(57)【要約】【課題】現像装置内のトナーの強制吐出を実行する際のトナー吐出量を常に最適化することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、現像装置を含む画像形成部と、制御部と、を備える。制御部は、画像形成部により形成されたパッチ画像の濃度Ｂが閾値Ｂ１よりも小さいとき、現像装置の駆動時間、パッチ画像濃度、現像装置内のトナー濃度、絶対湿度に対するパラメーターのうち、少なくとも２つに基づいて基準印字率Ｐｓを算出する。また、パッチ画像濃度ＢがＢ１以上、且つＢ２以下であるとき、駆動時間に対するパラメーターに基づいて基準印字率Ｐｓを算出する。そして、算出された基準印字率Ｐｓと、前回のリフレッシュ工程からの印字枚数ｎにおける平均印字率Ｐとの差に印字枚数ｎを乗じて今回のリフレッシュ工程におけるトナー吐出量を算出する。【選択図】図４
2016075812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体と、
該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、
を含む画像形成部と、
前記トナー担持体からのトナー吐出量を制御する制御部と、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、
印字枚数をカウントする印字枚数カウント部と、
前記現像装置の駆動時間を計測する駆動時間計測部と、
前記画像形成部により形成されたパッチ画像のパッチ画像濃度を検知する画像濃度センサーと、
前記現像装置内に収容されるトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度センサーと、
画像形成装置内部の湿度を検知する湿度センサーと、
が設けられ、
前記制御部は、前記画像濃度センサーにより検知されたパッチ画像濃度Ｂが所定の閾値Ｂ１よりも小さいとき、前記駆動時間、前記パッチ画像濃度、前記トナー濃度、前記湿度センサーの検知結果から算出される絶対湿度に対するパラメーターのうち、少なくとも２つに基づいて、画像１枚当たりの必要吐出量である基準印字率Ｐｓを算出し、
前記パッチ画像濃度ＢがＢ１以上、且つ閾値Ｂ２以下（Ｂ１＜Ｂ２）であるとき、前記駆動時間に対するパラメーターに基づいて前記基準印字率Ｐｓを算出し、
算出された前記基準印字率Ｐｓと、前回のリフレッシュ工程からの印字枚数ｎにおける平均印字率Ｐとの差（Ｐｓ−Ｐ）に、前記印字枚数ｎを乗じて今回のリフレッシュ工程におけるトナー吐出量を算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記パッチ画像濃度Ｂが閾値Ｂ２よりも大きいとき、トナー吐出を行わない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３】
前記制御部は、前記パッチ画像濃度Ｂが所定の閾値Ｂ１よりも小さいとき、前記駆動時間、前記パッチ画像濃度、前記トナー濃度、前記絶対湿度に対する４つのパラメーターに基づいて前記基準印字率Ｐｓを算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記駆動時間、前記パッチ画像濃度、前記トナー濃度、前記絶対湿度に対する各パラメーター値は、それぞれ前記駆動時間が長いほど、前記パッチ画像濃度が低いほど、前記トナー濃度が低いほど、前記絶対湿度が低いほど大きくなり、前記各パラメーター値を合算して前記基準印字率Ｐｓを算出することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記パッチ画像濃度ＢがＢ１以上且つＢ２以下であるとき、前記駆動時間及び前記パッチ画像濃度に対するパラメーターに基づいて前記基準印字率Ｐｓを算出す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トナー担持体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（現像ローラー）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、画像濃度低下や画像かぶり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印字率の画像から文字やロゴマークのみのような低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ー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ー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、現像ローラー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、印字率や現像装置の駆動時間に応じて紙間や非印字時に強制排出するトナーの吐出量を変更する画像形成装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４７７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のように印字率や現像装置の駆動時間のみでトナーの吐出量を決定した場合、装置の使用環境やトナーの現像性、トナー濃度等によっては吐出量が必要量よりも多くなったり少なくなったりすることがある。吐出量が必要量よりも少ない場合は十分な効果が得られず、吐出量が必要量よりも多い場合は装置のランニングコストの増加につながり、ユーザーにとってデメリットになる。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、現像装置内のトナーの強制吐出を実行する際のトナー吐出量を常に最適化することができ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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、画像形成部と、制御部と、印字枚数カウント部と、駆動時間計測部と、画像濃度センサーと、トナー濃度センサーと、湿度センサーと、を備えた画像形成装置である。画像形成部は、静電潜像が形成される像担持体と、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、を含む。制御部は、トナー担持体からのトナー吐出量を制御する。印字枚数カウント部は、印字枚数をカウントする。駆動時間計測部は、現像装置の駆動時間を計測する。画像濃度センサーは、画像形成部により形成されたパッチ画像のパッチ画像濃度を検知する。トナー濃度センサーは、現像装置内に収容されるトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤中のトナー濃度を検知する。湿度センサーは、画像形成装置内部の湿度を検知する。画像形成装置は、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である。制御部は、画像濃度センサーにより検知されたパッチ画像濃度Ｂが所定の閾値Ｂ１よりも小さいとき、駆動時間、パッチ画像濃度、トナー濃度、湿度センサーの検知結果から算出される絶対湿度に対するパラメーターのうち、少なくとも２つに基づいて、画像１枚当たりの必要吐出量である基準印字率Ｐｓを算出する。また、パッチ画像濃度ＢがＢ１以上、且つ閾値Ｂ２以下（Ｂ１＜Ｂ２）であるとき、駆動時間に対するパラメーターに基づいて基準印字率Ｐｓを算出する。そして、算出された基準印字率Ｐｓと、前回のリフレッシュ工程からの印字枚数ｎにおける平均印字率Ｐとの差（Ｐｓ−Ｐ）に、印字枚数ｎを乗じて今回のリフレッシュ工程におけるトナー吐出量を算出する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１の構成によれば、リフレッシュ工程の実行に先立ってパッチ画像を形成し、パッチ画像濃度が閾値Ｂ１よりも小さい場合は現像装置の駆動時間、パッチ画像濃度、トナー濃度、絶対湿度のパラメーターのうち少なくとも２つに基づいて基準印字率Ｐｓを算出し、パッチ画像濃度が閾値Ｂ１以上Ｂ２以下である場合は現像装置の駆動時間のパラメーターに基づいて基準印字率Ｐｓを算出する。従って、現像駆動時間が同じであっても現像装置内のトナーの現像性や使用環境に応じてトナー吐出量を変更できるため、画像形成装置の使用条件や使用環境に係わらず、常に最適なトナー吐出量でリフレッシュ工程を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の画像形成装置の一例であるカラープリンター１００の全体構成を示す概略断面図
【図２】カラープリンター１００に用いられる現像装置３ａの断面図
【図３】カラープリンター１００の制御経路を示すブロック図
【図４】カラープリンター１００におけるリフレッシュ工程の実行手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。カラープリンター１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
【００１３】
これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラー９において転写紙Ｐ上に一度に転写され、さらに、定着部７において転写紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。
【００１４】
本実施形態では、感光体ドラム１ａ〜１ｄはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体であり、アルミニウム等の導電性基板（筒体）上に、感光層としてａ−Ｓｉ系の光導電層を形成し、その上面にａ−Ｓｉ系のＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＮなどの無機絶縁体または無機半導体から成る表面保護層が積層されている。
【００１５】
トナー像が転写される転写紙Ｐは、カラープリンター１００本体下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａ及びレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。
【００１６】
次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転可能に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング装置５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。
【００１７】
パーソナルコンピューター等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置４によって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００１８】
そして、中間転写ベルト８に所定の転写電圧で電界が付与された後、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８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。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置５ａ〜５ｄにより除去される。
【００１９】
中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とを含む複数の張架ローラーに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回り方向に回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラー９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着部７へと搬送される。
【００２０】
定着部７に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００２１】
一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した転写紙Ｐの一部を一旦排出ローラー対１５から装置外部にまで突出させる。その後、転写紙Ｐは排出ローラー対１５を逆回転させることにより分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態でレジストローラー対１２ｂに再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラー９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出ローラー対１５を介して排出トレイ１７に排出される。
【００２２】
さらに、中間転写ベルト８を挟んで駆動ローラー１１と対向する位置には画像濃度センサー４０が配置されている。画像濃度センサー４０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ーが用いられる。中間転写ベルト８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８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。
【００２３】
トナー及びベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光及び乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して制御部９０（図３参照）に出力信号を出力する。そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からトナー量を検知し、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。
【００２４】
図２は、カラープリンター１００に搭載される現像装置３ａの構成を示す側面断面図である。なお、ここでは図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。
【００２５】
図２に示すように、現像装置３ａは、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が収納される現像容器２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃに区画され、第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃには図示しないトナーコンテナから供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂが回転可能に配設されている。
【００２６】
そして、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁２０ａの両端に形成された現像剤通過路（図示せず）を介して第１及び第２攪拌室２０ｂ、２０ｃ間を循環する。図示の例では、現像容器２０は左斜め上方に延在しており、現像容器２０内において第２攪拌スクリュー２１ｂの上方には磁気ローラー２２が配置され、磁気ローラー２２の左斜め上方には現像ローラー２３が対向配置されている。そして、現像ローラー２３は現像容器２０の開口側（図３の左側）において感光体ドラム１ａに対向しており、磁気ローラー２２及び現像ローラー２３は図中時計回り方向に回転する。
【００２７】
なお、現像容器２０には、第１攪拌スクリュー２１ａと対面してトナー濃度センサー２７が配置されており、トナー濃度センサー２７で検知されるトナー濃度（キャリアに対するトナーの割合、Ｔ／Ｃ）に応じて補給装置（図示せず）からトナー補給口２０ｄを介して現像容器２０内にトナーが補給される。
【００２８】
磁気ローラー２２は、非磁性の回転スリーブ２２ａと、回転スリーブ２２ａに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体２２ｂで構成されている。本実施形態では、固定マグネット体２２ｂの磁極は、主極３５、規制極（穂切り用磁極）３６、搬送極３７、剥離極３８、及び汲上極３９の５極構成である。磁気ローラー２２と現像ローラー２３とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。
【００２９】
また、現像容器２０には穂切りブレード２５が磁気ローラー２２の長手方向（図２の紙面と垂直な方向）に沿って取り付けられており、穂切りブレード２５は、磁気ローラー２２の回転方向（図２の時計回り方向）において、現像ローラー２３と磁気ローラー２２との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード２５の先端部と磁気ローラー２２表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００３０】
現像ローラー２３は、非磁性の現像スリーブ２３ａと、現像スリーブ２３ａ内に固定された現像ローラー側磁極２３ｂで構成されている。現像ローラー側磁極２３ｂは、固定マグネット体２２ｂの対向する磁極（主極）３５と異極性である。
【００３１】
現像ローラー２３及び磁気ローラー２２には、バイアス制御回路４１（図３参照）を介して現像バイアス電源４３が接続されている。具体的には、現像ローラー２３には直流電源と交流電源から成る第１電源４３ａが接続されており、磁気ローラー２２には、直流電源と交流電源から成る第２電源４３ｂが接続されている。これにより、現像ローラー２３には、直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスが印加され、磁気ローラー２２には、直流電圧に交流電圧が重畳された供給バイアスが印加される。
【００３２】
前述のように、第１攪拌スクリュー２１ａ及び第２攪拌スクリュー２１ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内を循環してトナーを帯電させ、第２攪拌スクリュー２１ｂによって現像剤が磁気ローラー２２に搬送される。穂切りブレード２５には固定マグネット体２２ｂの規制極３６が対向するため、穂切りブレード２５として非磁性体或いは規制極３６と異なる極性の磁性体を用いることにより、穂切りブレード２５の先端と回転スリーブ２２ａとの隙間に引き合う方向の磁界が発生する。
【００３３】
この磁界により、穂切りブレード２５と回転スリーブ２２ａとの間に磁気ブラシが形成される。そして、磁気ローラー２２上の磁気ブラシは穂切りブレード２５によって層厚規制された後、現像ローラー２３に対向する位置に移動すると、固定マグネット体２２ｂの主極３５及び現像ローラー側磁極２３ｂにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラー２３表面に接触する。そして、磁気ローラー２２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラー２３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラー２３上にトナー薄層を形成する。
【００３４】
現像ローラー２３上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー２２と現像ローラー２３との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラー２３上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。
【００３５】
次に、本発明のカラープリンター１００の制御経路について説明する。図３は、カラープリンター１００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、カラープリンター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、カラープリンター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。
【００３６】
バイアス制御回路４１は、帯電バイアス電源４２、現像バイアス電源４３、及び転写バイアス電源４４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させるものであり、これらの各電源はバイアス制御回路４１からの制御信号によって、帯電バイアス電源４２は帯電装置２ａ〜２ｄ内の帯電ローラーに、現像バイアス電源４３は現像装置３ａ〜３ｄ内の磁気ローラー２２及び現像ローラー２３に、転写バイアス電源４４は一次転写ローラー６ａ〜６ｄ及び二次転写ローラー９に、それぞれ所定のバイアスを印加する。
【００３７】
機内温湿度センサー４５は、カラープリンター１００内部の温度及び湿度を検知している。検知結果は後述するＩ／Ｆ９６を介して制御部９０に送信される。機内温湿度センサー４５は制御部９０により制御されており、主電源をＯＦＦにしないかぎり温湿度の測定が可能である。例えば１分毎に定期的に温湿度情報を収集することも可能であり、印字開始時等の条件設定を行って温湿度情報を収集することも可能である。
【００３８】
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、カウンター９５、タイマー９７、カラープリンター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。
【００３９】
ＲＯＭ９２には、カラープリンター１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、カラープリンター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、トナー濃度センサー２７、画像濃度センサー４０、或いは機内温湿度センサー４５の測定データ等の、カラープリンター１００の制御途中で発生した必要なデータや、カラープリンター１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。
【００４０】
また、ＲＯＭ９２（或いはＲＡＭ９３）には、リフレッシュ工程の実行タイミングを判断する基準印字枚数の他、後述するようにリフレッシュ工程の要否判断或いはトナー吐出量を決定する際に用いられる現像装置３ａ〜３ｄの累積駆動時間、パッチ画像濃度、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度、絶対湿度のパラメーター値等も格納されている。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。タイマー９７は、装置各部の累積駆動時間を計測する。なお、カウンター９５、タイマー９７を別途設けなくても、例えばＲＡＭ９３で印字枚数或いは駆動時間を記憶するようにしてもよい。
【００４１】
制御部９０は、カラープリンター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、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、露光装置４、定着部７、中間転写ベルト８、二次転写ローラー９、トナー濃度センサー２７、画像濃度センサー４０、バイアス制御回路４１、機内温湿度センサー４５、操作部５０等が挙げられる。
【００４２】
操作部５０には、液晶表示部５１、各種の状態を示すＬＥＤ５２が設けられており、カラープリンター１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。カラープリンター１００の各種設定はパーソナルコンピューターのプリンタードライバーから行われる。
【００４３】
その他、操作部５０には、画像形成を開始するようにユーザー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、カラープリンター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。
【００４４】
本発明のカラープリンター１００は、用紙への非転写時、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字が行われた時に、現像装置３ａ〜３ｄ内の現像ローラー２３上のトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ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。
【００４５】
このリフレッシュ工程を定期的に実行することにより、現像ローラー２３上に存在する過帯電（チャージアップ）したトナーが感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に強制的に吐出されるため、現像ローラー２３上のトナー粒子の入れ替わりが促進される。そのため、低印字率の画像を連続して印字した場合においても、過帯電トナーによる画像濃度低下や画像かぶりを抑制することができる。
【００４６】
次に、リフレッシュ工程の実行時におけるトナー吐出量の算出方法について説明する。従来の算出方法は、前回のリフレッシュ工程の実行後の累積印字枚数ｎと、現像装置の駆動時間Ａに基づいてトナー吐出量を決定していた。具体的には、前回のリフレッシュ工程の実行後、次にリフレッシュ工程を実行するまでの印字枚数をｎ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１枚毎の印字率ｐｎを算出し、さらに印字率ｐｎを積算した積算印字率Σｐｎを算出する。
【００４７】
そして、積算印字率Σｐｎをカウンター９５でカウントされた印字枚数ｎで除して印字枚数ｎ当たりの平均印字率Ｐ（％）を算出する。この平均印字率Ｐと基準印字率（リフレッシュが必要となる印字率の閾値）Ｐｓ（％）との印字率差Ｐｓ−Ｐが画像１枚当たりの必要吐出量（消費不足分）となるため、これに印字枚数ｎを乗じた（Ｐｓ−Ｐ）×ｎ（％）がリフレッシュ工程実行時のトナー吐出量となる。
【００４８】
そして、一般的に現像装置３ａ〜３ｄの駆動時間が長くなるほど現像装置３ａ〜３ｄ内のトナーの劣化が促進され、現像性が低下するため、現像装置３ａ〜３ｄの駆動時間Ａに応じて基準印字率Ｐｓを決定する。例えば、印字枚数ｎを２００枚、基準印字率Ｐｓを２％とすると、平均印字率Ｐが２％であったときは、（２−１．５）×２００＝１００（％）のトナーを吐出する。以上のようにして各現像装置３ａ〜３ｄについてトナー吐出量を算出し、リフレッシュ工程を実行していた。
【００４９】
しかし、上述したような従来の方法では、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度やカラープリンター１００の使用環境等によってトナーの現像性が変化した場合であっても、印字枚数ｎ及び現像装置３ａ〜３ｄの駆動時間Ａが同じであればトナー吐出量は同一となる。そのため、トナーの現像性が高いにも係わらず必要以上のトナーが吐出されたり、トナーの現像性が低いにも係わらず十分なトナーが吐出されなかったりする場合があった。
【００５０】
そこで、本発明では、リフレッシュ工程を実行するトリガーとなる印字枚数ｎに到達したとき、パッチ画像を形成するとともにパッチ画像濃度を測定し、パッチ画像濃度の測定結果に応じてトナー吐出量の算出手順を変更することとしている。
【００５１】
測定されたパッチ画像濃度が所定の閾値を超える（高濃度）場合は、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナーの劣化が進んでおらず、現像性が維持されていると考えられる。そのため、現像ローラー２３上のトナーの強制吐出を行わない。
【００５２】
測定されたパッチ画像濃度が所定の閾値付近（普通）である場合は、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナーは通常の劣化程度であると考えられる。そのため、現像装置３ａ〜３ｄの駆動時間Ａに応じて基準印字率Ｐｓを決定し、印字枚数ｎ当たりの平均印字率Ｐと基準印字率Ｐｓとの印字率差Ｐｓ−Ｐに印字枚数ｎを乗じた（Ｐｓ−Ｐ）×ｎ（％）によりトナー吐出量を算出し、算出された吐出量だけトナーを吐出する。
【００５３】
測定されたパッチ画像濃度が所定の閾値未満（低濃度）である場合は、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナーの劣化が通常よりも進んでいると考えられる。そのため、現像装置３ａ〜３ｄの駆動時間Ａに加えて、パッチ画像濃度Ｂ、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度Ｃ、絶対湿度Ｄに対してトナー吐出量（基準印字率Ｐｓ）のパラメーターを設定する。そして、設定された各パラメーターを合算して基準印字率Ｐｓを決定し、決定された基準印字率Ｐｓに基づいてトナー吐出量を算出する。現像駆動時間Ａ、パッチ画像濃度Ｂ、トナー濃度Ｃ、絶対湿度Ｄに対するパラメーターの設定例を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2016075812.tif 000003
【００５５】
現像駆動時間Ａについては、前述したように現像装置３ａ〜３ｄの駆動時間が長くなるほどトナーに加わる機械的ストレスが増加したり、外添剤の剥がれが発生したりする。その結果、トナーがチャージアップし易くなり、トナーの劣化が促進される。そこで、現像駆動時間Ａが長くなるほどパラメーター値が高くなるように設定している。
【００５６】
パッチ画像濃度Ｂについては、画像濃度が低くなるほどトナーの現像性が低下していると考えられる。そこで、パッチ画像濃度Ｂ（ＩＤ、イメージデンシティ）が低くなるほどパラメーター値が高くなるように設定している。
【００５７】
トナー濃度Ｃについては、現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度が低くなるほど（トナーに対するキャリアの割合が高くなるほど）トナーの帯電が促進され、トナーの劣化が早くなる。そこで、トナー濃度Ｃが低くなるほどパラメーター値が高くなるように設定している。
【００５８】
絶対湿度Ｄについては、一般的に現像剤（トナー）の帯電状態は絶対湿度Ｄに依存し、絶対湿度Ｄが低くなるほどトナーの帯電量が高くなる傾向にある。そこで、絶対湿度Ｄが低くなるほどパラメーター値が高くなるように設定している。
【００５９】
図４は、本発明における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。必要に応じて図１〜図３、及び表１を参照しながら、図４のステップに沿ってリフレッシュ工程の実行手順について説明する。なお、以下の制御例では、現像装置３ａ〜３ｄ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。また、リフレッシュ工程実行後、通常は次回のリフレッシュ工程実行までの基準印字枚数ｎ１を２００枚（基準枚数）とし、２００枚毎にトナー吐出量（基準印字率Ｐｓ）を算出するように制御している。
【００６０】
先ず、ユーザーによる操作パネル５０或いはパソコン等の操作により画像形成処理命令が送信されると、印字が開始され、カウンター９５により印字枚数ｎがカウントされる（ステップＳ１）。一方、タイマー９７により現像装置３ａ〜３ｄの現像駆動時間Ａが計測され、トナー濃度センサー２７によるトナー濃度Ｃの測定、機内温湿度センサー４５による絶対湿度Ｄの測定も並行して実行される（ステップＳ２）。測定結果は制御部９０に送信され、ＲＡＭ９３に保存される。
【００６１】
制御部９０は、印字枚数ｎが基準印字枚数ｎ１に到達したか否かを判断する（ステップＳ３）。印字枚数ｎが基準印字枚数ｎ１に到達するまではステップＳ１に戻り、印字枚数ｎのカウント、現像駆動時間Ａの計測、トナー濃度Ｃの測定、絶対湿度Ｄの測定を継続する。印字枚数ｎが基準印字枚数に到達した場合は、中間転写ベルト８上に各色のパッチ画像（ベタ画像）を形成する（ステップＳ４）。そして、画像濃度センサー４０を用いてパッチ画像濃度Ｂを測定する（ステップＳ５）。
【００６２】
制御部９０は、測定されたパッチ画像濃度ＢがＢ１≦Ｂ≦Ｂ２（Ｂ１＜Ｂ２）であるか否かを判断する（ステップＳ６）。画像濃度Ｂが閾値Ｂ１以上Ｂ２以下である場合（ステップＳ６でＹＥＳ）は、印字枚数ｎ、現像駆動時間Ａ、画像濃度Ｂに基づいて基準印字率Ｐｓを決定する（ステップＳ７）。
【００６３】
例えば、Ｂ１＝１．０、Ｂ２＝１．２とすると、現像駆動時間Ａが２．５［ｓｅｃ］、画像濃度Ｂが１．１であるとき、表１から現像駆動時間Ａ、画像濃度Ｂに対するパラメーター値はそれぞれ０．４、０．６となり、基準印字率Ｐｓは各パラメーター値の合算値（０．４＋０．６）である１．０（％）となる。
【００６４】
パッチ画像濃度ＢがＢ１≦Ｂ≦Ｂ２でない場合（ステップＳ６でＮＯ）は、Ｂ＜Ｂ１であるか否かを判断する（ステップＳ８）。画像濃度Ｂが閾値Ｂ１よりも小さい場合（ステップＳ８でＹＥＳ）は、印字枚数ｎ、現像駆動時間Ａ、画像濃度Ｂに、トナー濃度Ｃ、絶対湿度Ｄのパラメーターを加味して基準印字率Ｐｓを決定する（ステップＳ９）。
【００６５】
例えば、Ｂ＝０．９（＜１．０）とすると、現像駆動時間Ａが２．５［ｓｅｃ］、トナー濃度Ｃが１０［％］、絶対湿度Ｄが４［ｇ／ｍ3］であるとき、表１から現像駆動時間Ａ、画像濃度Ｂ、トナー濃度Ｃ、絶対湿度Ｄに対するパラメーター値はそれぞれ０．４、０．９、０．４、０．５となり、基準印字率Ｐｓは各パラメーター値の合算値（０．４＋０．９＋０．４＋０．５）である２．２（％）となる。
【００６６】
そして、画像１枚毎の印字率ｐｎを積算した積算印字率Σｐｎをカウンター９５でカウントされた印字枚数ｎで除して印字枚数ｎ当たりの平均印字率Ｐを算出し、平均印字率Ｐが基準印字率Ｐｓよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１０）。Ｐ＜Ｐｓである場合は、印字率差Ｐｓ−Ｐに印字枚数ｎを乗じた（Ｐｓ−Ｐ）×ｎ（％）を実際のトナー吐出量としてトナー吐出を実行する（ステップＳ１１）。
【００６７】
一方、ステップＳ８でＢ＜Ｂ１でない場合（Ｂ＞Ｂ２）は、トナーの劣化が進んでいないと判断してトナー吐出を行わない（ステップＳ１２）。また、ステップＳ１０においてＰ≧Ｐｓである場合は、実際の印字におけるトナー消費量がリフレッシュに必要なトナー消費量以上となっているため、トナー吐出を行わない（ステップＳ１２）。その後、カウンター９５のカウント数ｎを０にリセットして（ステップＳ１３）再びステップＳ１に戻る。
【００６８】
上記の制御によれば、リフレッシュ工程の実行に先立ってパッチ画像を形成し、パッチ画像濃度が所定の閾値よりも高い場合はトナー吐出を行わないため、無駄なトナーの消費を抑制することができる。また、パッチ画像濃度が閾値付近である場合は現像駆動時間、パッチ画像濃度のパラメーターに基づいて基準印字率Ｐｓを算出し、パッチ画像濃度が閾値よりも低い場合は現像駆動時間、パッチ画像濃度、トナー濃度、絶対湿度のパラメーターに基づいて基準印字率Ｐｓを算出するため、現像駆動時間が同じであっても現像装置３ａ〜３ｄ内のトナーの現像性や使用環境に応じてトナー吐出量を変更できる。従って、カラープリンター１００の使用条件や使用環境に係わらず、常に最適なトナー吐出量でリフレッシュ工程を実行することができる。
【００６９】
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、上記の制御例では画像濃度Ｂが所定の閾値範囲（Ｂ１≦Ｂ≦Ｂ２）にある場合は現像駆動時間Ａ、画像濃度Ｂに基づいて基準印字率Ｐｓを決定したが、従来と同様に、現像駆動時間Ａのみに基づいて基準印字率Ｐｓを決定しても良い。
【００７０】
また、上記の制御例では、画像濃度Ｂが所定の閾値より小さい（Ｂ＜Ｂ１）場合、現像駆動時間Ａ、画像濃度Ｂ、トナー濃度Ｃ、絶対湿度Ｄのパラメーターを用いて基準印字率Ｐｓを算出しているが、例えば、現像駆動時間Ａ、画像濃度Ｂ、トナー濃度Ｃ、絶対湿度Ｄのパラメーターのうち、いずれか２つまたは３つを用いて基準印字率Ｐｓを算出しても良い。
【００７１】
また本発明は、図２に示したような、二成分現像剤を担持する磁気ローラー２２とトナーのみを担持する現像ローラー２３とを備えた現像装置に限らず、磁気ローラー４０を用いずに現像ローラー２３上に形成された磁気ブラシを用いて感光体ドラム上の静電潜像を現像する二成分現像方式の現像装置にも全く同様に適用可能である。
【００７２】
また本発明では、一例として図１に示したようなタンデム式のカラープリンター１００についてのみ説明したが、モノクロプリンター、モノクロ及びカラー複写機、デジタル複合機、或いはファクシミリやレーザープリンター等、二成分現像剤を用いる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。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。
【実施例１】
【００７３】
図１に示した本発明のカラープリンター１００においてリフレッシュ工程を実行する際のトナー吐出量の決定方法と画像濃度との関係を調査した。試験方法は、図４のフローチャートに示した制御により、パッチ画像濃度Ｂに応じて基準印字率Ｐｓの算出方法を変更し、表１に示したパラメーターを用いて基準印字率Ｐｓを算出した場合（本発明１〜１１）の、ベタ画像の濃度低下を評価した。また、基準印字率Ｐｓを一定（２％）とした場合（比較例）のベタ画像の濃度低下も併せて評価した。なお、リフレッシュ工程のインターバルとなる基準印字枚数ｎを２００枚とした。結果を表２に示す。
【００７４】
表２において、駆動時間Ａが「普通」は、表１の２〜３秒に対応する。また、パッチ濃度Ｂが「濃い」はＩＤが１．２以上、「普通」は１．０〜１．２、「薄い」は１．０以下に対応する。また、トナー濃度Ｃが「高い」はＴ／Ｃが１１％以上、「普通」はＴ／Ｃが９〜１１％、「高い」はＴ／Ｃが９％以下に対応する。また、絶対湿度Ｄが「高い」は１０ｇ／ｍ3以上、「普通」は５〜１０ｇ／ｍ3、「低い」は５ｇ／ｍ3以下に対応する。
【００７５】
例えば、表２の本発明３では、駆動時間Ａが「普通」、パッチ濃度Ｂが「薄い」、トナー濃度Ｃが「高い」、絶対湿度Ｄが「高い」ため、表１から駆動時間Ａのパラメーターは０．４、パッチ濃度Ｂのパラメーターは０．６、トナー濃度Ｃのパラメーターは０．２、絶対湿度Ｄのパラメーターは０．１となり、基準印字率Ｐｓ＝（０．４＋０．６＋０．２＋０．１）＝１．６（％）となる。
【００７６】
画像濃度は目視により評価し、十分な濃度が得られている場合を○、やや濃度低下がみられた場合を△、濃度低下が顕著にみられた場合を×とした。
【００７７】
【表２】
2016075812.tif 000004
【００７８】
表２から明らかなように、パッチ画像濃度Ｂに応じて基準印字率Ｐｓの算出方法を変更する本発明では、パッチ濃度が濃い場合（本発明１）は基準印字率Ｐｓ＝０％となり、トナー吐出は行われないが、画像濃度の低下は認められなかった。これに対し、比較例では基準印字率Ｐｓ＝２．０％となるため、不要なトナー吐出が行われることとなった。
【００７９】
同様に、本発明２〜４、６においても、比較例に比べて基準印字率Ｐｓが低くなるため、画像濃度の低下を起こすことなくトナー吐出量を低減することができた。一方、本発明８、１０、１１においては、比較例に比べて基準印字率Ｐｓが高く設定され、比較例で発生した画像濃度の低下を改善することができた。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、非画像形成時にトナー担持体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利用可能である。本発明の利用により、トナー担持体上のトナーの強制吐出を実行する際のトナー吐出量を常に最適化できる画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１ａ〜１ｄ      感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ      現像装置
２６            磁気ローラー
２３            現像ローラー（トナー担持体）
２７            トナー濃度センサー
４０            画像濃度センサー
４５            機内温湿度センサー（湿度センサー）
９０            制御部
９１            ＣＰＵ
９２            ＲＯＭ
９３            ＲＡＭ
９４            一時記憶部
９５            カウンター（印字枚数カウント部）
９７            タイマー（駆動時間計測部）
１００          カラープリンター
【図１】
2016075812.tif 000005
【図２】
2016075812.tif 000006
【図３】
2016075812.tif 000007
【図４】
2016075812.tif 000008