(57)【要約】【課題】現像スリーブへのトナー固着を減らし、そのトナー固着が原因で画質が劣化するのを防止する画像形成装置を提供することにある。【解決手段】乾式２成分現像剤を用いた現像装置１２と静電潜像を形成する像担持体１０を備え、この像担持体１０上の前記静電潜像を前記現像剤で可視化して給紙された記録媒体Ｐ上に転写する画像形成装置において、入力された画像データから、トナーを付着すべき画素である印字画素数をカウントする印字画素カウント手段２８を有し、上記入力された画像データを主走査方向で分割し、分割されたそれぞれの領域の印字画素数をカウントする分割印字画素カウント手段２９を備え、作像動作中の前記記録媒体Ｐへの印字がなされない所定のタイミングで、印字画素数に応じて前記像担持体１０にトナー像を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾式２成分現像剤を用いた現像装置と静電潜像を形成する像担持体を備え、前記像担持体上の前記静電潜像を前記現像剤で可視化して給紙された記録媒体上に転写する画像形成装置において、入力された画像データから、トナーを付着すべき画素である印字画素数をカウントする印字画素カウント手段を有し、上記入力された画像データを主走査方向で分割し、分割されたそれぞれの領域の印字画素数をカウントする分割印字画素カウント手段を備え、作像動作中の前記記録媒体への印字がなされない所定のタイミングで、印字画素数に応じて前記像担持体にトナー像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
主走査方向における所定枚数の累計した画素数に応じて、前記像担持体に形成するトナー像の有無を前記現像装置の軸方向位置で変更することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
主走査方向における所定枚数の累計した画素数に応じて、前記像担持体に形成するトナー像の濃度を前記現像装置の軸方向位置で書き込み露光量によって変更することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
主走査方向における所定枚数の累計した画素数に応じて、前記像担持体に形成するトナー像の前記像担持体周方向の長さを、前記現像装置の軸方向位置で変更することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体上に基準パターンを作り、この基準パターンの濃度を反射濃度センサで読み取ることで前記基準パターンの濃度からトナー濃度を推定してトナーの補給を制御する方式を有する画像形成装置において、作像動作中の前記記録媒体への印字がなされないトナー像を前記像担持体に形成するタイミングは、前記基準パターンの作成前であることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項記載の画像形成装置。
【請求項６】
作像動作中の前記記録媒体への印字がなされないトナー像を前記像担持体に形成するタイミングは、所定枚数の前記記録媒体へ印字し、最後に画像印字が行なわれた前記記録媒体の画像域への印字の直後であることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項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、乾式２成分現像剤を用いた現像装置を備えている高速複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真式や静電記録式の画像形成装置では、感光体ドラム、感光体ベルト等からなる潜像担持体（以下、像担持体と称することもある）上に画像情報に応じた静電潜像が形成され、現像装置によって現像動作が実行され、可視像が得られるようになっている。
このように現像動作を実行するにあたり、転写性、ハーフトーンの再現性、温度・湿度に対する現像特性の安定性などの観点から、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式が主流になってきている。
つまり、現像装置では、現像剤担持体上に２成分現像剤がブラシチェーン状に穂立ちを起こし、現像領域において、現像剤中のトナーを潜像担持体上の潜像部分に供給するのである。ここで現像領域とは、現像剤担持体上で磁気ブラシが立ち上がり、潜像担持体と接触している範囲である。
【０００３】
上記現像剤担持体は、通常、円筒状に形成されたスリーブ（以下、現像スリーブ）からなるとともに、当該現像スリーブ（現像ローラ）表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁石ローラ（磁石体）を現像スリーブ内部に備えている。穂立ちの際、キャリアが磁石ローラで生じる磁力線に沿うように現像スリーブ上に穂立ちするとともに、この穂立ちに係るキャリアに対して帯電トナーが付着されている。
上記磁石ローラは、複数の磁極を備え、それぞれの磁極を形成する磁石が棒状等に形成されていて、とくに、現像スリーブ表面の現像領域部分では現像剤を立ち上げる現像主磁極を備えている。上記現像スリーブと磁石ローラの少なくとも一方が動くことによって現像スリーブ表面に穂立ちを起こした現像剤が移動するようになっている。
その際、現像スリーブ表面には長手方向に延びた溝が形成され、この溝によって現像剤の搬送性を確保するようになっている。溝の代わりにサンドブラスト等により表面に凹凸処理を施すこともある。
【０００４】
現像領域に搬送された現像剤は上記現像主磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちを起こし、この現像剤のチェーン穂は撓むように潜像担持体表面に接触する。この接触した現像剤のチェーン穂が潜像担持体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながら、トナー供給（現像）を行う。
ところで、現像剤担持体と潜像担持体の最も近接する近接点の距離乃至間隔（以下、現像ギャップと称する）は画質に大いに関係する。すなわち、現像ギャップが広い場合には、潜像端部のトナー付着量が増加する、所謂「エッジ強調画像」が発生し、画質を低下させてしまう問題がある。
この現象を低減する方法の１つとして、現像ギャップを狭くする措置がよく用いられる。しかしながら、現像ギャップを狭くすると、現像電界が大きくなるために現像γが高くなる。この現像γについては、高過ぎると階調性が劣化し、低く過ぎると最大付着量が得られにくくなるので、当該現像γは最適な範囲を有するものである。
【０００５】
現像γは現像スリーブ線速比（現像スリーブ周速度／潜像担持体周速度）に比例するので、高くなり過ぎた現像γを低下させるためには、現像スリーブの回転数を下げて、現像スリーブ線速比を下げ、それによって所望の現像γを得ることができる。
ところが、このように現像スリーブ線速比を下げると、階調性は回復するものの現像能力が低下する。そして表面に長手方向溝を有した現像スリーブでは、その溝の部分に現像剤のチェーン穂が集中するので、その溝に対応するピッチでトナーの付着ムラが発生してしまう。
そのため、表面凹凸処理を施した現像スリーブの使用が考慮される。ところがサンドブラスト等により表面凹凸を形成した現像スリーブは、溝付きスリーブよりも現像剤搬送力が弱く、現像ギャップを小さく現像スリーブ線速比も小さくして用いた場合、現像スリーブ表面にトナー又は現像剤の固着が発生する。
【０００６】
固着が発生すると、現像剤担持体である現像ローラ（現像スリーブ）の回転トルクが上昇し、現像駆動ギヤ等の駆動伝達系のギヤピッチで駆動ムラを生じ、バンディングを生じてしまう。また、潜像担持体に対しても駆動ムラを発生させるため、レーザ等によりドット潜像を形成する時には、ドット間隔にムラを生じ、同様なバンディング画像を生じるという不具合がある。
さらに、そのまま作像を続けると、潜像担持体と現像スリーブに線速差があるため、潜像担持体の感光層を削ったり、潜像担持体駆動を停止させたりして著しい不具合を生じてしまう。
上記「エッジ強調画像」を低減する別の方法として、現像バイアスにＡＣバイアスを用いることも有効な措置として知られている。ＡＣバイアスを印加することにより、現像剤の穂の電気抵抗が低下する。
これにより、現像電極が磁気ブラシの先端部近傍になり、実質的に現像ギャップが小さくなった効果（エッジ強調画像改善）が得られる。しかしながら、同時に現像γも高くなり、上記ギャップ狭化と同じように所望の現像γを得るにはスリーブ線速比を小さくする必要があり、その結果、上記の場合と同様な不具合を発生する。
【０００７】
ここで固着のメカニズムを説明する。固着は、潜像担持体の振れと現像剤担持体の振れによって正規現像ギャップ幅が減少したり、現像剤担持体上の現像剤が正規汲み上げ量を越えた場合に発生し易い。
現像剤担持体上の汲み上げ量が部分的に増加し、量の多くなった現像剤が現像ニップ（現像スリーブ上に形成される磁気ブラシが潜像担持体と摺擦する部分で発生する接触部）内で押圧されながら通過する際に狭い空隙で生じるストレスにより不都合が発生する。
この不都合は、１．トナーが力学的に軟化、２．トナーが熱的に軟化及び溶融、３．トナー内に含有されたワックスが力学的に染み出る等である。さらにこのような状態において、現像スリーブ表面の現像剤搬送力が弱いと、現像ニップを通過できない高密度の現像剤は、現像スリーブ表面で滑ることにより現像スリーブ表面での摩擦熱でトナーが溶融し、固着してしまう。
【０００８】
軟化・溶融したトナーに他のトナー又はキャリア等が凝集し始め、この部分が核となって固着部が成長する。固着開始は、ほぼ１個所から始まり周方向に次第に広がる場合と、複数個所発生して成長する場合とがある。
他の間接的な要因として、装置内トナー濃度が高くなり（低湿環境でＰセンサを制御する際や元々トナー濃度が高いカラー剤使用時）、流動性が低下したり、現像剤の経時劣化や放置低下により帯電量の落ちた浮遊トナーが増加して流動性が低下している時等の場合に固着が発生し易い。
また、経時的に現像スリーブ表面粗さが小さくなって現像剤の搬送性が低下する時、高温環境や連続コピーで現像スリーブ温度が上昇する時（渦電流）、さらには現像スリーブ汚れが多い時等にもとくに固着が発生し易い。いずれの場合も、現像スリーブとキャリアやトナーの間で相対的速度差が大きいほど摩擦熱が発生し、固着を誘発する。
【０００９】
従来から、上述した現像装置における、エッジ強調画像の発生、画質を低下、現像スリーブ表面へのトナー又は現像剤の固着の発生等の不都合を改善又は解消するために種々の提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、この現像スリーブへのトナー固着の対処法として、所定のタイミングで現像装置の軸方向の両端部のベタ黒画像を取る方法が開示されている。両端部にベタ黒画像を取るのは、一般的な印刷画像の両端の印字率が低いことで、現像スリーブへのトナー固着が悪化しているためである。
【特許文献１】特開２００１−３１２１２６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の特許文献１による方法では、両端の印字率が低い一般的な印刷画像について述べているが、実際にはさまざまな印刷画像が取られているため、現像スリーブのトナー固着は軸方向でムラとなってしまうことが多く、この固着ムラによる画像濃度の希薄化、地汚れ等の画像不具合が、市場における全ての画像形成装置において対応できる訳では無いという問題がある。
そこで、本発明の目的は、現像スリーブへのトナー固着を減らし、そのトナー固着が原因で画質が劣化するのを防止する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、乾式２成分現像剤を用いた現像装置と静電潜像を形成する像担持体を備え、この像担持体上の前記静電潜像を前記現像剤で可視化して給紙された記録媒体上に転写する画像形成装置において、入力された画像データから、トナーを付着すべき画素である印字画素数をカウントする印字画素カウント手段を有し、上記入力された画像データを主走査方向で分割し、分割されたそれぞれの領域の印字画素数をカウントする分割印字画素カウント手段を備え、作像動作中の前記記録媒体への印字がなされない所定のタイミングで、印字画素数に応じて前記像担持体にトナー像を形成する画像形成装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、主走査方向における所定枚数の累計した画素数に応じて、前記像担持体に形成するトナー像の有無を前記現像装置の軸方向位置で変更する請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、主走査方向における所定枚数の累計した画素数に応じて、前記像担持体に形成するトナー像の濃度を前記現像装置の軸方向位置で書き込み露光量によって変更する請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、主走査方向における所定枚数の累計した画素数に応じて、前記像担持体に形成するトナー像の前記像担持体周方向の長さを、前記現像装置の軸方向位置で変更する、請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、前記像担持体上に基準パターンを作りこの基準パターンの濃度を反射濃度センサで読み取ることで前記基準パターンの濃度からトナー濃度を推定してトナーの補給を制御する方式を有する画像形成装置において、作像動作中の前記記録媒体への印字がなされないトナー像を前記像担持体に形成するタイミングは、前記基準パターンの作成前である請求項２乃至４の何れか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、作像動作中の前記記録媒体への印字がなされないトナー像を前記像担持体に形成するタイミングは、所定枚数の前記記録媒体へ印字し、最後に画像印字が行なわれた前記記録媒体の画像域への印字の直後である請求項２乃至４の何れか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、作像動作中に記録媒体への印字がなされない所定のタイミングで、印字画素カウントに応じて像担持体にトナー像を形成することにより、現像スリーブへのトナー固着を減らすことができ、そのトナー固着が原因で画質が劣化するのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による画像形成装置であるレーザ複写機の要部の構成を示す概略図である。図２は本発明による画像形成装置の制御装置の１部分を示すブロック図である。図１及び図２を参照して実施の形態について説明する。
図１及び図２において、画像形成装置Ａには、潜像担持体であるドラム状の感光体１０が示されている。この感光体１０の周りには、その図示左横に設けるローラ状の帯電装置１１から感光体１０の矢印で示す回転方向に順に、図示下方に現像装置１２、図示右横に転写装置（転写チャージャ）１３とシート分離装置（転写チャージャ）１４、図示上方にクリーニング装置１５を備えている。
現像装置１２は現像ケーシング２１を含み、現像剤（トナー）を収容しているこの現像ケーシング２１の下方には現像剤攪拌搬送部材２３が配置されている。この現像剤攪拌搬送部材２３の上方の感光体１０近傍には現像スリーブ（現像ローラ）２４が配置されている。
【００１５】
この現像ローラ２４は、感光体１０との間に現像ギャップ２４Ａを形成するように配置されている。この現像ローラ２４に付着した現像剤を適切な厚さに調整するためのドクタブレード装置２５が図示左側方に配置されている。
そして、コピーを取る時は、公知のとおり、図示してないコンタクトガラス上に原稿をセットしてから、コピースイッチを押し、図示してない光学読み取り装置で原稿の画像を読み取ると同時に、感光体１０と転写装置１３間に、同様に図示してない給紙装置から搬送される記録媒体（転写材）Ｐを送り込む。
一方、感光体１０は、所定の周速度で回転し、その回転にともない、クリーニングパッド１６で清掃する帯電装置１１で表面を一様に帯電し、その表面に図示してない光書き込み装置からレーザ光Ｌを照射して書き込みを行なう。
感光体１０上に、上記読み取った原稿画像の静電潜像を形成し、続いて現像装置１２位置を通る時、トナーを付着して同静電潜像を逐次可視像化する。そして、この可視像化して形成したトナー画像を、上述した通り感光体１０と転写装置１３間に搬送した記録媒体Ｐ上に転写装置１３で転写する。
【００１６】
転写後、記録媒体Ｐは、シート分離装置１４で放電して、静電的に付着する感光体１０から分離し、図示してない定着装置へ搬送してそこで転写画像を定着し、同様に図示してない排紙部へと排出する。シート分離装置１４に代えて分離爪を設け、感光体１０から機械的に分離するようにしてもよい。
他方、画像転写後の感光体１０は、表面に残った残留トナーを、クリーニング装置１５に備えるクリーニングブレード１７で掻き落として表面を清掃した後、図示してない除電ランプで除電して表面電位を初期化する。
本発明による画像形成装置Ａの制御装置の１部分を示す図２のブロック図において、制御装置２６は画像データを受信する画像データ受信手段２７、トナーを付着すべき画素である印字画素数をカウントする印字画素カウント手段２８を含んでいる。
【００１７】
制御装置２６は、さらに、画像データ受信手段２７に入力された画像データを主走査方向で分割し、分割されたそれぞれの領域の印字画素数をカウントする分割印字画素カウント手段２９、及び記録媒体への印字がなされない所定のタイミングを検知する非印字タイミング検知手段３０を含んでいる。
この制御装置２６は、画像形成装置Ａでの作像動作中、記録媒体への印字がなされない所定のタイミングで、分割印字画素カウント手段２９でカウントされた印字画素数に応じて感光体１０にトナー像を形成するように構成されている。
感光体１０上に形成するトナー像の有無は、主走査方向における所定枚数の累計した画素数に応じて、現像装置１２の軸方向位置で変更する。また、感光体１０上に形成するトナー像の濃度は、主走査方向における所定枚数の累計した画素数に応じて、現像装置１２の軸方向位置で書き込み露光量によって変更する。
【００１８】
さらに、感光体１０上に形成するトナー像のこの感光体１０の周方向の長さは、主走査方向における所定枚数の累計した画素数に応じて、現像装置１２の軸方向位置で変更するようにしている。
本実施の形態に使用した図１の画像形成装置Ａでは、一定の印字枚数毎に（本実施の形態では１０枚に１回）、基準濃度パッチ潜像がレーザ光Ｌによって書き込まれ、パッチの現像バイアスが印加され、その現像バイアスで基準濃度トナー像が現像される。
そして基準濃度トナー像の反射濃度を図示してない反射濃度センサ（Ｐセンサ）によって検知し、その反射濃度が一定範囲になるように図示してないトナーホッパ中のトナーが搬送手段上に補給されるため、２成分現像剤のトナー濃度は常に最適な比率に保たれる。
すなわち、感光体１０上に基準パターンを作り、この基準パターンの濃度を反射濃度センサで読み取ることで基準パターンの濃度からトナー濃度を推定してトナーの補給を制御する。作像動作中の記録媒体への印字がなされないトナー像を感光体１０に形成するタイミングは、基準パターンの作成前である。
【００１９】
図３は図１の画像形成装置Ａで印字する画像パターンを示す概略図である。図４は現像装置の軸方向の印字率の累計をグラフで表す図である。また、本実施の形態に使用した図１の画像形成装置には、画像を印字した画像部の印字率を現像装置１２の軸方向で記憶しておく機能を有している。
図３に示した画像パターンを１０枚印刷した時の、現像装置１２の軸方向の印字率の累計を図４にグラフで示している。トナーで印字された位置の印字率が多くなっていることが解かる。
図５は現像ローラ表面のトナー濃度をグラフで示す図である。実際に、図３の画像パターンにて５０００枚の印字をした後に、測定した現像スリーブ（現像ローラ）上の濃度を表している。
印字率の高い部分はトナー固着が少なく濃度が薄いが、印字率の低い部分、すなわちトナーの排出が全く無い部分はトナー固着が非常に多く、現像スリーブ表面濃度が高くなっていることが解かる。
【００２０】
図６は主走査方向の画像濃度をグラフで示す図である。図６には、上記の５０００枚印字後の現像スリーブにより、全面黒ベタ画像を印字して、主走査方向の画像濃度を測定した結果を示している。現像スリーブのトナー固着が多い部分の画像濃度が下がっていることが解かる。
このように、印字率と現像スリーブへのトナー固着には相関関係があり、印字率の低い現像スリーブ位置のトナー固着が多いことが解かった。ここで、本発明では、上述したように、画像パターンを１０枚印刷した時の入力された画像データを主走査方向で分割し、分割されたそれぞれの領域の印字画素の数を分割印字画素カウント手段２９（図２）でカウントして記憶している。
一定のカウント数に満たなかった現像スリーブ位置に、画像１０枚印字が行なわれた画像域直後の感光体（像担持体）１０（図１）上にトナー像を形成した結果、現像スリーブへのトナー固着が減り、画像への不具合は少なくなった。
【００２１】
同様に、画像パターンを１０枚印刷した累計の画素数を、主走査方向で分布として記憶し、画素数に応じて静電潜像を作成するための露光量を可変し、感光体１０上のトナー像が画素数に応じて排出するトナー量が異なる構成とした。すなわち、累計の画素数が少ない現像スリーブの主走査方向位置においては、対応する感光体１０の主走査方向位置への露光量を増加させるようにして、感光体１０に形成するトナー像の濃度を増加させるのである。これによって、現像スリーブへのトナー固着が減り、さらに、ムラが非常に少なくなった。
さらに同様に、画像パターンを１０枚印刷した累計の画素数を、主走査方向で分布として記憶し、画素数に応じて、感光体１０上へのトナー像の周方向の長さを変動させるようにした。すなわち、累計の画素数が少ない現像スリーブの主走査方向位置においては、対応する感光体１０の主走査方向位置へ形成するトナー像を周方向に長くすることで同様の効果が得られた。
【００２２】
図７は露光量を変化させる方法で測定した現像スリーブの表面濃度を示す図である。図５と比べると、現像スリーブへのトナー固着が減り、また、ムラがなくなっていることが解かる。トナー像の周方向の長さを変動させる構成でもほぼ同様の結果が得られている。
感光体１０（図１）上に形成するトナー像の印字タイミングは、トナー固着による濃度ムラが上記基準パターンへ影響を及ぼさないように、基準パターンの作成前であることが望ましい。
さらに、感光体１０のトナー像の印字タイミングは記録媒体への画像印字直後と印字後一定時間が経った後では、画像印字直後に行なったほうが現像スリーブへのトナー固着が少なくなることが解かった。
従って、作像動作中の記録媒体への印字がなされないトナー像を感光体１０に形成するタイミングは、所定枚数の記録媒体へ画像を印字し、最後に画像印字が行なわれた記録媒体の画像域に対して印字した直後である。
【００２３】
図８は印字後の放置時間と現像スリーブ表面濃度の関係をグラフで示す図である。図８に示すように、印字後の放置時間と現像スリーブ（現像ローラ）表面濃度の関係を見ると、放置時間が長くなるほどトナー固着が発生するという結果となる。これは、背景技術で説明した通り、トナーが熱的に軟化及び融解し易くなることが原因である。
本発明によれば、主走査方向における所定枚数の累計した画素数に応じて、感光体（像担持体）に形成するトナー像の濃度や長さを変更することにより、現像スリーブへのトナー固着を減らすことができ、さらに、主走査方向のムラも無くすことができ、これによって、トナー固着が原因で画質が劣化するのを防止できる。
また、本発明によれば、感光体上にトナー像を形成するタイミングを指定することで、常に、現像スリーブへのトナー固着が発生しにくい状態にしておくことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による画像形成装置であるレーザ複写機の要部の構成を示す概略図である。
【図２】本発明による画像形成装置の制御装置の１部分を示すブロック図である。
【図３】図１の画像形成装置で印字する画像パターンを示す概略図である。
【図４】現像装置の軸方向の印字率の累計を示す図である。
【図５】現像ローラ表面のトナー濃度を示す図である。
【図６】主走査方向の画像濃度を示す図である。
【図７】露光量を可変する方法で測定した現像スリーブの表面濃度を示す図である。
【図８】印字後の放置時間と現像スリーブ表面濃度の関係をグラフで示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ  画像形成装置、Ｐ  記録媒体（転写材）、１０  像担持体（感光体）、１２  現像装置、１３  転写手段（転写チャージャ）、２４  現像スリーブ（現像ローラ）、２６  制御装置、２７  画像データ受信手段、２８  印字画素カウント手段、２９  分割印字画素カウント手段、３０  非印字タイミング検知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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