(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に対向配置されトナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体を有し、像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、
印刷画像の印字率に基づいて前記トナー担持体からのトナー吐出量を制御する制御手段と、を備え、
非画像形成時に前記トナー担持体側から前記像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、
前記リフレッシュ工程中に前記像担持体上に形成されるトナー吐出パターンの帯電状態を検知する検知手段として、トナー吐出パターンの層厚を検知するトナー層厚測定手段と、トナー吐出パターンの電位を測定する表面電位センサとで構成されるトナー電荷量測定手段が設けられており、
前記制御手段は、前記トナー電荷量測定手段により測定されたトナー電荷量が所定値以上である場合は、次回のリフレッシュ工程において、印字率に基づいて算出されたトナー吐出量よりも多くの量のトナーを吐出するトナー吐出パターンを形成し、前記トナー電荷量測定手段により測定されたトナー電荷量が所定値以下である場合は、次回のリフレッシュ工程において、印字率に基づいて算出されたトナー吐出量よりも少ない量のトナーを吐出するトナー吐出パターンを形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体に対向配置されトナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体を有し、像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、
印刷画像の印字率に基づいて前記トナー担持体からのトナー吐出量を制御する制御手段と、を備え、
非画像形成時に前記トナー担持体側から前記像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、
前記リフレッシュ工程中に前記像担持体上に形成されるトナー吐出パターンの帯電状態を検知する検知手段として、トナー吐出パターンの層厚を検知するトナー層厚測定手段と、トナー吐出パターンの電位を測定する表面電位センサとで構成されるトナー電荷量測定手段が設けられており、
前記制御手段は、前記トナー電荷量測定手段により測定されたトナー電荷量が所定値以上である場合は、次回のリフレッシュ工程において、前記トナー担持体に印加される交流バイアスのＤｕｔｙ比を所定値よりも低く設定するとともに、或いは前記Ｄｕｔｙ比の設定に代えて、前記交流バイアスの周波数を所定値よりも高く設定してトナー吐出パターンを形成し、前記トナー電荷量測定手段により測定されたトナー電荷量が所定値以下である場合は、次回のリフレッシュ工程において、前記Ｄｕｔｙ比を所定値よりも高く設定するとともに、或いは前記Ｄｕｔｙ比の設定に代えて、前記周波数を所定値よりも低く設定してトナー吐出パターンを形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記トナー電荷量測定手段により測定されたトナー電荷量に応じて次回のリフレッシュ工程におけるトナー吐出パターンの印字長さを制御する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４】
前記トナー電荷量測定手段は、トナー吐出パターンとは別に形成された検知用パターンの帯電状態を検知することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記表面電位センサは、基準トナー像表面電位を測定する第１表面電位センサと、トナー吐出前の基準潜像電位を測定する第２表面電位センサとで構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか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、感光体ドラム及び現像装置を用いた画像形成装置に関し、特に非画像形成時において現像ローラ上のトナーをリフレッシュするリフレッシュ工程を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置では、画像形成を繰り返し行う際に、特に画像上の印字率（画像形成可能な面積（用紙面積）に対する印字される面積の割合をいう。以下同じ。）が低い場合に、トナー担持体（現像ローラ）から静電潜像担持体（感光体ドラム）に飛翔して現像に用いられるトナーが少ないために現像装置内のトナー粒子の入れ替わりが少なく、トナーが過剰に帯電し、画像濃度低下やカブリが発生することがある。特に、カラー機のように複数個の現像装置を備えた画像形成装置においては、写真やグラフィック画像のように高い印字率の画像から文字やロゴマークのみのような低い印字率の画像まで対応する必要があり、現像装置毎の印字率のばらつきも大きくなる。
【０００３】
このような場合には、ベタ等の原稿印字率が高いパターンを印刷することにより現像ローラから感光体ドラム側に多量のトナーを飛翔させ、該トナーを記録媒体に転写させてトナーを消費することにより緩和することが可能ではあるが、長期にわたりベタパターンを印刷しないで放置した場合には、トナーの消費が行われないまま現像ローラ表面にトナー粒子がチャージアップ等の影響により固着されてしまい、回復しないこともある。
【０００４】
そのため、従来からトナーの表面形状、材料または外添剤の適正化などにより、トナーの帯電制御能力が安定するように改良されてきてはいるが、トナーの帯電が過剰となり上述のような現象が生じるのを確実に防止するまでには至っていないのが現状である。
【０００５】
上記のような課題を解決するために、現像ローラ上のトナーを強制排出する方法が種々提案されており、例えば特許文献１には、現像ローラに対して非画像形成時に直流バイアスに交流バイアスを重畳して印加することにより、現像ローラ上のトナーを強制消費する一成分現像式の画像形成装置が開示されている。また、特許文献２には、現像装置の単位駆動時間当たりの画像面積率（平均印字率）を算出し、画像面積率に応じてトナーの強制消費量を変更するようにした画像形成装置が提案されている。
【０００６】
また、特許文献３には、トナーの電荷量を基準トナー像の表面電位から算出し、複数の基準値と比較することにより二成分現像剤の攪拌時間あるいは攪拌速度を制御してトナーの強制消費を行わせる画像形成装置が開示されている。また、特許文献４には、強制消費動作の実行時には、現像剤担持体の回転速度を通常の画像形成時よりも遅くした画像形成装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２０６７７０号公報
【特許文献２】特開２００３−７６０７９号公報
【特許文献３】特開平６−１８６８５６号公報
【特許文献４】特開２００５−４３７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
画像濃度低下やカブリの発生する度合いは現像ローラ上のトナーの帯電状態によって変化するため、画像濃度低下やカブリを効果的に抑制するためには強制排出するトナー量や強制排出時のバイアス値等の現像条件もそれに合わせて最適化する必要がある。しかしながら、上記の特許文献１、２には、トナーを強制排出するタイミングに関しては印刷枚数に応じて定期的に行う方法、或いは印字率に応じて行う方法等が記載されているものの、現像条件を最適化する方法については何ら記載されていなかった。
【０００８】
また、特許文献３には、トナー電荷量の減少、あるいは増加の抑制方法の一例としてトナーの強制消費が記載されているものの、トナーの帯電状態に応じた強制消費条件の具体的な設定方法については何ら記載されていなかった。また、特許文献４においてもトナーの帯電状態に応じて現像剤担持体の回転速度を最適化するものではなかった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、現像ローラ上のトナーを強制排出するリフレッシュ工程における現像条件を最適化することにより、リフレッシュ工程を有効に機能させる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、像担持体に対向配置されトナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体を有し、像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、印刷画像の印字率に基づいて前記トナー担持体からのトナー吐出量を制御する制御手段と、を備え、非画像形成時に前記トナー担持体側から前記像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、前記リフレッシュ工程中に前記像担持体上に形成されるトナー吐出パターンの帯電状態を検知する検知手段が設けられており、前記制御手段は、前記検知手段の検知結果に応じて次回のリフレッシュ工程におけるトナー吐出パターンの形成条件を制御することを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記検知手段は、トナー吐出パターンの層厚を検知するトナー層厚測定手段であることを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記検知手段は、前記トナー層厚測定手段と、トナー吐出パターンの電位を測定する表面電位センサとで構成されるトナー電荷量測定手段であることを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記表面電位センサは、基準トナー像表面電位を測定する第１表面電位センサと、トナー吐出前の基準潜像電位を測定する第２表面電位センサとで構成されることを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、前記検知手段の検知結果に応じて次回のリフレッシュ工程におけるトナー吐出パターンの印字長さを制御することを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、前記検知手段の検知結果に応じて次回のリフレッシュ工程におけるトナー吐出パターン形成時の現像バイアスのＤｕｔｙ比と周波数の少なくとも一方を制御することを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記検知手段は、トナー吐出パターンとは別に形成された検知用パターンの帯電状態を検知することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１の構成によれば、リフレッシュ工程において吐出されたトナー吐出パターンの帯電状態を検知し、検知結果を次回のパターン形成条件に反映させることにより、トナーの帯電状態に応じた最適な吐出条件を設定できるため、現像剤担持体のリフレッシュ効果を高めて画像濃度低下やカブリ等の画像不良を効果的に抑制することができる。
【００１８】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、検知手段としてトナー吐出パターンの層厚を検知するトナー層厚測定手段を設けることにより、トナーの帯電量が増加した時はトナー層厚が薄くなり、トナーの帯電量が減少した時はトナー層厚が厚くなるという関係を用いてトナーの帯電状態が容易に検知可能となる。
【００１９】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の画像形成装置において、トナー層厚測定手段にトナー吐出パターンの電位を測定する表面電位センサを加えたトナー電荷量測定手段を設けることにより、トナー電荷量を直接測定可能となるため、トナーの帯電状態をより高精度に検知可能となる。
【００２０】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第３の構成の画像形成装置において、表面電位センサを、基準トナー像表面電位を測定する第１表面電位センサと、トナー吐出前の基準潜像電位を測定する第２表面電位センサとで構成することにより、基準トナー像表面電位と基準潜像電位との差を用いて像担持体の特性を差し引いた正確なトナー層の電位を求めることができる。
【００２１】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成の画像形成装置において、トナー吐出パターンの帯電状態に応じて次回のリフレッシュ工程におけるトナー吐出パターンの印字長さを制御することにより、トナーの帯電量が増加した時はリフレッシュ時の吐出量を多くしてチャージアップした微粉トナーを除去することができ、トナーの帯電量が低い場合は不必要な吐出を減らすことができる。
【００２２】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成の画像形成装置において、トナー吐出パターンの帯電状態に応じて次回のリフレッシュ工程におけるトナー吐出パターン形成時の現像バイアスのＤｕｔｙ比と周波数の少なくとも一方を制御することにより、トナーの帯電量が増加した時はトナーと同極性側のピーク電位を高く、且つ現像時間を短くしてチャージアップした微粉トナーを効率的に飛翔させ、トナーの帯電量が低い場合はトナーと同極性側のピーク電位を低く、且つ現像時間を長くして低帯電で静電付着力の弱い大粒径トナーを優先的に感光体ドラム側へ吐出することができる。
【００２３】
また、本発明の第７の構成によれば、上記第６の構成の画像形成装置において、帯電状態を検知する検知用パターンをトナー吐出パターンとは別に形成することにより、直前に検知されたトナー電荷量に関係なく常に現像バイアスを一定にして検知用パターンを形成できるため、トナー吐出パターンの帯電状態を直接検知する場合に比べてトナーの帯電状態の変化を精度良く検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の画像形成装置の概略構成図である。画像形成装置（ここではカラープリンタ）１００では、コピー動作を行う場合、装置本体内において、図中の反時計回りに回転する感光体ドラム１が帯電ユニット２により一様に帯電される。そして、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（図示せず）に入力された原稿画像データに基づいて露光ユニット３から感光体ドラム１上にレーザビームが照射され、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。
【００２５】
感光体ドラム１は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電ユニット２により表面を帯電させるようになっている。そして、露光ユニット３からのレーザビームを受けた表面に帯電を減衰させた静電潜像を形成する。感光層を形成する感光材料としては、アモルファスシリコン感光体や有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられる。感光層として正ＯＰＣを用いた場合、オゾン等の発生が少なく帯電が安定しており、特に単層構造の正ＯＰＣは長期間使用して膜厚が変化した場合においても感光特性に変化が少なく、画質も安定するため長寿命のシステムには好適に用いられる。
【００２６】
トナーを感光体ドラム１上に供給するロータリー式の現像ユニット４は、現像装置とトナー容器が一体化されたカートリッジ式のイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色の現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを備えており、現像装置４ａ〜４ｄを感光体ドラム１に対向する位置に順次回転移動させることにより、感光体ドラム１上の静電潜像にトナーが付着されて各色のトナー像が形成される。現像カートリッジ４ａ〜４ｄへのトナー補給（トナーインストール）はトナーカートリッジ５から補給パイプ５ａを介して行われる。
【００２７】
トナー像が転写される中間転写ベルト６は、中間転写ローラ７ａ、７ｂ、ベルト駆動ローラ９及び従動ローラ１０に掛け渡され、感光体ドラム１に当接しながら図示しない駆動手段により図中の時計回りに回転する。中間転写ベルト６には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。
【００２８】
ユーザにより画像形成開始が入力されると、所定のタイミングにより感光体ドラム１上にイエローのトナー像の形成を行う。そして、負極性の転写バイアス（正帯電トナーを用いる場合）が印加された中間転写ローラ７ａ、７ｂにより感光体ドラム１上のイエローのトナー像が中間転写ベルト６上に転写される（一次転写）。その後、感光体ドラム１の表面に残留したトナーがクリーニングローラ８ａ及びクリーニングブレード８ｂにより除去され、現像ユニット４は所定量（ここでは９０°）回転して、上記と同様に今度はマゼンタのトナー像が感光体ドラム１上に形成され、中間転写ベルト６上に転写される。
【００２９】
以下、上述と同様の方法により、感光体ドラム１からシアン及びブラックのトナー像が中間転写ベルト６上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。中間転写ベルト６にはベルト駆動ローラ９と対向する位置に転写ローラ１４が圧接されており、転写ローラ１４の下流側には中間転写ベルト６表面の残留トナーを除去するベルトクリーニングブレード１５が配置されている。
【００３０】
上記のようにトナー像が形成された中間転写ベルト６に向けて、用紙Ｐが給紙機構１１から給紙ローラ１２及びレジストローラ対１３を経由して搬送され、中間転写ベルト６の表面に順次形成されたフルカラーのトナー像が、負極性の転写バイアスが印加された転写ローラ１４により用紙Ｐに一度に転写される（二次転写）。そして、トナー像が転写された用紙は定着装置１６に搬送されてトナー像が定着される。定着装置１６を通過した用紙Ｐは、用紙搬送路１７及び排出ローラ対１８を介して排出トレイ１９に排出される。
【００３１】
また、感光体ドラム１と現像ユニット４との対向位置に対し、感光体ドラム１の回転方向下流側近傍には第１表面電位センサ４０が配置され、感光体ドラム１の回転方向上流側近傍には第２表面電位センサ４１が配置されている。第１表面電位センサ４０は現像装置４ａ〜４ｄにより感光体ドラム１上に形成されたトナー像の表面電位を測定するものであり、第２表面電位センサ４１は露光ユニット３からの露光によって感光体ドラム１上に形成された静電潜像の表面電位を測定するものである。
【００３２】
さらに、中間転写ベルト６を挟んで従動ローラ１０と対向する位置には画像濃度センサ４３が配置されている。画像濃度センサ４３としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサが用いられる。中間転写ベルト６上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト６上に形成された各基準画像に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、及びベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。
【００３３】
トナーの付着量が多い場合には、ベルト表面からの反射光がトナーによって遮光されるので、受光素子の受光量が減少する。一方、トナーの付着量が少ない場合には、逆にベルト表面からの反射光が多くなる結果、受光素子の受光量が増大する。従って、受光した反射光量に基づく受光信号の出力値により各色の基準画像の濃度を検知し、予め定められた基準濃度と比較して現像バイアスの特性値などを調整することにより、各色について濃度補正が行われる。
【００３４】
図２は、本発明の画像形成装置に搭載される現像装置の側面断面図である。なお、以下の説明では、図１の感光体ドラム１と相対する現像装置４ａの構成及び動作について説明するが、現像装置４ｂ〜４ｄの構成及び動作については基本的に同様であるので説明は省略する。
【００３５】
図２に示すように、現像装置４ａは、樹脂製の現像容器２０内に、トナーが収納されるトナー攪拌部２１と、トナー攪拌部２１からトナーが供給されるトナー供給部２２とが設けられており、トナー攪拌部２１及びトナー供給部２２は境界壁２３によって仕切られている。境界壁２３には第１開口部２８及び第２開口部２９が形成され、第２開口部２９は第１開口部２８よりも図中上側に位置付けられている。
【００３６】
トナー攪拌部２１内には、回転軸にＰＥＴフィルムなどの攪拌羽根を貼り付けた撹拌パドル２４が図２において反時計回りに回転可能に軸支されている。トナー供給部２２内には、潜像を担持する感光体ドラム１（図１参照）と対面し、その潜像を現像するための現像ローラ２５、現像ローラ２５にトナーを供給するための供給ローラ２６、現像ローラ２５上のトナー層厚を規制すると共にトナーを帯電させる金属製の規制部材２７等が設けられている。
【００３７】
現像ローラ２５上のトナー層は規制部材（例えば、厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ箔で、規制圧＝２５Ｎ／ｍに設定される）２７によって層厚規制されるとともに摩擦帯電されて、感光体ドラム１上の静電潜像の現像に用いられる。規制部材２７と反対側の現像ローラ２５と現像容器２０との隙間にはシール部材３０（例えば、導電性の高分子量ＰＥフィルムを用いて、均一に現像ローラ２５に接触するようにウレタンスポンジでバックアップされている）が配設され、このシール部材３０によってトナー漏れを防止している。
【００３８】
さらに、現像ローラ２５及び供給ローラ２６は、図２において時計回りに回転するため、第２開口部２９は第１開口部２８よりも供給ローラ２６の回転方向下流側に形成され、第２開口部２９は供給ローラ２６の上端よりも上側に位置している。そして、第１開口部２８は攪拌パドル２４の回転軸よりも下側に位置付けられている。
【００３９】
現像装置４ａによる現像プロセスについて説明すると、トナー攪拌部２１内のトナーは、攪拌パドル２４の回転により第１開口部２８を通過してトナー供給部２２へ送られる。トナー供給部２２側へ送られたトナーは供給ローラ２６により現像ローラ２５へ運ばれ、規制部材２７で薄層規制されて現像ニップ部へと搬送され、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する。現像に用いられず現像ローラ２５上に残ったトナーはシール部材３０を通過後、供給ローラ２６により引き剥がされてトナー供給部２２内に戻される。
【００４０】
供給ローラ２６にて搬送されたトナーのうち、規制部材２７で規制された過剰なトナーは第１開口部２８から供給（充填）される新たなトナーと共にトナー供給部２２内で滞留するが、トナー供給部２２内のトナー量が多くなると余分なトナーが第２開口部２９を通過してトナー供給部２２側からトナー攪拌部２１に戻され、トナー供給部２２の内圧が低減される。
【００４１】
次に、本発明の画像形成装置の制御経路について説明する。図３は、本発明の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
【００４２】
制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンタ９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。
【００４３】
ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、第１及び第２表面電位センサ４０、４１或いは画像濃度センサ４３の測定データ等の、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＯＭ９２（或いはＲＡＭ９３）には、リフレッシュ工程の実行の要否を判断する印刷枚数及びリフレッシュ工程の要否を判断する際に用いられる基準印字率の他、トナー吐出パターンの印字長さを計算するための現像ローラ２５及び供給ローラ２６の外周長や感光体ドラム１に対する線速比データ等も格納されている。カウンタ９５は、印刷枚数を積算してカウントする。なお、カウンタ９５を別途設けなくても、例えばＲＡＭ９３でその回数を記憶するようにしてもよい。
【００４４】
また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、感光体ドラム１、露光ユニット３、現像ユニット４（現像装置４ａ〜４ｄ）、給紙機構１０、定着装置１６、第１及び第２表面電位センサ４０、４１、画像濃度センサ４３、画像入力部４５、操作部５０等が挙げられる。
【００４５】
画像入力部４５は、画像形成装置１００が図１に示すようなプリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部であり、画像形成装置１００が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部である。画像入力部４５より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。
【００４６】
操作部５０には、液晶表示部５１、各種の状態を示すＬＥＤ５２、テンキー５３が設けられており、ユーザは操作部５０を操作して指示を入力することで、画像形成装置１００の各種の設定をし、画像形成等の各種機能を実行させる。液晶表示部５１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したり、タッチパネルとして、両面印刷や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定など各種設定を行えるようになっている。テンキー５３は、印刷部数の設定や、画像形成装置１００がＦＡＸ機能も有する場合に相手方のＦＡＸ番号を入力等するためのものである。
【００４７】
その他、操作部５０には、画像形成を開始するようにユーザが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。
【００４８】
本発明の画像形成装置は、記録媒体への非転写時、例えば、画像形成装置を電源オフ状態やスリープ（省電力）モードからコピー開始状態まで立ち上げる際、或いは所定枚数の印刷が行われた時に、現像装置４ａ〜４ｄ内の現像ローラ２５上のトナーを感光体ドラム１側に吐出するリフレッシュ工程を実行可能に構成されている。
【００４９】
実際のトナー吐出パターンを図４に示す。トナー吐出パターンＴは、現像ローラ４ａ（図２参照）の現像領域の幅Ｈと、画像１枚当りのトナー吐出量に印刷枚数を乗じて求められるトナー吐出長（ドラム周方向の印字長さ）Ｌとを２辺とする矩形状である。なお、ドラム表面への用紙の付着を防止する分離爪（図示せず）が感光体ドラム１の長手方向の複数箇所に設けられている場合、分離爪にトナーが付着しないように、トナー吐出パターンＴの分離爪に対峙する部分に白抜き部が設けられる。
【００５０】
トナー吐出パターンＴの印字長さＬの算出方法について説明する。リフレッシュ工程を実行する印刷枚数をＡとすると、制御部９０は、一時記憶部９４内のデジタル信号に基づいて画像毎の印字率ｂｎを算出し、さらに印字率ｂｎを積算した積算印字率Σｂｎを算出する。
【００５１】
そして、積算印字率Σｂｎをカウンタ９５でカウントされた印刷枚数Ａで除して印刷枚数Ａ当たりの平均印字率Ｂ（％）を算出する。この平均印字率Ｂと基準印字率（リフレッシュが必要となる印字率の閾値）Ｃ（％）との印字率差Ｃ−Ｂが画像１枚当たりの必要吐出量（消費不足分）となるため、これに印刷枚数Ａを乗じた（Ｃ−Ｂ）×Ａ（％）がリフレッシュ工程実行時のトナー吐出量となる。なお、印刷枚数Ａや基準印字率Ｃ（％）はユーザの使用状況や各色のトナーの特性等に応じて適宜設定することができる。
【００５２】
トナー吐出パターンＴの印字長さＬは、印字率算出の基準（１００％）となる画像サイズの周方向長さをＬ０とすると、Ｌ＝Ｌ０×（Ｃ−Ｂ）×Ａ／１００により算出される。
【００５３】
例えば、印刷枚数Ａを１０枚、基準印字率Ｃを５％とすると、平均印字率Ｂが２％であったときは、（５−２＝３）％×１０枚分のトナー吐出パターンＴを印字する。これは、Ａ４サイズ画像（幅２１０ｍｍ×周方向長さ２９７ｍｍ）を印字率算出の基準（１００％）としたとき、Ｌ＝２９７（＝Ｌ０）×（５−２）×１０／１００＝８９．１ｍｍとなり、Ｌ＝８９．１ｍｍのトナー吐出パターンＴに相当する。感光体ドラム１の回転速度を１５０ｍｍ／秒とすると、８９．１／１５０＝０．５９４秒間トナーを吐出すれば良い。以上のようにして各現像装置４ａ〜４ｄについてトナー吐出パターンＴの印字長さＬを算出し、リフレッシュ工程を実行する。
【００５４】
本発明では、リフレッシュ工程において吐出されたトナー吐出パターンＴの帯電状態を検知し、検知結果を次回のパターン形成条件に反映させることにより、従来に比べて画像濃度低下やカブリ等の画像不良を効果的に抑制できることを見いだした。次に、必要に応じて図１〜図４を参照しながら、本発明におけるトナー吐出パターンＴの状態の測定方法、及びトナー吐出パターンＴの形成条件の制御方法について詳細に説明する。
【００５５】
まず、第１の制御例におけるトナー吐出パターンＴの状態の測定方法について述べる。本制御例では、リフレッシュ工程において図４のようなトナー吐出パターンＴを印字したときに、同時に第１表面電位センサ４０にてトナー層電位を測定する。また、感光体ドラム１の特性を差し引くために、第２表面電位センサ４１によりトナー吐出前の基準潜像電位を測定しておく。
【００５６】
さらに、画像濃度センサ４３を用いて中間転写ベルト６上に転写されたトナー吐出パターンＴのトナー層厚を測定する。ここでトナー層の電位をＶｔ、第１表面電位センサ４０の測定により測定された基準トナー像表面電位をＶｓ１、第２表面電位センサ４１により測定された基準潜像電位をＶｓ２とすると、以下の式（１）の関係が成り立つ。
Ｖt＝Ｖｓ１−Ｖｓ２          ・・・・    （１）
次にトナー電荷量をρ（Ｑ／ｍ）、トナー層厚をｔとすると、以下の式（２）の関係が成り立つ。
Ｖｔ∝１／２ρｔ2            ・・・・    （２）
そして、上記の式（１）、（２）より、以下の式（３）が導かれる。
Ｖｓ１∝１／２ρｔ2＋Ｖｓ２  ・・・・    （３）
【００５７】
いま、前述の説明でＶｓ２は一定値として省略でき、トナー層厚ｔの２乗とトナー電荷量ρ（Ｑ／ｍ）の積は、第１表面電位センサ４０で測定される基準トナー像表面電位Ｖｓ１に対し比例関係にあり、これにより一様に決まると判断できる。また、トナー層厚ｔは測定可能であるので、トナー電荷量ρ（Ｑ／ｍ）も決定可能である。
【００５８】
次に、図５のフローチャートに沿って第１の実施例におけるパターン形成条件の制御方法について説明する。本制御例では、リフレッシュ工程におけるトナー吐出パターンＴの印字長さＬをトナー電荷量に応じて変更することにより、トナーの特性を安定化させるものである。なお、ここでは現像装置４ａ〜４ｄの１つについてリフレッシュ工程が実行される手順を説明するが、他の３つの現像装置についても同様の手順で実行される。
【００５９】
先ず、ユーザによる操作パネル５０或いはパソコン等の操作により画像形成処理が開始されると、カウンタ９５により印刷枚数ｎがカウントされる（ステップＳ１）。制御部９０は、一時記憶部９４内のデジタル信号に基づいて画像毎の印字率ｂｎを算出し、さらに印字率ｂｎを積算した積算印字率Σｂｎを算出する。次に、印刷枚数ｎが所定枚数Ａに到達したか否かが判断される（ステップＳ２）。ｎ＝Ａである場合は、制御部９０においてΣｂｎ／Ａにより平均印字率Ｂを算出する（ステップＳ３）。
【００６０】
次に、平均印字率Ｂと基準印字率Ｃ（％）との印字率差Ｃ−Ｂに印刷枚数Ａを乗じてトナー吐出量（Ｃ−Ｂ）×Ａ（％）を算出し、さらに印字率算出の基準（１００％）となる画像サイズの周方向長さＬ０に基づいて、トナー吐出パターンＴの印字長さＬを算出する（ステップＳ４）。なお、ＲＡＭ９３内に前回のリフレッシュ工程で印字長さＬの調整指示が記憶されている場合は、調整後の印字長さＬを算出する。
【００６１】
次に、第１表面電位センサ４０及び第２表面電位センサ４１により基準トナー像表面電位Ｖｓ１及び基準潜像電位Ｖｓ２を測定し、トナー電荷量ρ（Ｑ／ｍ）を算出する（ステップＳ６）。ステップＳ６で求めたトナー電荷量ρ（Ｑ／ｍ）はＲＡＭ９３に一時記憶され、この値と予め記憶された複数の基準値とを比較して、その判定結果によりトナーの電荷量ρ（Ｑ／ｍ）を減少する、あるいは増加を抑制するようにトナー吐出時の各プロセスを制御する。具体的には、トナーの電荷量ρ（Ｑ／ｍ）が高いときはＬを大きく、トナーの電荷量ρ（Ｑ／ｍ）が低いときは、Ｌを小さくする。
【００６２】
例えば、印字長さＬを変更するトナー電荷量の下限値（以下、第１基準値Ｃ１という）を１０（μｃ／ｇ）に設定し、上限値（以下、第２基準値Ｃ２という）を２５（μｃ／ｇ）に設定したとすると、制御部９０はステップＳ６で算出されたρがρ≦Ｃ１であるか否かを判断する（ステップＳ７）。算出されたトナー電荷量ρ（μｃ／ｇ）が第１基準値Ｃ１の１０（μｃ／ｇ）以下である場合は、次回のリフレッシュ工程において形成するトナー吐出パターンＴの印字長さＬｎｅｘｔを、ステップＳ４で算出された印字長さＬ（標準設定）の７０％とする指示をＲＡＭ９３に記憶する（ステップＳ８）。
【００６３】
ステップＳ７でρ＞Ｃ１である場合は、続いてρ≧Ｃ２であるか否かを判断する（ステップＳ９）。算出されたトナー電荷量ρ（μｃ／ｇ）が第２基準値Ｃ２の２５（μｃ／ｇ）以上である場合は、次回のリフレッシュ工程において形成するトナー吐出パターンＴの印字長さＬｎｅｘｔを、ステップＳ４で算出された印字長さＬ（標準設定）の１５０％とする指示をＲＡＭ９３に記憶する（ステップＳ１０）。ステップＳ９でρ＜Ｃ２である場合、即ちトナー電荷量ρ（μｃ／ｇ）が１０〜２５（μｃ／ｇ）の範囲である場合はＬを標準設定とする。その後、カウンタ９５のカウント数ｎを０にリセットして（ステップＳ１１）再びステップＳ１に戻る。
【００６４】
この制御を行うことにより、トナー電荷量が高い（チャージアップした微粉トナーが多い）場合は、リフレッシュ時の吐出量を多くしてチャージアップした微粉トナーを除去することにより画像濃度の低下を防止し、トナー電荷量が低い場合は不必要な吐出を減らすことができる。
【００６５】
なお、厳密な測定を必要としない場合は第２表面電位センサ４１を省略することも可能であり、感光体ドラム１の特性を考慮して制御の精度を上げたい場合にのみ、第２表面電位センサ４１を設けて基準潜像電位を測定するようにしても良い。また、印字長さＬを調整する方法としては、現像ローラ２５からのトナー吐出時間を変化させる方法の他、現像ローラ２５に対する感光体ドラム１の線速を変化させる方法を用いても良い。
【００６６】
次に、第２の制御例におけるトナー吐出パターンＴの状態の測定方法について述べる。本制御例では、トナー層厚ｔを用いてリフレッシュ工程におけるトナー吐出パターンの印字長さＬを変更することにより、トナーの特性を安定させるものである。具体的には、トナー層厚ｔが小さいときは印字長さＬを大きく、トナー層厚ｔが大きいときは印字長さＬを小さくする。
【００６７】
例えば、印字長さＬを変更するトナー層厚の下限値（第１基準値Ｃ１）を０．４（ｍｇ／ｃｍ2）に設定し、上限値（第２基準値Ｃ２）を１．０（ｍｇ／ｃｍ2）に設定したとすると、実際のトナー層厚ｔ（ｍｇ／ｃｍ2）が第１基準値の０．４（ｍｇ／ｃｍ2）以下の場合はＬの値を標準設定の１５０％とし、トナー層厚ｔ（ｍｇ／ｃｍ2）が０．４〜１．０（ｍｇ／ｃｍ2）の範囲である場合はＬを標準設定とする。トナー層厚みｔ（ｍｇ／ｃｍ2）が第２基準値の１．０（ｍｇ／ｃｍ2）以上となった場合はＬを標準設定に対し５０％に制御する。
【００６８】
この制御を行うことにより、トナー層厚が薄い（トナーがチャージアップして画像濃度が低下している）場合はリフレッシュ時の吐出量を多くしてチャージアップした微粉トナーを除去することができ、トナー層厚が厚い場合は不必要な吐出を減らすことができる。パターン形成条件の制御方法については図５に示した第１の制御例と同様であるため説明を省略する。なお、第２の制御においてはトナー電荷量ρ（μｃ／ｇ）の測定は不要であるため、第１表面電位センサ４０及び第２表面電位センサ４１を設ける必要はない。また、画像濃度センサ４３を第１表面電位センサ４０の近傍に配置して感光体ドラム１上でトナー層厚ｔを測定するようにしても良い。
【００６９】
次に、第３の制御例について説明する。第１、第２の実施例では印字長さＬを変更することによりトナーの特性を安定させる効果を得たが、これを現像バイアスにフィードバックさせることも可能である。リフレッシュ工程において現像ローラ２５に印加される交流バイアス電圧のＤｕｔｙ比及び周波数を適正化することにより、Ｄｕｔｙ比の変更による選択的排出効果と、周波数の変更による選択的排出効果とが重畳的に作用するため、現像に不必要な粒径及び帯電量のトナーをより効率良く排出してトナーをより安定的な状態に保つことができる。
【００７０】
現像ローラに印加される交流バイアス電圧のＤｕｔｙ比と感光体ドラム上に吐出される微粉トナーの割合との関係を図６に示す。また、面積中心電圧を一定にしてＤｕｔｙ比を変化させたときの交流波形の変化を図７に示す。図６においては、Ｄｕｔｙ比（％）を横軸に、４μｍ以下の微粉トナーの個数（％）を縦軸にとり、周波数を３ｋＨｚに固定してＤｕｔｙ比を３０％から７０％まで変化させたときの、平均粒径６．８μｍのトナーにおける４μｍ以下の微粉トナーの割合の変化を表している。図６から明らかなように、感光体ドラム上の微粉トナーの割合は、Ｄｕｔｙ比が低いほど高くなり、Ｄｕｔｙ比が高いほど低くなっている。なお、ここでいうＤｕｔｙ比とは、交流波形１周期に対するプラス側（トナーと同極性側）波形の時間の割合を指す。即ち、図７に実線で示す交流バイアス電圧においては、プラス側波形の継続時間Ａと波形のない時間Ｂとが等しいため、Ｄｕｔｙ比（＝Ａ／Ａ＋Ｂ）は５０％となる。
【００７１】
また、Ｄｕｔｙ比を変化させる場合は、面積中心電圧を一定にしてＤｕｔｙ比を変化させるものとする。図７に示すＤｕｔｙ比が５０％の交流バイアス電圧においては、面積中心電圧Ｖ１は波形の１／２の高さとなる。この交流バイアス電圧のＤｕｔｙ比を３０％（Ａ：Ｂ＝３：７）にすると、図７に破線で示すようにプラス側波形が高くなり、面積中心電圧Ｖ１を超える部分（プラス側ピーク電圧）の割合が波形全体（ピークツーピーク値）の７０％となる。即ち、感光体ドラム上へのトナー移動に寄与する電界（現像電圧成分）は、Ｄｕｔｙ比に反比例して高くなる。従って、Ｄｕｔｙ比を小さくすることにより、チャージアップした微粉トナーも感光体ドラム側へ吐出可能となり、印字長さＬの値を大きくすることと同等の効果を得ることができる。
【００７２】
一方、Ｄｕｔｙ比を７０％（Ａ：Ｂ＝７：３）にすると、図７に一点鎖線で示すようにプラス側波形が低くなり、面積中心電圧Ｖ１を超える部分（プラス側ピーク電圧）の割合が波形全体（ピークツーピーク値）の３０％となる。従って、感光体ドラムからの引き剥がし電界（マイナス側ピーク電圧）が強くなり、現像時間（プラス側波形の継続時間Ａ）が長くなるため、より電気的作用を受けやすいチャージアップした微粉トナーは現像ローラ２５側に引き戻され、電気的作用を受けにくい低帯電トナーは結果的に感光体ドラム１側に付着したまま残存することとなり、低帯電で静電付着力の弱い大粒径トナーを優先的に感光体ドラム側へ吐出することが可能となる。特にトナーの帯電が下がりカブリが発生し易くなったときには、このような制御が有効である。
【００７３】
また、周波数を上げるとプラス側波形が高く、且つ現像時間は短くなるため、チャージアップした微粉トナーの吐出に有効となり、周波数を下げるとプラス側波形が低く、且つ現像時間は長くなるため、低帯電での大粒径トナーの吐出に有効となる。従って、Ｄｕｔｙ比の制御に代えて、或いはＤｕｔｙ比の制御と共に、トナーの帯電状態に応じて周波数を適正化することで、画像濃度の低下やカブリの発生を抑制することができる。
【００７４】
次に、図８のフローチャートに沿って第３の実施例におけるパターン形成条件の制御方法について説明する。画像形成処理が開始されてから平均印字率が算出され、リフレッシュ工程が実行されるまでの手順（ステップＳ１〜Ｓ５）は図５に示した第１の制御例と同様であるため説明を省略する。
【００７５】
リフレッシュ工程の実行後、感光体ドラム１上にトナー荷電量を測定する検知用パターンを形成する（ステップＳ６）。このときの現像バイアスのＤｕｔｙ比は標準設定（例えば５０％）とする。そして、第１表面電位センサ４０及び第２表面電位センサ４１により検知用パターンの基準トナー像表面電位Ｖｓ１及び基準潜像電位Ｖｓ２を測定し、トナー電荷量ρ（Ｑ／ｍ）を算出する（ステップＳ７）。ステップＳ７で求めたトナー電荷量ρ（Ｑ／ｍ）はＲＡＭ９３に一時記憶され、この値と予め記憶された複数の基準値とを比較して、その判定結果によりトナー吐出時の現像バイアスのＤｕｔｙ比を制御する。
【００７６】
例えば、Ｄｕｔｙ比を変更するトナー電荷量の第１基準値Ｃ１を１０（μｃ／ｇ）に設定し、第２基準値Ｃ２を２５（μｃ／ｇ）に設定したとすると、制御部９０はステップＳ６で算出されたρがρ≦Ｃ１であるか否かを判断する（ステップＳ８）。算出されたトナー電荷量ρ（μｃ／ｇ）が第１基準値Ｃ１の１０（μｃ／ｇ）以下である場合は、次回のリフレッシュ工程においてトナー吐出パターンＴを形成する際のＤｕｔｙ比を標準設定（５０％）から７０％に上げる指示をＲＡＭ９３に記憶する（ステップＳ９）。
【００７７】
ステップＳ７でρ＞Ｃ１である場合は、続いてρ≧Ｃ２であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。算出されたトナー電荷量ρ（μｃ／ｇ）が第２基準値Ｃ２の２５（μｃ／ｇ）以上である場合は、次回のリフレッシュ工程においてトナー吐出パターンＴを形成する際のＤｕｔｙ比を標準設定（５０％）から３０％に下げる指示をＲＡＭ９３に記憶する（ステップＳ１１）。ステップＳ１０でρ＜Ｃ２である場合、即ちトナー電荷量ρ（μｃ／ｇ）が１０〜２５（μｃ／ｇ）の範囲である場合はＤｕｔｙ比を標準設定とする。その後、カウンタ９５のカウント数ｎを０にリセットして（ステップＳ１２）再びステップＳ１に戻る。
【００７８】
なお、ここではステップＳ６において現像バイアスのＤｕｔｙ比を標準設定として検知用パターンを形成し、検知用パターンの表面電位を測定してトナー電荷量を算出することとしたが、ステップＳ６を省略して、第１の制御例と同様にトナー吐出パターンＴの表面電位を測定してトナー電荷量を算出することもできる。しかし、トナー吐出パターンＴを形成する際の現像バイアスのＤｕｔｙ比は、直前に検知されたトナー電荷量に応じてトナー電荷量を下げる方向に調整されるため、トナーの帯電状態の変化を精度良く検知することが困難である。そのため、図８のように検知用パターンを形成するステップを設けることが好ましい。また、検知用パターンを形成するタイミングはリフレッシュ実行直後に限らず、例えばリフレッシュ実行前としても良い。
【００７９】
また、図８ではリフレッシュ工程実行時の現像バイアスのＤｕｔｙ比をトナー電荷量に応じて制御する方法を示したが、現像バイアスのＤｕｔｙ比を第２の制御例のようにトナー層厚に応じて制御するようにしても良い。さらに、Ｄｕｔｙ比の制御に代えて、或いはＤｕｔｙ比と共に現像バイアスの周波数を制御するようにしても良い。
【００８０】
上記の各制御例では、印刷枚数Ａ、平均印字率Ｂ（又は印字率ｂｎ）及び基準印字率Ｃを用いて計算によりトナー吐出量（印字長さＬ）を求めているが、他の方法により印字長さＬを求めても良い。例えば、リフレッシュ工程の実行時に現像ローラ２５から吐出されるトナー吐出量を印字率レベル毎に規定するトナー吐出モードが複数格納されたトナー吐出量設定テーブルを用いて印字長さＬを決定することもできる。
【００８１】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態においては、制御部９０において平均印字率を算出しているが、平均印字率の算出を行う演算部を制御部９０とは別個に設けても良い。また本発明では、一例としてロータリー現像式のカラープリンタについてのみ説明したが、アナログ方式のモノクロ複写機やタンデム式のカラー複写機、アナログ方式のモノクロ複写機等の複写機、或いはファクシミリやレーザプリンタ等、現像ローラと供給ローラを備えた現像装置が搭載された種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。
【実施例１】
【００８２】
図１に示した本発明の画像形成装置を用いて印刷を行った場合の、リフレッシュ工程実行時のトナー吐出パターンの形成条件と画像不良との関係を調査した。試験条件は、現像ローラ２５及び供給ローラ２６の直径をそれぞれ１４ｍｍ、１３ｍｍ、現像ローラ２５の感光体ドラム１に対する線速比Ｓ１を１．１倍、供給ローラ２６の現像ローラ２５に対する線速比Ｓ２を１．２倍、感光体ドラム１の回転速度を１５０ｍｍ／秒とし、図５のようにトナー電荷量に応じて印字長さＬを制御した場合（本発明１）と、印字長さＬを制御しなかった場合（比較例１）とで、テスト画像を連続印刷したときの低温環境でのベタ画像の濃度低下及び高温環境での画像かぶりの発生を調査した。なお、印字長さＬを制御するトナー電荷量の第１基準値Ｃ１及び第２基準値Ｃ２を、それぞれ１０μｃ／ｇ、２５μｃ／ｇとした。
【００８３】
評価方法は、印刷された画像の濃度をマクベス（株）製の反射濃度計（ＲＤ９１８）を用いてＩＤ（イメージデンシティ）を測定し、ベタ画像におけるＩＤの低下で濃度低下を評価し、白抜き部分におけるＩＤの上昇で画像かぶりを評価した。結果を図９、図１０に示す。
【００８４】
図９から明らかなように、トナー電荷量が２５μｃ／ｇ以上の場合に印字長さＬを標準設定の１５０％とする本発明１（図に□印で表示）では、１０，０００枚印刷後においてもＩＤ値は１．３３であり、初期値（１．４）から殆ど低下しなかった。一方、トナー電荷量に関係なく印字長さＬを常に標準設定とする比較例１（図に黒丸印で表示）では、１０，０００枚印刷後にＩＤ値が１．０５まで低下した。
【００８５】
また、図１０から明らかなように、トナー電荷量が１０μｃ／ｇ以下の場合に印字長さＬを標準設定の７０％とする本発明１（図に□印で表示）では、１０，０００枚印刷後においても白抜き部分のＩＤ値は０．０７であり、画像かぶりは肉眼で気にならない程度であった。一方、トナー電荷量に関係なく印字長さＬを常に標準設定とする比較例１（図に黒丸印で表示）では、１０，０００枚印刷後にＩＤ値が０．１２まで上昇し、顕著な画像かぶりが認められた。
【実施例２】
【００８６】
図８のようにトナー電荷量に応じて現像バイアスのＤｕｔｙ比を制御した場合（本発明２）と、Ｄｕｔｙ比を制御しなかった場合（比較例２）とで、テスト画像を連続印刷したときのベタ画像の濃度低下及び画像かぶりの発生を調査した。試験条件及び評価方法は実施例１と同様とした。結果を図１１及び図１２に示す。
【００８７】
図１１から明らかなように、トナー電荷量が２５μｃ／ｇ以上の場合にＤｕｔｙ比を３０％とする本発明２（図に□印で表示）では、１０，０００枚印刷後においてもＩＤ値は１．３４であり、初期値（１．４）から殆ど低下しなかった。一方、トナー電荷量に関係なくＤｕｔｙ比を常に標準設定（５０％）とする比較例２（図に黒丸印で表示）では、１０，０００枚印刷後にＩＤ値が１．０７まで低下した。
【００８８】
また、図１２から明らかなように、トナー電荷量が１０μｃ／ｇ以下の場合にＤｕｔｙ比を７０％とする本発明２（図に□印で表示）では、１０，０００枚印刷後においても白抜き部分のＩＤ値は０．０７であり、画像かぶりは肉眼で気にならない程度であった。一方、トナー電荷量に関係なくＤｕｔｙ比を常に標準設定（５０％）とする比較例２（図に黒丸印で表示）では、１０，０００枚印刷後にＩＤ値が０．１１まで上昇し、顕著な画像かぶりが認められた。
【００８９】
この結果より、トナー電荷量に応じてトナー吐出パターンの印字長さＬ、或いはトナー吐出パターン形成時の現像バイアスのＤｕｔｙ比を制御する場合は高いリフレッシュ効果が得られ、濃度低下や画像かぶりを効果的に抑制できることが確認された。なお、ここでは示さないが、トナー層厚に応じて印字長さＬ又は現像バイアスを制御する第２の制御を用いた場合も同様の結果が得られることが確認されている。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、像担持体に対向配置されトナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体を有し、像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、印刷画像の印字率に基づいてトナー担持体からのトナー吐出量を制御する制御手段と、を備え、非画像形成時にトナー担持体側から像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、リフレッシュ工程中に像担持体上に形成されるトナー吐出パターンの帯電状態を検知する検知手段が設けられており、制御手段は、検知手段の検知結果に応じて次回のリフレッシュ工程におけるトナー吐出パターンの形成条件を制御する。
【００９１】
これにより、トナーの帯電状態に応じた最適な吐出条件を設定できるため、トナー担持体のリフレッシュ効果を高めてトナー担持体上のトナーの特性を安定化することができ、画像濃度低下やカブリ等の不具合が発生せず高画質な画像を形成可能な画像形成装置を提供できる。
【００９２】
トナーの帯電状態は、トナーの表面電位を直接測定するか、或いはトナー層厚を測定して検知することができる。トナー吐出パターンの形成条件は、検知結果に応じて印字長さやパターン形成時の現像バイアスを調整することで制御可能である。現像バイアスを調整する場合、トナー吐出パターンとは別に検知用パターンを形成するようにしたので、常に一定の条件でトナーの帯電状態を検知可能となり検知精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】は、本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。
【図２】は、本発明の画像形成装置に用いられる現像装置の断面図である。
【図３】は、本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。
【図４】は、本発明に用いられるトナー吐出パターンの一例を示す図である。
【図５】は、第１の制御を用いたリフレッシュ工程の実行手順を示すフローチャートである。
【図６】は、現像ローラに印加される交流バイアス電圧のＤｕｔｙ比と感光体ドラム上に吐出される微粉トナーの割合との関係を示すグラフである。
【図７】は、面積中心電圧を一定にしてＤｕｔｙ比を変化させたときの交流波形の変化を示すグラフである。
【図８】は、第３の制御を用いたリフレッシュ工程の実行手順を示すフローチャートである。
【図９】は、トナー吐出パターンの印字長さＬをトナー電荷量に応じて制御した場合（本発明１）としなかった場合（比較例１）における印字枚数とベタ画像の画像濃度との関係を示すグラフである。
【図１０】は、トナー吐出パターンの印字長さＬをトナー電荷量に応じて制御した場合（本発明１）としなかった場合（比較例１）における印字枚数と画像かぶりとの関係を示すグラフである。
【図１１】は、トナー吐出パターン形成時の現像バイアスのＤｕｔｙ比をトナー電荷量に応じて制御した場合（本発明２）としなかった場合（比較例２）における印字枚数とベタ画像の画像濃度との関係を示すグラフである。
【図１２】は、トナー吐出パターン形成時の現像バイアスのＤｕｔｙ比をトナー電荷量に応じて制御した場合（本発明２）としなかった場合（比較例２）における印字枚数と画像かぶりとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９４】
１              感光体ドラム（像担持体）
４              現像ユニット
４ａ〜４ｄ      現像装置
２５            現像ローラ（トナー担持体）
２６            供給ローラ
４０            第１表面電位センサ（トナー電荷量測定手段）
４１            第２表面電位センサ（トナー電荷量測定手段）
４３            画像濃度センサ（トナー層厚測定手段）
９０            制御部（制御手段）
９１            ＣＰＵ
９２            ＲＯＭ
９３            ＲＡＭ
９４            一時記憶部
９５            カウンタ
１００          画像形成装置
Ｔ              トナー吐出パターン
Ｌ              （トナー吐出パターンの）周方向の印字長さ
【図１】
0005232438.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005232438.tif 000004
【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】
0005232438.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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