請求項５に記載の画像形成装置によれば、平均印字率が予め設定された所定値以下である場合に、トナー排出処理を実行すると判定されるため、トナー排出処理を実行するタイミングを簡単な処理で判定することができる。

請求項６に記載の画像形成装置によれば、ブラックに対応する現像器により感光ドラムにブラックのトナー像が形成されて排出されるため、所望する量のトナーを正確に排出することができる。

請求項７に記載の画像形成装置によれば、ドラムクリーニングユニットを介して、感光ドラムの表面に付着したトナーが排出されるため、簡単な構成で、トナーを排出することができる。

請求項８に記載の画像形成装置によれば、感光ドラムの表面に形成されたトナー像が中間転写ベルトの表面に転写され、ベルトクリーニングユニットを介して、中間転写ベルトの表面に付着したトナーが排出されるため、簡単な構成で、トナーを排出することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るプリンタの要部構造を示す縦断面図である。図１に示すように、プリンタ１は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネット等のネットワークを介して、１台（又は複数台）のパーソナルコンピュータ等からなる端末装置（図示省略）と接続されている。そして、プリンタ１は、端末装置から送られてくる画像データに対応するカラー画像（又はモノクロ画像）を印刷出力するプリント機能を有している。なお、以下の説明において、便宜上、紙面の右側をプリンタ１の手前側、紙面の左側をプリンタ１の奥側という。

プリンタ１は、図１に示すように、表面に静電潜像が形成される感光ドラム１０と、感光ドラム１０の表面を所定の電位で一様に帯電させる帯電ローラ１１と、画像データに基づいて感光ドラム１０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する露光ユニット１２と、感光ドラム１０の表面に形成される静電潜像にトナーを付着させることで現像を行う現像ユニット１３と、現像ユニット１３に供給するためのトナーを収容するトナー収容部１４と、トナー収容部１４に収容されたトナーを現像ユニット１３に供給するためのトナー供給ユニット１５と、記録紙に転写されたトナーを記録紙に定着させる定着ユニット１６と、感光ドラム１０の表面に残留するトナー等の付着物を除去するドラムクリーニングユニット１７と、を備えている。

また、プリンタ１は、感光ドラム１０の表面に形成された後述する４種類のトナーに対応する画像が重ねて転写される中間転写ベルト１８と、中間転写ベルト１８の裏面（すなわち、画像が転写される面と反対側の面）に係合すると共に中間転写ベルト１８を実線矢印Ａで示す方向に移動させる従動ローラ１９及び駆動ローラ２０と、中間転写ベルト１８を介して感光ドラム１０に圧接すると共に感光ドラム１０の表面に形成されたトナー画像を中間転写ベルト１８の表面に転写するための１次転写ローラ２１と、中間転写ベルト１８を介して駆動ローラ２０に当接すると共に中間転写ベルト１８の表面に形成されたトナー画像を記録紙に転写するための２次転写ローラ２２と、中間転写ベルト１８の表面に残留するトナー等の付着物を除去するベルトクリーニングユニット２３と、を備えている。

更に、プリンタ１は、複数枚のシート状の記録紙が積層されて収容可能に構成されると共に、記録紙を１枚ずつ供給する給紙部２４と、給紙部２４から供給された記録紙を搬送する搬送部２５と、搬送部２５で搬送される間にトナー画像が形成された記録紙を排出する排紙部２６と、を備えている。

感光ドラム１０は、装置内部の中央付近に回転自在に配設されており、その回転軸が装置の手前側から見て装置の設置面と水平な方向に、すなわち、紙面に対して垂直な方向に延びている。

帯電ローラ１１は、感光ドラム１０の上方であって、この感光ドラム１０に近接する位置に配設されている。そして、帯電ローラ１１に所定の大きさの電圧を印加すると、帯電ローラ１１の放電によって感光ドラム１０の表面が一様に帯電される。

露光ユニット１２は、感光ドラム１０の上方であって、現像ユニット１３の回転軸よりも奥側に配設され、プリンタ１に接続される端末装置から送られてきた画像データに基づき、半導体レーザ（図示省略）から感光ドラム１０に向けてレーザ光を照射するものである。また、プリンタ１は、露光ユニット１２から感光ドラム１０に至るレーザ光の光路内に配設された反射ミラー２７を備えている。そして、図１に一点鎖線で示すように、露光ユニット１２から射出されたレーザ光が、反射ミラー２７によって所定の角度に反射された後に感光ドラム１０に照射されることで、感光ドラム１０の内レーザ光が照射された部分に静電潜像が形成される。

現像ユニット１３は、円筒状に形成されており、感光ドラム１０に隣接すると共にこの感光ドラム１０の奥側に設置されている。また、現像ユニット１３は、９０°間隔で回転軸より放射状に延びる回転枠２８と、回転枠２８に支持されると共にシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの各色のトナーがそれぞれ収容されるシアン現像器１３ａ、マゼンタ現像器１３ｂ、イエロー現像器１３ｃ、及びブラック現像器１３ｄと、を備えている。また、シアン現像器１３ａ、マゼンタ現像器１３ｂ、イエロー現像器１３ｃ、及びブラック現像器１３ｄは、回転枠２８によって現像ユニット１３の周方向に４等分された４つの区画のそれぞれに配設されている。そして、この回転枠２８は、感光ドラム１０の回転軸と平行な軸の回りに回転（＝ロータリ回転）自在に形成されており、モータ、ギア等からなる駆動機構（図示省略）によって駆動される。

また、シアン現像器１３ａ、マゼンタ現像器１３ｂ、及びイエロー現像器１３ｃには１成分非磁性トナーが収容される。また、ブラック現像器１３ｄには、１成分磁性トナーが収容される。そして、現像ユニット１３が回転し、各現像器１３ａ〜１３ｄに収容されるトナーが感光ドラム１０の表面に形成された静電潜像に付着することによって現像が行われる。

トナー収容部１４には、各現像器１３ａ〜１３ｄに対応する色のトナーを収容する４つのトナーカートリッジ（図示省略）が、装置の手前側から見て装置の設置面と水平な方向に、すなわち、紙面に対して垂直な方向に並べて装着されており、４つのトナーカートリッジのそれぞれが装置の手前側から取出可能に構成されている。

トナー供給ユニット１５は、トナー収容部１４の各トナーカートリッジに収容された４色のトナーを、それぞれ、トナーの色に対応する各現像器１３ａ〜１３ｄに供給するものである。

ドラムクリーニングユニット１７は、感光ドラム１０の手前側であって感光ドラム１０に隣接すると共に、中間転写ベルト１８の上方に配設されると共に、研磨ローラを備え、感光ドラム１０の表面に残留したトナー等の付着物を研磨ローラにより削除するものである。

中間転写ベルト１８は、感光ドラム１０及びトナー収容部１４の下方に配設され、中間転写ベルト１８の裏面に係合する従動ローラ１９と駆動ローラ２０との間に張架されている。また、１次転写ローラ２１が、感光ドラム１０の下方であって、中間転写ベルト１８を介して感光ドラム１０と対向する位置に配設され、感光ドラム１０と圧接している。

２次転写ローラ２２は、駆動ローラ２０の下方であって中間転写ベルト１８を介して駆動ローラ２０と対向する位置に配設されており、中間転写ベルト１８と圧接している。そして、印刷動作時において、駆動ローラ２０と２次転写ローラ２２との間に形成されるニップ部を記録紙が通過する際に、中間転写ベルト１８の表面に形成されたトナー画像が記録紙に転写されるのである。

給紙部２４は、複数枚の記録紙が載置されるリフト板２９を有する給紙カセット３０と、リフト板２９に載置された記録紙に当接すると共に、給紙カセット３０から記録紙を送り出す給紙コロ３１と、を備えている。そして、給紙カセット３０は、プリンタ１の手前側に取出可能に構成されている。

搬送部２５は、給紙部２４と排紙部２６との間に設置されている。搬送部２５は、給紙部２４から２次転写ローラ２２へ至る第１搬送路３２と、２次転写ローラ２２から定着ユニット１６へ至る第２搬送路３３と、定着ユニット１６から排紙部２６へ至る第３搬送路３４と、から構成されている。また、第３搬送路３４における定着ユニット１６の下流側に分岐爪３５が配設されると共に、第２搬送路３３の下方には、両面印刷モードにおいて定着ユニット１６を通過した記録紙をこの分岐爪３５によって第１搬送路３２へ戻すための戻し搬送路３６が配設されている。

搬送部２５において、第１〜第３搬送路３２、３３、３４のそれぞれには、記録紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対（何れも図示省略）が配設されている。また、第１搬送路３２には、給紙カセット３０から給紙された記録紙を後述するレジストローラ３８へ向けて搬送する搬送ローラ３７と、搬送ローラ３７を通過した記録紙の向きを矯正すると共に、記録紙が搬送されるタイミングを調整する一対のローラからなるレジストローラ３８と、が配設されている。そして、第１搬送路３２は、搬送ローラ３７に沿って形成される湾曲路３９と、湾曲路３９から２次転写ローラ２２へ至る直線路４０と、から構成されている。

第２搬送路３３は、略直線状に形成されており、プリンタ１の手前側から奥側へ向かってプリンタ１の設置面と水平な方向に延びている。また、第３搬送路３４は、定着ユニット１６から分岐爪３５へと至る部分が略直線状に形成され、プリンタ１の手前側から奥側へ向かってプリンタ１の設置面と水平な方向に延びると共に、分岐爪３５から排紙部２６へと至る部分がプリンタ１の上方へ向かってプリンタ１の設置面と垂直な方向に延びている。

更に、戻し搬送路３６は、第３搬送路３４における分岐爪３５が設置される部分から下方に分岐すると共に、定着ユニット１６、第２搬送路３３、２次転写ローラ２２、及びレジストローラ３８の下方をプリンタ１の奥側から手前側へ向かってプリンタ１の設置面と水平な方向に延びている。そして、この戻し搬送路３６は、第１搬送路３２の直線路４０におけるレジストローラ３８に近接して上流側に接続している。なお、戻し搬送路３６にも、第１〜第３搬送路３２、３３、３４と同様、記録紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対（いずれも図示省略）が設置されている。

また、排紙部２６は、プリンタ１の上面に形成されている。そして、定着ユニット１６を通過した記録紙は、第３搬送路３４を通ってプリンタ１の外部に送出され、排紙部２６上に排出される。

なお、プリンタ１は、図１には図示はしていないが、適所に、装置全体の動作制御する中央演算処理装置（以下、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）という：図６参照）と、各種制御プログラム等が格納されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの作業領域等として用いられるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を有するメモリ部と、帯電ローラ１１、駆動ローラ２０、１次転写ローラ２１、２次転写ローラ２２、及びレジストローラ３８等の各種ローラ、感光ドラム１０及び現像ユニット１３等を回転させるモータと、露光ユニット１２、トナー供給ユニット１５、定着ユニット１６、ドラムクリーニングユニット１７、及びベルトクリーニングユニット２３等の各ユニット、及びモータに電力を供給する電源ユニットと、を有して構成されている。

次に、上記のプリンタ１の印刷動作について説明する。ＣＰＵによって、プリンタ１と通信可能に接続された端末装置（図示省略）からネットワークを介して画像データが受け付けられ、ＲＡＭに格納される。そして、ＣＰＵによって、ＲＡＭから画像データが読み出され、ＣＰＵから出力される制御信号に基づいて、プリンタ１の各ユニット等の動作が制御されることで、帯電工程、露光工程、現像工程、１次転写工程、２次転写工程、及び定着工程の各工程が順に行われる。

まず、帯電工程において、帯電ローラ１１の放電により感光ドラム１０の表面が所定の電位に均一に帯電される。また、次に、露光工程において、露光ユニット１２の半導体レーザ（図示省略）より感光ドラム１０へ向けてレーザ光が照射され、反射ミラー２７で所定の角度に反射したレーザ光が感光ドラム１０上を走査することにより、感光ドラム１０の表面の内レーザ光が照射された部分の電圧が変化してこの部分に静電潜像が形成される。

続いて、現像工程において、感光ドラム１０の表面における静電潜像が形成された部分に現像ユニット１３の各現像器１３ａ〜１３ｄによってトナーが供給されることで感光ドラム１０の表面にトナー画像の現像が行われる。

そして、１次転写工程において、感光ドラム１０の表面に形成されたトナー画像が、所定の速度で駆動される中間転写ベルト１８の表面に転写される。このとき、感光ドラム１０の表面に形成されたトナー画像が、トナーの色毎に所定のタイミングで中間転写ベルト１８の表面に重ねて転写され、中間転写ベルト１８の表面に複数の色からなる画像が形成される。

なお、１次転写工程の終了後、感光ドラム１０の表面に残留したトナー等の付着物は、ドラムクリーニングユニット１７によって感光ドラム１０の表面より削り取られ、回収部（図示省略）に回収される。

次工程の２次転写工程開始までに、給紙コロ３１の回転によって給紙カセット３０から送り出された記録紙が搬送ローラ３７へ向けて搬送され、第１搬送路３２の湾曲路３９を通過する。第１搬送路３２の湾曲路３９を通過した記録紙は、第１搬送路３２の直線路４０を通ってレジストローラ３８へと搬送され、このレジストローラ３８において記録紙の向きが矯正されると共に、搬送タイミングが調整された後、駆動ローラ２０と２次転写ローラ２２の間のニップ部へ向けて搬送される。

その後、２次転写工程において、中間転写ベルト１８の表面に付着して所定の電位に帯電したトナーと逆電位の電圧を２次転写ローラ２２に印加すると、中間転写ベルト１８の表面に付着して所定の電位に帯電したトナーと２次転写ローラ２２との電位差に応じて静電気力が生じ、駆動ローラ２０と２次転写ローラ２２の間のニップ部を通過する記録紙に中間転写ベルト１８の表面に形成されたトナー画像が転写される。そして、２次転写工程においてトナー画像が転写された記録紙は、第２搬送路３３を通り、定着ユニット１６へ向けて搬送される。

なお、２次転写工程の終了後、中間転写ベルト１８の表面に付着したトナー等の付着物は、ベルトクリーニングユニット２３によって剥ぎ取られると共に回収部（図示省略）に回収される。

続いて、定着工程において、定着ユニット１６によって記録紙上のトナー画像が、加熱及び加圧されることで、トナー画像が記録紙に定着する。定着工程においてトナー画像が定着した記録紙は、第３搬送路３４を通り、分岐爪３５の位置を通過した後、プリンタ１の外部へ送り出されて排紙部２６に排出される。

次に、ブラック現像器１３ｄの構成の一例について図２〜図４を用いて説明する。図２は、ブラック現像器１３ｄの構成の一例を示す縦断面図である。図３は、図２に示すブラック現像器１３ｄのＹＹ断面での縦断面図である。図４は、ブラック現像器１３ｄにおける要部構成部材の一例を示す展開図である。なお、以下の説明においては、便宜上、１成分磁性トナーを単に磁性トナーという。

ブラック現像器１３ｄは、図２に示すように、ブラック現像器１３ｄの各構成部材が格納される筐体４４と、ブラック色の磁性トナー４９の流通路となる複数の矩形状の孔４１ａが設けられ、その長手方向の両端部が互いに連通した後述の第１トナー室４２及び第２トナー室４３を形成する仕切板４１と、磁性トナー４９が収容され、その長手方向の両端部が互いに連通した第１トナー室４２及び第２トナー室４３と、第１トナー室４２に収容される磁性トナー４９を攪拌すると共に、仕切板４１の長手方向の両端部とブラック現像器１３ｄの筐体４４間の図３に示す２つのトナー流通路５０、５１の内、トナー流通路５０（図２では、紙面の奥側）を通過させて第１トナー室４２内の磁性トナー４９を第２トナー室４３に搬送する攪拌パドル４５と、を備えている。

更に、ブラック現像器１３ｄは、第２トナー室４３に収容される磁性トナー４９を攪拌すると共に、図３に示すトナー流通路５１及び仕切板４１の各孔４１ａから第２トナー室４３内の磁性トナー４９を第１トナー室４２に搬送する攪拌部材のスクリュー４６と、後述する現像ローラ４７の表面に付着した磁性トナー４９から余分の磁性トナー４９を取り除き、現像ローラ４７の表面に付着した磁性トナー４９を均一に所定の厚さに薄層化するブレード４８と、磁性トナー４９を付着させ、ブレード４８により均一に所定の厚さにされた磁性トナー４９を感光ドラム１０の表面に供給する現像ローラ４７と、を備えている。

仕切板４１は、その長手方向において、攪拌パドル４５及びスクリュー４６の長手方向よりも短く、攪拌パドル４５とスクリュー４６の間の位置に配設されている。仕切板４１がその位置に配設されることで、ブラック現像器１３ｄ内が、第１トナー室４２と第２トナー室４３に分けられると共に、仕切板４１の長手方向の両端部と筐体４４との間に、トナー流通路５０、５１が形成されている。

また、仕切板４１は、図４に示すように、スクリュー４６がその現像ローラ４７側に所定の距離を隔てて配設される湾曲部４１ｂと、１２個の矩形状の孔４１ａが設けられた平面部４１ｃと、を備えている。また、仕切板４１の平面部４１ｃには、ブレード４８によって現像ローラ４７に付着した余分の磁性トナー４９が除去される除去位置Ｐに対向する位置に１２個の矩形状の孔４１ａが設けられている。すなわち、仕切板４１の各孔４１ａは、ブレード４８によって現像ローラ４７から取り除かれた磁性トナー４９が、スクリュー４６の外周方向への攪拌力及びブレード４８によって取り除かれたことによる実線矢印Ｃの方向への力を受けて、実線矢印Ｃの方向に移動して第１トナー室４２へ流通される位置に設けられている。

ブラック現像器１３ｄの筐体４４には、トナー供給ユニット１５から第１トナー室４２内に新しい磁性トナー４９が補給される補給口（図示省略）が設けられている。その補給口（図示省略）は、トナー供給ユニット１５から補給される磁性トナー４９が、仕切板４１の孔４１ａ及びトナー流通路５０、５１の直上に供給されない位置に設けられている。

攪拌パドル４５は、図２〜図４に示すように、第１トナー室４２に備えられており、樹脂からなる回転軸４５ａと、回転軸４５ａの後述の装着部４５ｄに装着される羽部材４５ｅと、を有している。また、攪拌パドル４５の回転軸４５ａには、攪拌パドル４５の長手方向の両端部にギア４５ｂ、４５ｃと、ギア４５ｂとギア４５ｃ間に変形自在なペット樹脂からなる羽部材４５ｅを装着するため装着部４５ｄと、が形成されている。また、攪拌パドル４５は、このような構成にされることで、攪拌パドル４５の長手方向への磁性トナー４９の搬送能力が低減される一方、磁性トナー４９の攪拌能力が向上されている。

そして、攪拌パドル４５は、モータ（図示省略）の駆動力がギア等（図示省略）を介して、ギア４５ｂ、４５ｃに伝達されることで、回転軸４５ａを中心にして図２に示す実線矢印Ｂの方向に往復運動を行う。攪拌パドル４５は、実線矢印Ｂの方向に往復運動を行うことで、第１トナー室４２内にトナー供給ユニット１５から供給された新しい磁性トナー４９及び第１トナー室４２内に先にある磁性トナー４９（第１トナー室４２内に第２トナー室４３から仕切板４１の各孔４１ａ及びトナー流通路５１を通過してきた磁性トナー４９を含む）を攪拌すると共に、その攪拌された磁性トナー４９がトナー流通路５０を通過して第２トナー室４３へ搬送される。

スクリュー４６は、図２〜図４に示すように、現像ローラ４７と仕切板４１との間に備えられている。また、スクリュー４６は、樹脂から一括成形されたものであり、その回転軸４６ａの外周にスパイラル４６ｂ、回転軸４６ａの軸端の一方にギア４６ｃが設けられている。また、スパイラル４６ｂのピッチ（すなわち、スパイラル４６ｂの回転軸４６ａ一周分）は、スクリュー４６の長手方向の搬送能力を少なくして、スクリュー４６の周方向への磁性トナー４９の搬送能力を向上させるために、回転軸４６ａの周方向におけるスパイラル４６ｂの先端間の径に対して、ここでは３倍に設定されている。

そして、スクリュー４６は、モータ（図示省略）の駆動力がギア等（図示省略）を介して、ギア４６ｃに伝達されることで、図２に示す実線矢印Ｄの方向に回転する。スクリュー４６は、実線矢印Ｄの方向に回転することで、第１トナー室４２から第２トナー室４３内に供給された磁性トナー４９、ブレード４８によって現像ローラ４７から除去された磁性トナー４９、及び第２トナー室４３内に先にある磁性トナー４９を攪拌する。また、スクリュー４６は、その攪拌された磁性トナー４９をトナー流通路５１の方向に搬送し、更に第１トナー室４２へトナー流通路５１を通過させて搬送すると共に、第２トナー室４３内の磁性トナー４９を仕切板４１の各孔４１ａを通過させて第１トナー室４２に搬送する。

現像ローラ４７は、図１〜図４に示すように、その外周の一部が第２トナー室４３に露出し、ブラック現像器１３ｄが感光ドラム１０に対向する位置に回転された際に、感光ドラム１０と当接するべく、ブラック現像器１３ｄの筐体４４に備えられている。また、現像ローラ４７は、その外周部がアルミニウムからなり、現像ローラ４７の回転軸とその外周部との間に複数の磁石（図示省略）が備えられている。そして、現像ローラ４７は、現像工程において、モータ（図示省略）の駆動力がギア等（図示省略）を介して、現像ローラ４７のギア（図示省略）に伝達されることで、図２に示す実線矢印Ｅの方向に回転する。そして、現像ローラ４７に電源ユニット（図示省略）から所定の電位が印加されて、磁性トナー４９が現像ローラ４７の表面に付着し、更に現像ローラ４７が実線矢印Ｅの方向に回転することで、ブレード４８によって余分の磁性トナー４９が取り除かれる。そして、現像ローラ４７によって、その表面に所定の厚さで均一に付着した磁性トナー４９が感光ドラム１０上に形成された静電潜像に供給されて、トナー画像の現像が行われる。

次に、ブラック現像器１３ｄにおける磁性トナー４９の循環動作について説明する。ブラック現像器１３ｄでは、図１〜図３に示すように、トナー供給ユニット１５から第１トナー室４２に供給された新しい磁性トナー４９は、攪拌パドル４５によって、第１トナー室４２内に先にある磁性トナー４９（第１トナー室４２内に第２トナー室４３から仕切板４１の各孔４１ａ及びトナー流通路５１を通過してきた磁性トナー４９を含む）と攪拌される。そして、その攪拌された磁性トナー４９は、攪拌パドル４５によって、更に攪拌されながらトナー流通路５０を通過して第２トナー室４３へ搬送される。

第２トナー室４３に搬送された磁性トナー４９は、スクリュー４６によって、第２トナー室４３内に先にある磁性トナー４９（ブレード４８により現像ローラ４７から除去された磁性トナー４９を含む）と攪拌される。その攪拌された磁性トナー４９の一部は、スクリュー４６によって、攪拌されながらトナー流通路５１に向かって搬送され、トナー流通路５１を通過して第１トナー室４２に搬送される。また、その攪拌された磁性トナー４９の一部は、所定の電位の電圧が印加された現像ローラ４７に付着する。そして、現像ローラ４７が、実線矢印Ｅの方向に回転することで、ブレード４８によって現像ローラ４７に付着した磁性トナー４９にうち、余分の磁性トナー４９が取り除かれる。ブレード４８によって現像ローラ４７から取り除かれた磁性トナー４９は、仕切板４１に複数の孔４１ａが設けられているため、仕切板４１や筐体４４の内壁に押し付けられて固まりとなることはなく、スクリュー４６の外周方向への攪拌力及びブレード４８によって取り除かれたことによる実線矢印Ｃの方向への力を受けて、仕切板４１の各孔４１ａを通過して第１トナー室４２に搬送される。

図５は、モノクロ印刷時のブラック現像器１３ｄ内のトナーの滞留位置の一例を示す縦断面図である。上述のように、トナーは、スクリュー４６の外周方向への攪拌力及びブレード４８によって取り除かれたことによる実線矢印Ｃの方向への力を受けるが、仕切板４１の左側の攪拌パドル４５から所定距離以上離間した領域ＢＡにおいては、攪拌効果が充分では無いため、トナーの滞留が発生することがある。なお、ブラック現像器１３ｄ内に収容されるトナーが粉砕トナーである場合には、トナーの形状が異形であることに起因して、更にトナーの滞留が発生し易くなる。逆に、重合トナーである場合には、トナーの形状が略球形であることに起因して、トナーの滞留が発生し難くなる。本発明に係るプリンタ１は、領域ＢＡに滞留したトナーを排出するべく、トナー排出処理を行うものである。

図６は、ＣＰＵ６の機能構成の一例を示す構成図である。ＣＰＵ６は、機能的に、印字率算出部６１、平均値算出部６２、判定部６３、及び、排出処理実行部６４を備えている。ここでは、ＣＰＵ６が、ＲＯＭ等に予め格納されたプログラムを読み出して実行することにより、印字率算出部６１、平均値算出部６２、判定部６３、及び、排出処理実行部６４等の機能部として機能するものである。

また、ＲＡＭ、ＲＯＭ等に格納された各種データの内装着脱可能な記録媒体に格納され得るデータは、例えばハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、フレキシブルディスクドライブ、シリコンディスクドライブ、カセット媒体読み取り機等のドライバで読み取り可能にしてもよく、この場合、記録媒体は、例えばハードディスク、光ディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、半導体メモリ等である。

印字率算出部６１（印字率算出手段に相当する）は、モノクロのトナー画像を記録紙に形成する場合に、印字率Ｒを求めるものである。ここで、印字率Ｒは、例えば、次の（１）を用いて算出される。すなわち、印字率Ｒは、ブラックのトナーが付着される割合を示すものであって、印字率Ｒが小さい程、消費されるトナーが少ないため、ブラック現像器１３ｄ内のトナーの滞留（図５参照）が発生し易くなる。
（印字率Ｒ）＝（トナーが付着されるドットの個数）
／（全てドットの個数）×１００ （１）

平均値算出部６２（平均値算出手段に相当する）は、記録紙にモノクロ画像が所定枚数Ｎ０（ここでは、５０枚）以上連続して形成される場合に、所定枚数Ｎ０（ここでは、５０枚）毎の印字率Ｒの平均値である平均印字率ＡＶを算出するものである。すなわち、次の（２）式により、平均印字率ＡＶを算出するものである。
（平均印字率ＡＶ）＝ΣＲ／Ｎ０ （２）
ただし、ΣＲは、所定枚数Ｎ０の印字率Ｒの和である。

判定部６３（判定手段に相当する）は、平均印字率ＡＶに基づいてトナー排出処理を実行するか否かを判定するものである。具体的には、判定部６３は、平均値算出部６２によって求められた平均印字率ＡＶが、予め設定された所定値ＡＶ０（例えば、３％）以下である場合に、トナー排出処理を実行すると判定するものである。

排出処理実行部６４（排出処理実行手段に相当する）は、ブラック現像器１３ｄにより感光ドラム１０にブラックのトナー像を形成して排出するものである。また、排出処理実行部６４は、感光ドラム１０の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト１８の表面に転写させると共に、ベルトクリーニングユニット２３を介して、中間転写ベルト１８の表面に付着したトナーを排出するものである。

図７は、ＣＰＵ６によって実行されるプリンタ１のトナー排出動作の一例を示すフローチャートである。ここでは、モノクロの連続印刷枚数をカウントするカウンタのカウント値Ｎ及び平均印字率ＡＶが「０」に初期設定されているものとする。まず、印字率算出部６１によって、端末装置から取得された画像データがＲＡＭから読み出される（Ｓ１０１）。そして、印字率算出部６１によって、モノクロ印刷かカラー印刷かの判定が行われる（Ｓ１０３）。カラー印刷であると判定された場合（Ｓ１０３でＮＯ）には、カウント値Ｎが「０」にリセットされて（Ｓ１０５）、処理がステップＳ１０１に戻される。モノクロ印刷であると判定された場合（Ｓ１０３でＹＥＳ）には、印字率算出部６１によって、印字率Ｒが算出される（Ｓ１０７）。

そして、平均値算出部６２によって、カウント値Ｎが１だけインクリメントされ（Ｓ１０９）、カウント値Ｎが所定枚数Ｎ０（ここでは、５０枚）以上であるか否かの判定が行われる（Ｓ１１１）。カウント値Ｎが所定枚数Ｎ０未満である（Ｓ１１１でＮＯ）と判定された場合には、処理がステップＳ１０１に戻される。カウント値Ｎが所定枚数Ｎ０以上である（Ｓ１１１でＹＥＳ）と判定された場合には、次の（３）式を用いて、平均印字率ＡＶが更新される（Ｓ１１３）。
（平均印字率ＡＶ）＝｛（Ｎ−１）×ＡＶ＋Ｒ｝／Ｎ （３）

次いで、判定部６３によって、平均印字率ＡＶが予め設定された所定値ＡＶ０（ここでは、３％）以下であるか否かの判定が行われる（Ｓ１１５）。平均印字率ＡＶが所定値ＡＶ０超であると判定された場合（Ｓ１１５でＮＯ）には、処理がステップＳ１０１に戻される。平均印字率ＡＶが所定値ＡＶ０以下であると判定された場合（Ｓ１１５でＹＥＳ）には、排出処理実行部６４によって、トナー排出処理が実行され（Ｓ１１７）、処理が終了される。

図８は、図７に示すフローチャートのステップＳ１１７において実行されるトナー排出処理の詳細フローチャートである。なお、以下の処理は、全て排出処理実行部６４によって、実行されるものである。まず、現像ユニット１３のモータ等からなる駆動機構を介して、現像ユニット１３が所定回数（ここでは、１回転）だけ回転（＝ロータリ回転）される（Ｓ２０１）。そして、ブラック現像器１３ｄが感光ドラム１０に対向した状態で、露光ユニット１２を介して、感光ドラム１０に静電潜像が形成される（Ｓ２０３）。次いで、現像ユニット１３（ブラック現像器１３ｄ）を介して、感光ドラム１０にトナー像が形成される（Ｓ２０５）。次に、感光ドラム１０のトナー像が中間転写ベルト１８に転写される（Ｓ２０７）。そして、ベルトクリーニングユニット２３を介して、中間転写ベルト１８の表面に付着したトナーが排出され（Ｓ２０９）、処理がリターンされる。

このようにして、トナー排出処理を実行すると判定された場合に、現像ユニット１３を予め設定された所定回数（ここでは、１回）だけ回転（＝ロータリ回転）させた後に、トナー排出処理が実行されるため、ブラックの現像器１３ｄに収納されたトナーが現像ユニット１３の回転（＝ロータリ回転）により攪拌されるので、トナーの劣化の進行を抑制することができる。

また、平均印字率ＡＶに基づいてトナー排出処理を実行するか否かが判定されるため、更に適切なタイミングでトナー排出処理を実行することができる。

更に、平均印字率ＡＶが予め設定された所定値ＡＶ０（ここでは、３％）以下である場合に、トナー排出処理を実行すると判定されるため、トナー排出処理を実行するタイミングを簡単な処理で判定することができる。

加えて、ブラック現像器１３ｄにより感光ドラム１０にブラックのトナー像が形成されて排出されるため、所望する量のトナーを正確に排出することができる。

また、感光ドラム１０の表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト１８の表面に転写され、ベルトクリーニングユニット２３を介して、中間転写ベルト１８の表面に付着したトナーが排出されるため、簡単な構成で、トナーを排出することができる。

なお、本発明は、以下の形態にも適用可能である。
（Ａ）本実施形態では、判定部６３が、平均印字率ＡＶが所定値ＡＶ０以下であるか否かに基づいてトナー排出処理を実行するか否かを判定する場合について説明したが、記録紙にモノクロ画像が連続して形成された枚数であるカウント値Ｎに基づいてトナー排出処理を実行する否かを判定する形態でもよい。また、判定部６３が、印字率Ｒに基づいてトナー排出処理を実行するか否かを判定する形態でもよい。これらの場合には、処理が簡略化される。

（Ｂ）本実施形態では、判定部６３が、平均印字率ＡＶが所定値ＡＶ０（ここでは、３％）以下であるか否かに基づいてトナー排出処理を実行するか否かを判定する場合について説明したが、更に、所定値ＡＶ０を、記録紙にモノクロ画像が連続して形成された枚数であるカウント値Ｎの関数として設定する形態でもよい。すなわち、モノクロ画像が連続して形成された枚数であるカウント値Ｎが多い程、所定値ＡＶ０として大きな値に設定することにより、更に適切なタイミングでトナー排出処理を実行することができる。

（Ｃ）本実施形態では、判定部６３によってトナー排出処理を実行すると判定された場合に、排出処理実行部６４が、現像ユニット１３を１回転する場合について説明したが、排出処理実行部６４が、現像ユニット１３を２回転以上回転（＝ロータリ回転）する形態でもよい。この場合には、現像ユニット１３を回転（＝ロータリ回転）することによって、ブラック現像器１３ｄ内のトナーの滞留を解消する効果が大きくなる。また、排出処理実行部６４が、現像ユニット１３を回転駆動するモータ等の駆動機構に対して、現像ユニット１３を回転（＝ロータリ回転）する際の回転速度を加減速するべく指示する形態でもよい。この場合には、現像ユニット１３に対して加速度が与えられるため、更に、ブラック現像器１３ｄ内のトナーの滞留を解消する効果が大きくなる。

（Ｄ）本実施形態では、排出処理実行部６４が、感光ドラム１０の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト１８の表面に転写し、ベルトクリーニングユニット２３を介して、中間転写ベルト１８の表面に付着したトナーを排出する場合について説明したが、感光ドラム１０の表面に形成されたトナーを、ドラムクリーニングユニット１７を介排出する形態でもよい。この場合には、処理が簡略化される。

（Ｅ）本実施形態では、画像形成装置がプリンタ１である場合について説明したが、画像形成装置が、ブラックを含む２以上の所定数の色のトナーにそれぞれ対応する現像器を備えるロータリ方式の現像ユニットを介して、感光ドラムに潜像を形成して、カラー及びモノクロのトナー画像を記録紙に形成する画像形成装置であればよい。すなわち、画像形成装置が、ロータリ方式の現像ユニットを有する複写機、ファクシミリ、インターネットファクシミリ、及び、これらの機能及びプリント機能の内のいずれかの機能を有する複合機である形態でもよい。

は、本発明に係るプリンタの要部構造を示す縦断面図である。 は、ブラック現像器の構成の一例を示す縦断面図である。 は、図２に示すブラック現像器のＹＹ断面での縦断面図である。 は、ブラック現像器における要部構成部材の一例を示す展開図である。 は、モノクロ印刷時のブラック現像器内のトナーの滞留位置の一例を示す縦断面図である。 は、ＣＰＵの機能構成の一例を示す構成図である。 は、ＣＰＵによって実行されるプリンタのトナー排出動作の一例を示すフローチャートである。 は、図７に示すフローチャートのステップＳ１１７において実行されるトナー排出処理の詳細フローチャートである。

符号の説明

１ プリンタ
１１ 帯電ローラ
１２ 露光ユニット
１３ 現像ユニット
１３ａ シアン現像器
１３ｂ マゼンタ現像器
１３ｃ イエロー現像器
１３ｄ ブラック現像器
１６ 定着ユニット
１７ ドラムクリーニングユニット
１８ 中間転写ベルト
２３ ベルトクリーニングユニット
６ ＣＰＵ
６１ 印字率算出部
６２ 平均値算出部
６３ 判定部
６４ 排出処理実行部

Claims (8)

1. ブラックを含む２以上の所定数の色のトナーにそれぞれ対応する現像器を備えるロータリ方式の現像ユニットを介して、感光ドラムに潜像を形成して、カラー及びモノクロのトナー画像を記録紙に形成する画像形成装置であって、
   ブラックのトナーを所定量だけ排出する処理であるトナー排出処理を実行するか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により、トナー排出処理を実行すると判定された場合に、前記現像ユニットを予め設定された所定回数だけ回転させた後に、トナー排出処理を実行する排出処理実行手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記判定手段は、記録紙にモノクロ画像が所定枚数以上連続して形成される場合に、トナー排出処理を実行すると判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。
3. モノクロのトナー画像を記録紙に形成する場合に、印字率を求める印字率算出手段を備え、
   前記判定手段は、前記印字率に基づいてトナー排出処理を実行するか否かを判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。
4. モノクロのトナー画像を記録紙に形成する場合に、印字率を求める印字率算出手段と、
   記録紙にモノクロ画像が所定枚数以上連続して形成される場合に、前記所定枚数毎の印字率の平均値である平均印字率を算出する平均値算出手段と
   を備え、
   前記判定手段は、前記平均印字率に基づいてトナー排出処理を実行するか否かを判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。
5. 前記判定手段は、前記平均印字率が予め設定された所定値以下である場合に、トナー排出処理を実行すると判定することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記排出処理実行手段は、ブラックに対応する現像器により感光ドラムにブラックのトナー像を形成して排出することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記感光ドラムの表面に付着したトナーを削除して排出するドラムクリーニングユニットを備え、
   前記排出処理実行手段は、前記ドラムクリーニングユニットを介して、前記感光ドラムの表面に付着したトナーを排出することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記感光ドラムの表面に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトの表面に付着したトナーを削除して排出するベルトクリーニングユニットと
   を備え、
   前記排出処理実行手段は、前記感光ドラムの表面に形成されたトナー像を前記中間転写ベルトの表面に転写させると共に、前記ベルトクリーニングユニットを介して、前記中間転写ベルトの表面に付着したトナーを排出することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

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