(57)【要約】【課題】効率的にトナー微粉の発生を抑制することができて、カブリ、トナー飛散を防止することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤担持体１４１に直流を重畳した交流電圧を印加し、その交流成分のピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を可変する制御手段２と、印字した画素をカウントする画素カウント手段２２と、現像剤担持体１４１の回転時間をカウントする現像剤担持体回転時間カウント手段２３とを設ける。所定印字枚数毎の画素カウント手段２２及び現像剤担持体回転時間カウント手段２３の一方又は両方からの情報に基づき、現像装置１４内のトナー微粉量を推定して、トナー微粉量が所定値を超える前にピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を高くして、現像剤１４２中のトナー微粉量を減少させる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤担持体に直流を重畳した交流電圧を印加し、その交流成分のピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を可変する制御手段を備えた画像形成装置において、現像装置内のトナー微粉量を推定して、前記ピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を可変制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
現像剤担持体に直流を重畳した交流電圧を印加し、その交流成分のピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を可変する制御手段と、印字した画素をカウントする画素カウント手段と、現像剤担持体の回転時間をカウントする現像剤担持体回転時間カウント手段と、を備えた画像形成装置において、所定印字枚数毎の前記画素カウント手段及び現像剤担持体回転時間カウント手段からの情報に基づき、現像装置内のトナー微粉量を推定して、前記ピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を可変制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記画素カウント手段又は前記現像剤担持体回転時間カウント手段の何れか一方のみを備えたことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザープリンタ、電子写真式複写機等の電子写真方式を採用した画像形成装置、特には、カブリ、トナー飛散等を防止して、画像品質を向上させた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式を採用した画像形成装置の現像方式としては、トナーとキャリア粒子とより構成される現像剤を使用する二成分現像方式と、磁性トナー又は非磁性トナーを使用する一成分現像方式とが知られている。何れの方式においても、用紙上に転写され、消費された量と略同量のトナーを、所定周期で現像装置内又は現像ローラ上に補給、搬送する手段を有している。
【０００３】
ここで、印字率が低い画像を印字する頻度が高い場合、又、小サイズの用紙に印字することが多いとか、１回の印字動作で１〜数枚の用紙に印字することが多い等の間欠度合が低い形態で印字する頻度が高い場合には、現像装置内又は現像ローラ上に存在するトナー中には、感光体に転移せず、用紙に転写されないで、現像装置内又は現像ローラ上に残存し続けるトナーが増加してくる。
かかる残存トナーは、現像装置内又は現像ローラ上において長期間に亘って攪拌、搬送され、過大なストレスを受けるために、粉砕されて微粉体化すると共に、過剰に摩擦されて高帯電化する。そして、二成分現像方式にあっては、補給されてきたトナーとキャリア粒子とが摩擦帯電するのを阻害し、一成分現像方式にあっては、高帯電化したトナー微粉が現像ローラ上に付着し、補給されてきたトナーと現像ローラとが摩擦帯電するのを阻害し、カブリ、トナー飛散を引き起こす原因となっていた。
【０００４】
上記のようなカブリ、トナー飛散を解決する方法として、感光体上の非印字領域に潜像を形成し、その潜像を現像することによって、現像ローラ上に存在するトナーを消費させ、トナー微粉の発生を抑制する方法が提案されている（特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０６−３３２３０１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記方法にあっては、現像ローラの起動、停止時又は用紙搬送間隔時といった非通常印字時においても、感光体上にトナーを転移させることになるため、それだけ余分にトナーが消費されることになる。よって、用紙上に付着するトナー量に比して、実際に消費されるトナー量の方が遥かに多く、すなわち、無駄に消費されるトナー量が多く、ランニングコストが高くなると共に、トナーカートリッジの交換回数も増えて、煩わしい交換作業が多くなる、という問題があった。
【０００７】
又、特に一成分現像方式に多く見られるのであるが、トナーリサイクルシステムを有していない画像形成装置にあっては、廃棄トナーボックスが通常よりも早期に満杯になり、廃棄トナーボックスの交換回数が増えて、やはり、煩わしい交換作業が多くなる、という問題があった。
【０００８】
さらに、画像形成装置本体に関しても、用紙に転写した後に感光体上に残存するトナー量は、通常の場合に感光体上に残存するトナー量に比して、極端に多くなるために、クリーニング装置の寿命が短期になったり、画像形成装置本体が汚染され易くなる、という問題もあった。
【０００９】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、無駄に消費されるトナー量を極力少なくして、ランニングコストを高くすることなく、トナーカートリッジ、廃棄トナーボックスの交換作業の回数を増やすことなく、又、クリーニング装置の寿命を短期化したり、画像形成装置本体を容易に汚染することもなく、効率的にトナー微粉の発生を抑制することができて、カブリ、トナー飛散を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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、現像剤担持体に直流を重畳した交流電圧を印加し、その交流成分のピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を可変する制御手段を備えた画像形成装置において、現像装置内のトナー微粉量を推定して、前記ピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を可変制御することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明は、又、現像剤担持体に直流を重畳した交流電圧を印加し、その交流成分のピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を可変する制御手段と、印字した画素をカウントする画素カウント手段と、現像剤担持体の回転時間をカウントする現像剤担持体回転時間カウント手段と、を備えた画像形成装置において、所定印字枚数毎の前記画素カウント手段及び現像剤担持体回転時間カウント手段からの情報に基づき、現像装置内のトナー微粉量を推定して、前記ピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を可変制御することを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、前記画像形成装置は、前記画素カウント手段又は前記現像剤担持体回転時間カウント手段の何れか一方のみを備えたものであってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像形成装置の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の概略構成図であり、図２は、図１の画像形成装置による現像バイアス電圧制御方法を示すフローチャートであり、図３は、現像剤中のトナー微粉量（重量％）とカブリレベルとの関係を示すグラフであり、図４は、現像バイアス電圧の交流成分のピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）と現像剤中のトナー微粉量（重量％）との関係を示すグラフである。
【００１４】
本発明の画像形成装置１は、図１に示すように、帯電装置１１、感光体１２、露光装置１３、現像ローラ１４１を具備し、現像剤１４２を収容した現像装置１４、現像バイアス電源１５、転写剥離装置１６、クリーニング装置１７、及び除電装置１８等から構成されている。
【００１５】
又、画像形成装置１は、印字した用紙の枚数をカウントする印字枚数カウント手段２１、印字した画素をカウントする画素カウント手段２２、現像ローラ１４１の回転時間をカウントする現像剤担持体回転時間カウント手段２３、及びこれらカウント手段からの情報に基づいて、現像装置１４内に収容されている現像剤１４２中のトナー微粉量を推定し、現像バイアス電圧の交流成分のピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を制御する現像バイアス電圧制御装置２を有している。
【００１６】
先ず、画像形成装置１において、種々のトナー微粉量を有する現像剤１４２を現像装置１４内に収容し、用紙に所定画像を印字して、その用紙上のカブリの程度を観察するとともに、反射率を測定した。ここにいうトナー微粉とは、粒径が５μｍ以下のトナー粒子をいう。
現像剤中のトナー微粉量（重量％）とカブリレベルとの関係は、図３に示す通りであった。ここで、カブリレベルとは、フォトボルト計によって測定した印字前と印字後の用紙上の反射率の差（％）を無次元化したものである。
通常、カブリレベルが２を超えると、カブリとして肉眼で認知されるため、図３からすれば、現像剤中のトナー微粉量（重量％）は、２５％以下にすることが望ましいことが理解できる。
【００１７】
次に、画像形成装置１において、所定現像バイアス電圧の交流成分のピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を現像ローラ１４１に印加し、所定枚数の用紙に所定画像を印字した後に、現像剤中のトナー微粉量（重量％）を測定した。ここで、ピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）は、交流成分の＋側のピーク電圧値と−側のピーク電圧値の各絶対値を加算した値である。
現像バイアス電圧の交流成分のピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）と現像剤中のトナー微粉量（重量％）との関係は、図４に示す通りであった。
図４から容易に、ピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）が高いほど、現像剤中のトナー微粉量（重量％）は、選択現象によって減少することが理解される。
【００１８】
以上の考察から、本発明では、印字率及び現像剤担持体回転時間によるトナー微粉量の増加を、予めデータとして制御装置２内に格納しておき、画素カウント手段２２及び現像剤担持体回転時間カウント手段２３の一方又は両方からの情報に基づき、現像剤１４２中のトナー微粉量を推定し、トナー微粉量が所定値を超えてカブリレベルが急激に高くなる前に、ピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を高くして、トナー微粉を感光体１２へと放出し、現像剤１４２中のトナー微粉量を減少させて、カブリ、トナー飛散の発生を抑制するようにした。
【００１９】
次に、本発明の実施例について、比較例と対比しながら説明する。
【００２０】
［比較例］
図１に示す画像形成装置１を使用し、帯電装置１１によって像担持体である感光体１２を帯電させ、感光体１２の表面電位を−７００Ｖに設定した。又、現像剤担持体である現像ローラ１４１に、直流成分を−５００Ｖ、交流成分の通常印字時のピーク間電圧を１．５ｋＶ、周波数を６ｋＨｚに設定した現像バイアス電圧を印加した。
尚、初期状態において、現像剤１４２中の５μｍ以下のトナー微粉量は１５％であった。
【００２１】
上記条件下において、用紙上の印字率を２％に設定し、印字動作毎に１枚の用紙に印字する形態として、２，０００枚印字した後に、用紙上のカブリレベル、現像剤１４２中のトナー微粉量を測定した。その結果を表１に示す。
又、通常の使用状態と想定される、用紙上の印字率を８％に設定し、印字動作毎に５枚の用紙に印字する形態として、２，０００枚印字した場合についても、表１に併せて示す。
【００２２】
【表１】
2005055468.tif 000003
【００２３】
表１から解かる通り、印字率を２％に設定し、印字動作毎に１枚の用紙に印字するようにした場合には、上述したように、現像剤中においてトナーの入れ替わりが少なく、現像ローラ１４１の回転時間も長くなるため、現像装置１４内でトナーは過剰なストレスを受けて、現像剤１４２中のトナー微粉量が増加し、結果としてカブリレベルが高くなっている。
一方、印字率を８％に設定し、印字動作毎に５枚の用紙に印字するようにした場合には、現像剤中においてトナーの入れ替わりが多く、現像ローラ１４１の回転時間も短くなるため、現像剤１４２中のトナー微粉量がそれほど増加せず、結果としてカブリレベルも低く留まっている。
【００２４】
［実施例］
上記比較例における結果を鑑みて、印字率を２％に設定し、印字動作毎に１枚の用紙に印字する場合について、本発明を適用した。
【００２５】
図１に示す画像形成装置１を使用し、印字率及び現像剤担持体回転時間によるトナー微粉量の増加を、予めデータとして制御装置２に格納しておき、画素カウント手段２２及び現像剤担持体回転時間カウント手段からの情報に基づき、現像剤１４２中のトナー微粉量を推定し、トナー微粉量が２５％を超える以前に、ピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を１．５ｋＶから２．０ｋＶに高くして、現像剤１４２中のトナー微粉量を減少させるようにした。ピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）の制御手順は図２に示す通りである。
尚、ピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を高くした時、トナー微粉は感光体１２上に転移、付着し、一部は用紙上に転写されることになるが、トナー微粉の粒径は小さく、カブリとして認識され難いため、特に問題は生じない。
【００２６】
上記の如くピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）を可変制御して、２，０００枚印字した後に、用紙上のカブリレベル、現像剤１４２中のトナー微粉量を測定した結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
2005055468.tif 000004
【００２８】
表２から解かる通り、印字率を２％に設定し、印字動作毎に１枚の用紙に印字した場合であっても、本発明によれば、２，０００枚印字した後もカブリレベルは２以下に低く留まっている。又、画像形成装置本体内において、トナー飛散もあまり見られなかった。
【００２９】
尚、ピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）の可変制御を効率的に実行するためには、所定枚数印字する毎に、例えば、１００枚印字する毎に、画素カウント手段２２又は現像剤担持体回転時間カウント手段２３から情報を取得するのが好ましい。
又、画素カウント手段２２、現像剤担持体回転時間カウント手段２３の一方のみを採用してもよく、双方ともに採用してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の画像形成装置によれば、印字率が低い画像を印字する頻度が高い場合、間欠度合が低い形態で印字する頻度が高い場合にあっても、効率的に現像剤中におけるトナー微粉の発生を抑制することができ、カブリ、トナー飛散を防止することができる。
【００３１】
又、感光体上の非印字領域に形成した潜像を現像する方法に比して、無駄に消費されるトナー量は少ないから、ランニングコストが高くなることはなく、又、トナーカートリッジ、廃棄トナーボックスの交換作業の回数も増えることはないから、煩わしい交換作業を頻繁に行う必要もない。
【００３２】
さらに、用紙に転写した後に感光体上に残存するトナー量は少ないから、クリーニング装置の寿命が短期になったり、画像形成装置本体が汚染され易くなる、という問題も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置による現像バイアス電圧制御方法を示すフローチャートである。
【図３】現像剤中のトナー微粉量（重量％）とカブリレベルとの関係を示すグラフである。
【図４】現像バイアス電圧の交流成分のピーク間電圧（Ｖｐ−ｐ）と現像剤中のトナー微粉量（重量％）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１      画像形成装置
１１    帯電装置
１２    感光体
１３    露光装置
１４    現像装置
１４１  現像ローラ
１４２  現像剤
１５    現像バイアス電源
１６    転写剥離装置
１７    クリーニング装置
１８    除電装置
２      制御装置
２１    印字枚数カウント手段
２２    画素カウント手段
２３    現像剤担持体回転時間カウント手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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