(57)【要約】【課題】トナーリフレッシュ動作を効率よく行うことができ、本来の画像形成に寄与しない無駄なトナー消費量を極力抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】印刷が開始されると（Ｓ１）、画像ピクセル数のカウントを開始する（Ｓ２）。印字用紙の大きさから、印字密度を計算する（Ｓ３）。パッチセンサ２８で感光体ドラム１２上の付着量の出力電圧を求め（Ｓ４）、パッチセンサ３０で転写材２４上の付着量の出力電圧を求める（Ｓ５）。出力電圧の差分をとって転写効率を推定（算出）する（Ｓ６）。転写効率が所定の値を下回ったか否かを判断し（Ｓ７）。下回った場合には、トナーリフレッシュ動作を実行する（Ｓ８）。【選択図】図２
2014098852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体を一様に帯電させる帯電装置と、
帯電された前記像担持体に潜像を形成する潜像形成装置と、
前記像担持体に近接した状態で回転する現像剤担持体を備え、該現像剤担持体にて供給される現像剤により前記潜像を反転現像してトナー像とする現像装置と、
前記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給手段と、
を有する画像形成装置において、
前記像担持体上のトナー像が記録媒体に転写される割合である転写効率を求め、求められた転写効率が所定の転写効率を下回ったときに、前記トナー補給手段によりトナーを補給して前記現像装置内のトナーを入れ替えるトナーリフレッシュ動作を実行する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、
前記像担持体上のトナー像の付着量を検出する第１の付着量検出手段と、記録媒体に転写されたトナー像の付着量を検出する第２の付着量検出手段とを備え、
前記転写効率を、第１の付着量検出手段と第２の付着量検出手段との検出情報から求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記転写効率を、画像密度と印刷デューティとから予め転写効率が算出されたテーブルを用いて求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像形成装置において、
転写後に前記像担持体上に残ったトナーを除去するクリーニング手段と、該クリーニング手段により除去された廃トナーを排出するトナー排出手段とを備え、
前記トナー補給手段によるトナー補給量と、前記トナー排出手段による廃トナー量との関係から前記転写効率を求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記廃トナー量を、前記トナー排出手段の回転数に基づいて推定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の画像形成装置において、
前記トナー補給手段がトナーフィードローラを有し、前記トナー補給量を前記トナーフィードローラの回転数で推定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、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子写真方式の画像形成装置では、像担持体（感光体ドラム）上に画像データに応じた静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置によりトナー像として可視像化し、該トナー像を記録媒体に転写した後定着する画像形成動作が行われている。
転写後像担持体上に残留したトナーは、クリーニング手段により除去され、トナー排出手段により廃トナータンクに回収されてリサイクルされる。
【０００３】
特許文献１に記載されているように、粒径の小さいトナーは単位重量あたりの帯電量が高いため、現像ローラ表面に付着し、他のトナー粒子と現像ローラ間での摩擦帯電を阻害する。
その結果、現像ローラ上で均一な帯電がなされない状態でトナーが現像位置に搬送されて現像が行われると、画像濃度低下や画像カブリ等の画像欠陥が生じる。
このような現象は、特に印字率が低い場合に生じ易い。
トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いる場合においても上記と同様の問題が生じる。
すなわち、印字率が低くほとんど現像剤中のトナーを消費しない場合には、同じトナー粒子がキャリアとの間で何度も摩擦帯電される結果、トナーに保持される帯電量が高くなる。
小粒径のトナーはキャリアと強く電気的に引き合い、現像剤中に小粒径トナーが多くなる。
小粒径トナーの占める割合が多くなると、印刷濃度が低下したり、クリーニング不良等によるフィルミングが起きやすくなる。
【０００４】
このような不具合を防止するために、印字率が高いパターンを形成してトナーを強制的に消費させ、現像装置内のトナーの一部を入れ替える、いわゆる「トナーリフレッシュ動作」が行われている。
特許文献１には、像担持体上のトナー像が転写体と像担持体とのニップ部を通過する際に、トナーと同極性のバイアス電圧を転写体に印加して転写体側にトナーが付着するのを防止して像担持体上のトナーを回収する技術が開示されている。
この方法によれば、トナーリフレッシュ動作において記録媒体にトナー像を転写する必要はない。
【０００５】
上記トナーリフレッシュ動作は、例えば所定印字枚数ごとに定期的に行われるようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、従来においては所定印字枚数等の条件に基づいて定期的にトナーリフレッシュ動作を行っているが、トナーリフレッシュ動作が実際に必要でない場合も条件を満たした場合には実施するようにしている。
トナーリフレッシュ動作の回数が多すぎるとトナー消費量が増加し、却ってコスト高となっていた。
【０００７】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、トナーリフレッシュ動作を効率よく行うことができ、本来の画像形成に寄与しない無駄なトナー消費量を極力抑制できる画像形成装置の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、像担持体と、前記像担持体を一様に帯電させる帯電装置と、帯電された前記像担持体に潜像を形成する潜像形成装置と、前記像担持体に近接した状態で回転する現像剤担持体を備え、該現像剤担持体にて供給される現像剤により前記潜像を反転現像してトナー像とする現像装置と、前記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給手段と、を有する画像形成装置において、前記像担持体上のトナー像が記録媒体に転写される割合である転写効率を求め、求められた転写効率が所定の転写効率を下回ったときに、前記トナー補給手段によりトナーを補給して前記現像装置内のトナーを入れ替えるトナーリフレッシュ動作を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、所定の転写効率を基準にトナーリフレッシュ動作を行うか否かを判断するので、実際にトナーリフレッシュ動作が必要な場合にのみトナーリフレッシュ動作を行うことになる。
これにより、トナーリフレッシュ動作の回数が低減されるので無駄なトナー消費量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概要を示す要部構成図である。
【図２】本実施形態におけるトナーリフレッシュ動作の制御動作を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施形態におけるトナーリフレッシュ動作の制御動作を示すフローチャートである。
【図４】第３の実施形態におけるトナーリフレッシュ動作の制御動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１及び図２に第１の実施形態を示す。まず、図１に基づいて、本実施形態に係る画像形成装置の構成の概要を説明する。
画像形成装置１０は、像担持体としての光導電性を有する感光体ドラム１２を備えている。
感光体ドラム１２は時計回り方向に回転可能に支持されている。感光体ドラム１２の周りには、時計回り方向に順に、帯電装置１４、潜像形成装置としての露光装置１６、現像装置１８、転写手段２０、クリーニング手段２２が配置されている。
【００１２】
記録媒体としての転写材２４の搬送経路２６における転写部位の下流側には、第１の付着量検出手段としてのパッチセンサ２８と、第２の付着量検出手段としてのパッチセンサ３０が配置されている。
パッチセンサ２８は、感光体ドラム１２上のトナー付着量を検出するセンサであり、パッチセンサ３０は、転写材２４上のトナー付着量を検出するセンサである。
パッチセンサ３０のさらに下流側には、定着装置３２が配置されている。
【００１３】
現像装置１８は、現像ケーシング３４と、感光体ドラム１２に対向して近接する２本の現像剤担持体としての現像ローラ３６、３８と、搬送スクリュ４０、４２と、羽根車４４と、ガイド板４６と、キャッチアップローラ４８等を有している。
搬送スクリュ４０の上部には、トナー補給手段５０が設けられている。トナー補給手段５０は、ホッパ５２と、トナーフィードローラ５４とを有している。
現像ケーシング３４内の現像剤５６は、搬送スクリュ４０、４２と羽根車４４とによって、感光体ドラム１２と逆方向で時計回り方向に回転する上側の現像ローラ３６の下部まで運ばれる。
現像剤は、上側の現像ローラ３６を構成する不図示の固定された磁石の磁気吸引力により、スリーブ３６ａの表面に付着する。
付着した現像剤は、現像ローラ３６のスリーブ３６ａの回転方向に沿って移動し、規制部材５８により現像に寄与する現像剤付着量に規制される。
【００１４】
その後、現像剤は、感光体ドラム１２と現像ローラ３６、３８とが対向する現像領域に搬送され、感光体ドラム１２の回転方向と現像ローラ３６の回転方向とが逆向きとなる逆回転現像が行われる。
その後、現像剤は、ガイド板４６により再び現像ケーシング３４に戻される。
規制部材５８により漏れた現像剤は、現像領域において感光体ドラム１２と同方向で反時計回り方向に回転する下側の現像ローラ３８を構成する不図示の固定された磁石の磁気吸引力により、スリーブ３８ａの表面に付着する。
付着した現像剤は、スリーブ３８ａの回転方向に沿って移動し、規制部材５８により現像に寄与する現像剤付着量に規制される。
そして、現像領域で感光体ドラム１２の回転方向と現像ローラ３８の回転方向とが同方向となる同方向現像が行われる。
【００１５】
現像終了後、現像剤は再び現像ケーシング３４に戻される。
キャッチアップローラ４８は、飛散したキャリアを再び現像ローラ上に戻すためのローラである。
トナー補給手段５０から補給されたトナーは、現像ケーシング３４に存在する現像剤と混ざりながら、搬送スクリュ４０で搬送され、軸方向の所定部位で搬送スクリュ４２に受け渡される。
受け渡された現像剤は、現像ローラ３６、３８に供給されつつ搬送スクリュ４２で搬送され、軸方向の反対部位で搬送スクリュ４０に受け渡される。このようにして現像剤は現像ケーシング３４内を循環移動する。
【００１６】
感光体ドラム１２は、回転動作に伴い、帯電装置１４により所望の表面電位に均一（一様）に帯電される。
帯電された感光体ドラム１２は、露光装置１６により露光されることにより静電潜像を保持する。
感光体ドラム１２上に形成された静電潜像は現像装置１８により現像領域で反転現像され、トナー像として顕像化される。
【００１７】
このトナー像は、感光体ドラム１２の回転に伴い転写位置に運ばれ、転写手段２０の作用により転写材２４上へ転写される。
トナー像を保持した転写材２４は、例えば加熱ローラ３２ａと、加圧ローラ３２ｂとからなる定着装置３２に送られる。
定着装置３２の加熱加・圧作用により、トナー像は転写材２４に定着される。
【００１８】
一方、転写位置において転写材２４へ転写されずに、転写後に感光体ドラム１２上に残ってしまったトナーはクリーニング手段２２で除去される。
クリーニング手段２２は、ブラシローラ２２ａと、クリーニングブレード２２ｂと、トナー排出手段としてのリサイクルスクリュ２２ｃとを備えている。
感光体ドラム１２上から除去されたトナーは、リサイクルスクリュ２２ｃによりパス６１を通り、廃トナータンク６０に排出される。
【００１９】
上記構成の画像形成装置は、制御手段６２により制御される。
制御手段６２は、トナー補給量カウント部、リサイクルスクリュ回転制御部、転写効率演算部、パッチセンサ出力演算部、印刷ページカウンタ、ドラム回転数カウンタ、印字密度演算部、画像ピクセル数カウント部等を有している。
【００２０】
図２のフローチャートに基づいて、本実施形態におけるトナーリフレシュ動作に係る制御を説明する。
まず、印刷（画像形成）が開始されると（Ｓ１）、制御手段６２における画像ピクセル数カウント部が画像ピクセル数のカウントを開始する（Ｓ２）。
印字密度演算部は、印字用紙（転写材）の大きさから、印字密度（画像密度）を常に計算する（Ｓ３）。
ここでは、500ｐ（枚）毎に値が更新される平均印字密度とする。
【００２１】
次に、パッチセンサ２８で感光体ドラム１２上の付着量の出力電圧（検出情報）を求め（Ｓ４）、パッチセンサ３０で転写材２４上の付着量の出力電圧（検出情報）を求める（Ｓ５）。
パッチセンサ出力演算部は出力電圧の差分をとって、感光体ドラム１２上のトナー像が転写材上に転写される割合である転写効率を推定（算出）する（Ｓ６）。
この転写効率は所定の周期で計測する。
転写効率演算部は、転写効率が通常の値（所定の値）を下回ったか否かを判断する。ここでは、転写効率が８０％未満か否かを判断する（Ｓ７）。転写効率の８０％は、実験的に求められた値である。８０％以下として判断するようにしてもよい。
転写効率が８０％未満の場合には、トナーリフレッシュ動作を実行する（Ｓ８）。所定の値より大きいとき、すなわち８０％以上のときは、Ｓ２に戻る。
【００２２】
転写効率が低い状態は、換言すれば、トナーリフレッシュ動作が必要な状態である。
上記のように転写効率を監視し、所定の値（例えば８０％）未満の場合にトナーリフレッシュ動作を実行するようにすれば、トナーリフレッシュ動作が実際に必要なタイミングでトナーリフレッシュ動作を実施することとなる。
したがって、無駄なトナー消費を抑制することができる。
【００２３】
図３に基づいて第２の実施形態を説明する。
なお、上記実施形態で説明した構成の説明は省略し、トナーリフレシュ動作に係る制御のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
印刷開始されると（Ｓ１）、画像ピクセル数カウント部が画像ピクセル数のカウントを開始する（Ｓ２）。
印字密度演算部は、印字用紙（転写材）の大きさから、印字密度（画像密度）を計算する（Ｓ３）。
次にドラム回転数カウンタで感光体ドラム１２の回転数をカウントし（Ｓ４）、印刷ページカウンタによりページ数をカウントする（Ｓ５）。
【００２４】
転写効率演算部は、転写効率を算出する（Ｓ６）。
印刷ページ数/ドラム回転数＝印刷デューティを計算し、印字密度と印刷デューティとから、転写効率を求める。
制御手段６２の図示しないメモリには、予め実験により求められた、印字密度と印刷デューティとに対応する転写効率のテーブルである換算表（表１）が記憶されている。
【００２５】
【表１】
2014098852.tif 000003
【００２６】
転写効率演算部は、算出された印字密度と印刷デューティとに基づいて換算表から対応する転写効率を選択する。
選択により求められた転写効率が所定の値（ここでは８０％）を下回ったか否かを判断し（Ｓ７）、下回った場合にはトナーリフレッシュ動作を実行する（Ｓ８）。
例えば、印字密度が８で、印刷デューティが５０の場合には、表１から、転写効率は０．８９×１００＝８９％となり、トナーリフレッシュ動作は不要となる。
【００２７】
図４に基づいて第３の実施形態を説明する。
本実施形態では、トナー補給量と廃トナー量との関係から転写効率を求めることを特徴とする。
印刷開始されると（Ｓ１）、画像ピクセル数カウント部が画像ピクセル数のカウントを開始する（Ｓ２）。
印字密度演算部は、印字用紙（転写材）の大きさから、印字密度（画像密度）を計算する（Ｓ３）。
次に、トナー補給量カウント部は、トナー補給量のカウントを開始する（Ｓ４）。トナー補給量は、トナーフィードローラ５４の回転数により推定される。
【００２８】
リサイクルスクリュ回転制御部は、廃トナー量のカウントを開始する（Ｓ５）。廃トナー量は、リサイクルスクリュ２２ｃの回転数により推定される。
転写効率演算部は、下記の式より転写効率を求める（Ｓ６）。
転写効率＝（トナー補給量−廃トナー量）／トナー補給量
転写効率が所定の値（ここでは８０％）を下回ったか否かを判断し（Ｓ７）、下回った場合にはトナーリフレッシュ動作を実行する（Ｓ８）。
【００２９】
第３の実施形態におけるトナー補給量は、印刷総ピクセル数から求めてもよい。
また、上記各実施形態で求めた転写効率のうち最小値を閾値として、トナーリフレッシュ動作を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１２  像担持体としての感光体ドラム
１４  帯電装置
１６  潜像形成装置としての露光装置
１８  現像装置
２０  転写手段
２２  クリーニング手段
２２ｃ  トナー排出手段としてのリサイクルスクリュ
２４  記録媒体としての転写材
２８  第１の付着量検出手段としてのパッチセンサ
３０  第２の付着量検出手段としてのパッチセンサ
３６、３８  現像剤担持体としての現像ローラ
５０  トナー補給手段
５４  トナーフィードローラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】特開２００５−１３４７７６号公報
【図１】
2014098852.tif 000004
【図２】
2014098852.tif 000005
【図３】
2014098852.tif 000006
【図４】
2014098852.tif 000007