JP3604000B2 - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電潜像担持体と対向して、トナーを現像領域に搬送するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、前記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手段を備えた画像形成方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に１成分現像装置においては、画像形成を繰り返し行うことにより粒径の小さなトナーがトナー担持体表面に高い帯電量による鏡映力のために付着し、他のトナー粒子がトナー担持体との間で摩擦帯電することを阻害し、トナー担持体上で均一な帯電が行われないまま静電潜像部まで搬送されることにより、画像濃度低下やカブリといった問題を引き起こすことがある。
【０００３】
このような現象は、特に画像上の原稿印字率が低い場合に、トナー担持体（現像スリーブ）から静電潜像部（感光体ドラム）に飛翔するトナーが少ないために、トナー粒子が現像スリーブ上に残りやすいため、促進され、画像濃度低下やカブリが発生する。
このような場合には、ベタ黒等の原稿印字率が高いパターンにより現像スリーブからトナーを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、長期にわたりトナーの消費が行われないまま放置した後に、ベタ黒パターンを印字しない場合には現像スリーブ表面にトナー粒子が湿度等の影響により固着され、回復しないこともある。そして、環境条件としては、低湿環境で特に現れやすい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来からの検討では、トナー担持体の表面形状、材質の検討により、トナーの帯電付与能力が十分に発揮できるように改良されてきてはいるが、場合によってはトナーの帯電が過剰となり前記のような現象が生じやすくなることがある。
そして、交番バイアスにより、静電潜像部とトナー担持体の間の現像エリアにおいては、トナーの往復運動が行われる。
よって、交番バイアスの現像に要する時間より、現像に要さない時間内に、現像時より大きい交番バイアス値を印加することにより、トナー担持体からのトナーを剥ぎ取って、前記静電潜像部へ該トナーを飛翔させることができる。
【０００５】
したがって、印字率が低い場合、すなわち、１枚の画面において印字ドットが少ない場合は、画像形成後に前記トナー担持部のトナーを消費するように前記トナー担持部に交番電界の印加を行うことによって、前記トナー担持部表面はリフレッシュされ、画像の劣化を防げることができる。
【０００６】
また、リフレッシュ時、トナー担持部と静電潜像部にリフレッシュ用交番電界をかけるが、このために現像器内で発生した逆極性チャージトナーが転写部に付着し、印字用紙の裏を汚染してしまうことがあった。また、帯電電圧が低下する高湿環境下では、正規帯電トナー中に逆極性トナーが混在することがあるがこれも同様な問題を生じさせる。
【０００７】
上述の事情に鑑み、本発明は、必要に応じてトナー担持体表面の残留トナーをリフレッシュして、帯電的に均一なトナーの薄層を形成できるようにし、トナー担持体表面のトナーの粒度分布が、長期間の使用に対しても変化しないようにすることで画像濃度低下やカブリ、及びリフレッシュ工程実施後の印字用紙裏汚れといった画像不良を解決する画像形成方法及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、静電潜像担持体と対向してトナーを現像領域に搬送するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、すなわち、前記静電潜像担持体上のトナー像を前記記録媒体に転写が終わった後に、前記トナー担持体上のトナーをリフレッシュする画像形成方法及び装置である。
【０００９】
そして、請求項１は方法発明であって、静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、前記トナー担持体上の１成分トナーを前記静電潜像担持体側に搬送して前記トナー担持体表面をリフレッシュするリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ工程を備えた画像形成方法において、
画像上の印字密度が所定密度値を下回った場合に、画像形成時に前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用する交番電界より実効値において大であるリフレッシュ用交番電界を印加して前記リフレッシュ工程を行うとともに、前記画像上の印字密度に応じてリフレッシュ用交番電界の印加時間を異ならせて制御することを特徴とする。
【００１０】
そして、該方法発明を実現するために請求項１０に記載する装置発明は、静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、前記トナー担持体上の１成分トナーをリフレッシュする画像形成装置において、
画像上の画像パターンに対応する印字密度を計数処理する印字密度処理手段と、
前記印字密度が所定密度値を下回った場合に、画像形成時に前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用する交番電界より実効値において大であるリフレッシュ用交番電界を印加して前記トナー担持体上のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送するリフレッシュ手段とを備え、
前記リフレッシュ手段が、前記画像上の印字密度に応じて前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を異ならせて制御されていることを特徴とする。
【００１１】
前記静電潜像担持体と前記トナー担持体により画像形成を繰り返した場合、画像上の印字密度が所定密度値を下回ると、前記トナー担持体から前記静電潜像担持体に飛翔するトナー量は印字密度が高い場合より少なく、前記トナー担持体に残るトナー量が多い。この状態で長期間放置されると前記トナー担持体表面にトナー粒子が湿度等の影響により固着され、回復しないこともある。
【００１２】
また、トナーがある一定温度以上の状態で攪拌、放置され続け、特に現像ローラから引き剥がされることが少ないと前記同様トナーが過帯電し、そしてそれをもとに凝集したり、熱によるソフトケーキング状態で凝集したりするとトナーが通常通り帯電できずに画像濃度自身が低下する場合がある。
【００１３】
さらに湿度が高いと、空気中の水分によってリークがおこり、トナーの帯電が十分できなくなって画像濃度が低下する場合があり、低印字時は、現像ローラ近傍のトナーは過帯電、表層のトナーが未帯電と、現像ローラ上での帯電の平衡が大きく崩れ、画像形成が行われなくなってしまう場合がある。
【００１４】
そこで、画像上の画像パターンに対応する印字密度を計数処理する印字密度処理手段と、前記印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記トナー担持体上のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送するリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ手段とを設け、前記静電潜像担持体に画像上の画像パターンに対応する静電潜像を形成するドット数を計数し、実際の画像パターンに用いる黒ドット数に対する全頁数を黒ベタとした場合のドット数との比による印字密度を求め、画像上の印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記静電潜像担持体上のトナー像を前記記録媒体に転写が終わった後に、前記リフレッシュ手段により、前記トナー担持体表面のトナーを前記静電潜像担持体に飛翔させてリフレッシュを行うことにより、前記トナー担持体表面が清掃され、そして、前記静電潜像担持体表面に付着したトナーは前記静電潜像担持体表面のクリーニング手段により清掃する事ができる。
【００１５】
そして、リフレッシュ工程を行う時期は、１枚の記録媒体の画像形成が終了した後に、連続して行っても、設定枚数の画像形成が終了した後、所定枚数（例えば、６４枚、１００枚等）の画像形成終了後に連続して行ってもよい。また、現像器の中に温度と湿度を計測するセンサー装置を設置し、温度や湿度が所定値以上の場合、もしくは原稿密度が所定密度値を下回り、かつ温度や湿度が所定値を越えた場合に実施するようにしてもよい。
ただ、画像形成が終了した後にこのリフレッシュ工程を行うと、画像形成動作が終了後に機械が作動するからユーザーは故障、若しくは異常と思ってしまうことがあるため、リフレッシュ工程が必要になった場合それを記憶するメモリを用意し、次の印字が指示されたときにメモリの内容を参照して印字動作に先立って行うようにしてもよい。また、電源スイッチをｏｆｆした後、一定の時間内にリフレッシュ工程を終了して、待機状態もしくは電源の完全遮断状態になってもよい。また、電源スイッチｏｎ後の一定時間内に（すなわち、ウェームアップと同時に）行ってもよく、また、状況に応じて、フロントパネルやコンピュータからのコマンドを用いて手動で行えるようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明は画像上の印字密度に応じて前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を制御するように構成することも本発明の有効な手段である。
印字密度が小さいほど前記トナー担持体から前記静電潜像担持体へ飛翔するトナー量は少なくなり、前記トナー担持体表面に残る残留トナー量は多くなるので、リフレッシュ用交番電界の印加時間を長くすることが望ましい。
【００１７】
また、請求項２に記載する方法発明は、静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、前記トナー担持体上の１成分トナーを前記静電潜像担持体側に搬送して前記トナー担持体表面をリフレッシュするリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ工程を備えた画像形成方法において、
画像形成される記録媒体の頁数を計数するとともに、画像上の印字密度を計数して平均印字密度を求め、所定頁数を計数するとともに、前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合に、画像形成時に前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用する交番電界より実効値において大であるリフレッシュ用交番電界を印加して前記リフレッシュ工程を行うとともに、前記画像上の平均印字密度に応じて段階的にリフレッシュ用交番電界の印加時間を異ならせて制御することを特徴とする。
【００１８】
ここにおいて、「所定頁数を計数するとともに、前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合」とは、以下の場合を含む。
（イ）記録媒体の頁数を計数するとともに、画像上の印字密度を計数し、頁数と印字密度が同時に所定値を計数した場合、
（ロ）記録媒体の頁数が所定値を計数した後に、画像上の印字密度が所定値を計数した場合、
（ハ）画像上の印字密度が所定値を計数した後に、記録媒体の頁数が所定値を計数した場合、
よって、記録媒体の頁数の計数は、リフレッシュ工程が終わるまで継続していても、所定枚数まで計数するとリセットされ、また１枚目からカウントしてもよい。
【００１９】
通常、画像上の印字密度が所定密度値より小さい場合でも、長期間放置しない場合、印字を継続することにより印字密度が平均化してくるので、リフレッシュを行うには、記録媒体の頁数と印字密度とのアンドをとることが望ましい。しかしながら、前記（イ）のように、頁数と印字密度が同時に所定値を計数する場合より、前記（ロ）及び（ハ）のように一方が先に所定値を計数する場合が多い。
よって、一般的には、所定頁数の計数時には印字密度は種々異なった値を示す。
そして、印字密度の値の大小により必要とするリフレッシュ用交番電界の印加時間は異なる。よって、印字密度が異なってもリフレッシュ用交番電界の印加時間を制御することにより、必要とする印加時間に合致させることができる。
【００２０】
前記請求項２記載の方法発明を実現するために、請求項１１に記載するように、静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、前記トナー担持体上の１成分トナーをリフレッシュする画像形成装置において、
画像形成される記録媒体の頁数を計数する計数手段と、
画像上の画像パターンに対応する印字密度を計数処理して平均印字密度を求める平均印字密度処理手段と、
前記印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記画像形成時に前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用する交番電界より実効値において大であるリフレッシュ用交番電界を印加して前記トナー担持体上のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送するリフレッシュ手段と、
前記画像上の平均印字密度に応じて段階的にリフレッシュ用交番電界の印加時間を異ならせて制御する印加時間制御手段とを備え、
前記計数手段で所定枚数を計数した時に、前記平均印字密度処理手段で計数した値が所定密度値を下回った場合に、前記平均印字密度に応じて前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を異ならせて制御しながら前記リフレッシュ手段を動作させることを特徴とする。
【００２１】
そして、本発明も、前記平均印字密度に応じて前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を制御するように構成することは本発明の有効な手段である。
前記リフレッシュ用交番電界は一律に所定時間印加する必要はなく、平均印字密度に応じて印加時間を可変制御することが望ましい。
【００２２】
そして、前記所定密度値は３％であることが望ましい。
図４のグラフ１に示すように、印字率が３％を下回ってきたときに、耐刷評価後の画像濃度が低くなっている。
【００２３】
また、前記リフレッシュ用交番電界は、画像形成時に前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用する交番電界より実効値において大に設定することも本発明の有効な手段である。
【００２４】
また、機内の現像器内の温度や湿度がある所定の値を超えたときにリフレッシュを実施するようにしてもよく、これを実現するために、機内の現像器内に温度と湿度を測定するセンサー装置を設置し、該センサー装置が現像器内の温度と湿度が所定値を越えたことを検出したときリフレッシュを実施させる手段を設けることが望ましい。
【００２５】
またこうしたリフレッシュの際、現像器内で発生した逆極性チャージトナーが転写部に付着し、印字用紙の裏を汚染してしまうことがあったが、記載するようにリフレッシュ中は前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写部に転写逆バイアスを印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち（例えば、前記静電潜像担持体を１〜２周した後）転写部に転写正バイアスを印加して前記静電潜像担持体を回転させ、逆極性トナーをクリーニングすればリフレッシュモード実施後の印字用紙裏汚れを防止することができる。
これを実現するため、前記リフレッシュ手段はリフレッシュに際して前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写部に転写逆バイアスを印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち転写部に転写正バイアスを印加して前記静電潜像担持体を回転させ、逆極性トナーをクリーニングする手段を設けることが望ましい。
【００２６】
また、リフレッシュが必要になったとき、それを印字動作が終了したときではなくて次の印字動作が指示されたときに行うため、前記画像上の印字密度、もしくは前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合にこれをメモリに記憶し、次の印字動作指示があったときにこのメモリの内容を参照して印字動作に入る前にリフレッシュ工程を実施し、その後印字動作に入るようにすればよい。
これを実現するため、前記画像上の印字密度、もしくは前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合にこれを記憶するメモリをもち、次の印字動作指示があったとき前記メモリの内容を参照してリフレッシュ工程を実施した後印字動作に入るように構成する。
【００２７】
耐刷後の画像濃度は、画像形成時とリフレッシュ時とに同じ強さの交番電界を印加（Ａの場合）するか、また、リフレッシュ時の交番電界を画像形成時よりも強く（Ｂの場合）するかによって異なる。
例えば、図６のグラフ３に示すように、印字枚数が２００００枚までは前記Ａ，Ｂの場合ともに画像濃度が変わらないが、２００００枚を越えるとＡの場合の画像濃度は低下する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００２９】
図１は本発明の実施の形態を示した画像形成装置の概略断面図である。同図において、ａ−Ｓｉで形成される感光体ドラム１のまわりには、帯電器２、露光ユニット３、現像スリーブ７を有する現像器４、転写ローラ５、クリーナ６を配置している。感光体ドラム１及び現像スリーブ７は、それぞれ図中の矢印の方向に回転し、画像形成を行うものとする。
帯電器２により、ａ−Ｓｉ感光体上を約＋２４０［Ｖ］に均一に帯電させ、露光ユニット３により感光体上に静電潜像の形成を行う。このとき露光後の感光体表面電位は、約＋１０［Ｖ］である。
【００３０】
ａ−Ｓｉ感光体ドラム１と現像器スリーブ７との間には交番電界（Ｖｄｃ＝１６０［Ｖ］、Ｖｐｐ＝１．８［ｋＶ］、ｆ＝２．４［ｋＨｚ］）を作用させて、感光体の露光部分にトナー像を現像させる。図２に本実施の形態に用いる現像バイアスの波形を示す。
現像された感光体ドラム１のトナー像は、記録媒体８上に転写ローラ５によって転写され、記録媒体搬送方向下流側に配置される定着器（不図示）により定着される。
このとき、転写ローラ５には、環境や記録媒体の種類・抵抗等により異なるが負極性の高圧バイアスを印可する。
トナーは、正帯電磁性トナーを使用し、トナーの平均粒径ｄは、５．０〜８．０［μｍ］とする。
【００３１】
上記の画像形成装置において、画像データを本体内のＣＰＵ（不図示）によりドット数として計測し、画像上の原稿密度ａｎの測定を行い、測定された記憶媒体１枚面毎の原稿密度ａ１、ａ２、ａ３、．．．、ａｎの平均原稿密度Ａが３［％］を下回った場合に、画像形成を中止して、非画像形成状態にして現像スリーブ７上のトナーを感光体ドラム１側に飛翔させて消費するように、トナー担持部７に交番電界の印加を行う。尚、本実施の形態では、すぐに画像形成を中止した場合について説明したが、連続印字中の場合には連続印字終了後に行うようにしてもよい。
【００３２】
トナー担持部７は、定形あるいは不定形粒子によるブラスト処理を施した表面を有し、交番電界としては、ＤＣ電圧に矩形波、三角波、正弦波のＡＣ成分を重畳したものとする。
画像印字密度の演算は、プリント毎に行い、ある一定枚数（例えば、１〜５００枚）の平均印字率を算出し、印字密度に応じて感光体ドラム１に画像形成していない時（非画像形成時）に現像スリーブからトナーを飛翔させてトナーの消費を行う。
このリフレッシュ工程により感光体ドラム１の前記非画像形成時に付着したトナーは感光体ドラム１の回転によりクリーナ６によって削り取られる。この際に前記転写ローラ５にトナーと同極性のＤＣバイアス電圧を印加されているので、転写ローラ５にはトナーが付着することはない。
【００３３】
つまり、平均印字率を算出した後、静電潜像担持体である感光体ドラム１とトナー担持体である現像スリーブ７が駆動状態にあるときにトナー消費が行えるように交番バイアスの制御を行う。
そして、平均印字率３％以下のときにトナーチャージアップが起こり易いことが実験的に確認されている。
また、平均印字率が低くなると現像スリーブでの残留トナーの量が増え、その残留トナーを剥すための交番バイアスの印加時間を長くし、現像スリーブを複数回回転させて感光体ドラムへトナーを飛翔させる量を多くする必要がある。
よって、前記非画像部に於けるトナー消費量については、最小３％原稿印字相当とするが、リフレッシュモードを数種類持たせることで状況（使用環境等）に応じた対応がとれるように設定を行うことが望ましい。
【００３４】
また、リフレッシュ工程においては、リフレッシュ用交番電界は、画像形成時の交番電界より実効値を上げることにより、トナーを消費しやすくすることができる。
【００３５】
なお、逆極性トナーによる用紙裏汚れを防止するため、リフレッシュに際して前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写ローラ５に転写逆バイアス（トナーと同極性）を印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち（例えば、前記静電潜像担持体を１〜２周した後）転写部に転写正バイアス（トナーと逆極性）を印加して前記静電潜像担持体を回転させ、逆極性トナーをクリーニングするようにしてもよい。
【００３６】
次に、図３に示す流れ図を用いて本実施の形態の動作を説明する。
ユーザーが画像形成装置を使用する最初の段階では、図示しない制御装置の記録媒体の頁計数手段がリセットされ（５０）、画像形成毎に１頁のドット数と画像パターンの印字率が計算され、その累積とともに平均印字率が記憶される（５１）。
【００３７】
所定の頁数（６４枚）になっても（５２）、平均印字率ＡがＡ＜３％となるまではステップ５０に戻り（５３）、頁数はリセットされるが、ステップ５１における印字率及び平均印字率は継続して更新が続く。
再度、頁が６４をカウント（５２）し、平均印字率ＡがＡ＜３％となると（５３）、平均印字率の内訳が、Ａ＜０．５％（５４）であるか、Ａ＜１％（５６）であるか、Ａ＜２％（５８）であるか、Ａ＜３％（６０）であるか、判断され、Ａ＜０．５％である場合には交番バイアスが１５．０ｓｅｃの間印加され（５５）、Ａ＜１％である場合には交番バイアスが１２．９ｓｅｃの間印加され（５７）、Ａ＜２％である場合には交番バイアスが１０．５ｓｅｃの間印加され（５９）、Ａ＜３％の場合には交番バイアスが５．２ｓｅｃの間印加される（６１）。
【００３８】
図７は、前記したリフレッシュ工程実施後の印字用紙裏汚れをも防止する実施例の場合の流れ図で、図３と同じ工程には同一番号を付した。図３で「平均印字率Ａ、Ａ＜０．５［％］？」の５４以後の工程は、図７の流れ図では７１の「メインモータ終了時交番バイアス印加」、７２の「現像バイアス印加時転写逆バイアス印加」、７３の「転写逆バイアス印加後転写正バイアスを印加」と省略して示してある。
図７において、５３で平均印字率ＡがＡ≦３％となると、７１で感光体ドラム１及び現像スリーブ７を回転するメインモータ（不図示）が停止して図３の流れ図の５４から６１の工程に従って交番バイアスが所定時間印加されると、７２で転写ローラ５にトナーと同極性のＤＣバイアス電圧を印加して正規帯電トナーが転写ローラ５に付着するのを防止し、この状態を感光体ドラム１のクリーニングが済むまで（例えば、感光体ドラムを１〜２周するまで）続け、最後に７３において転写ローラ５に転写正バイアスを印加して感光体ドラムを回転させ、逆極性トナーをクリーニングしてリフレッシュが完了する。
【００３９】
図８は、画像上の印字密度、もしくは平均印字密度が所定密度値を下回った場合に、次の印字動作開始に先立ってリフレッシュを行わせる場合の流れ図で、図３と同じ工程には同一番号を付した。図３で「平均印字率Ａ、Ａ＜０．５［％］？」の５４以後の工程は、図８の流れ図では８０の「メモリ」、８１の「印字動作指示」、８２の「交番バイアス０．５ｓｅｃ印加」、８３の「印字動作メインモータＯＮ」となり、５４から６１までの工程が８２の「交番バイアス０．５ｓｅｃ印加」で省略して示してある。
図８において、５３で平均印字率ＡがＡ≦３％となると、８０でメモリに記憶され、現在の印字動作が終了して次の印字動作が８１で指示されると、メモリの内容が参照されてリフレッシュ動作が必要なことが図示していない制御装置に伝えられ、８２で図３の流れ図の５４から６１の工程に従って交番バイアスが所定時間印加されてリフレッシュ動作が行われ、それが済むと８３で通常の印字動作が行われる。
【００４０】
【実施例】
（第１実施例）
本実施例では、６４枚毎に平均印字密度（印字率）Ａを算出した。この印字率をもとに６４枚目の出力後にトナーリフレッシュモードを実施した。
感光体ドラム１に画像形成していない部分（非画像形成時）に、現像スリーブ７からトナーを飛翔させてトナーの消費を行うために、感光体ドラム１上は帯電しない状態として印字率に応じたトナー量が消費できるように交番バイアスを印加した。
交番バイアス条件を、「Ｖｄｃ＝１６０［Ｖ］、Ｖｐｐ＝１．８［ｋＶ］、ｆ＝２．４［ｋＨｚ］」とし、交番バイアス印加時は転写ローラ５へのトナーの付着を防止するため、転写ローラ５には正極性の高圧バイアスを印加する。
本実施例における感光体ドラム１の線速は７１［ｍｍ／ｓｅｃ］とした。
使用する画像形成がＡ４サイズに２００［ｍｍ］×２８７［ｍｍ］のベタ黒パターンを印字したときに、４００［ｍｇ］のトナーが感光体ドラム１に現像されることが実験的に確認されているので、ベタ画像のトナー消費量は、０．７０［ｍｇ／ｃｍ２］となる。この数値をもとに、感光体ドラム１への印字薄が発生しない条件になるように各印字率に応じた交番バイアス印加時間を設定した。
表１に本実施例における設定値を記す。表中には、各印字率によるトナーリフレッシュモード時のトナー消費量及び交番バイアス印加時間を表す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
以上の条件により実験したデータを、画像濃度ＩＤ（マクベス濃度：０．００が白、１．８が真っ黒を意味する。）を縦軸に印字枚数を横軸にしてプロットした。
図４に各印字率密度における画像濃度推移を記す。黒の基準をマクベス濃度１．２としたときに、図４のグラフ１より印字率が３％を下回ってきたときに、耐刷評価後の画像濃度が低くなっていることが確認できる。
図５のグラフ２では、印字率をもとに非画像形成時に交番バイアスを印加してトナー消費を行ったときの結果を示す。耐刷後においても良好な画像濃度を維持していることが確認できた。
【００４３】
（第２実施例）
前記第１実施例との差異を示す。
ａ−Ｓｉ感光体と現像器スリーブの間には実効値Ｖｒｓｍ（０．６４ｋＶ）の交番電界（Ｖｄｃ＝１６０［Ｖ］、Ｖｐｐ＝１．８［ｋＶ］、ｆ＝２．４［ｋＨｚ］）を作用させて、感光体ドラム１の露光部分にトナーを現像させる。現像されたトナーは、記録媒体８上に転写ローラ５によって転写され、定着器により定着させ出力される。
この際に、上記の画像形成装置において、印字率０．１５％の原稿を印字し６４枚目の出力後に非画像形成時にトナーを消費するように現像スリーブ７に一律１５．０ｓｅｃの交番電界の印加を行う。
【００４４】
以下、非画像形成時における交番バイアスの条件を記す。
条件１〜３の実効値を、それぞれＶｒｓｍ１、Ｖｒｓｍ２、Ｖｒｓｍ３とすると、
Ｖｒｓｍ１＝０．６４ｋＶ
Ｖｒｓｍ２＝０．７１ｋＶ
Ｖｒｓｍ３＝０．７０ｋＶ
となり、Ｖｒｓｍ１＜Ｖｒｓｍ２、Ｖｒｓｍ３となる。
【００４５】
以上の条件により実験したデータを、画像濃度ＩＤを縦軸に印字枚数を横軸にしてプロットした。
図６のグラフ３では、低印字率時の画像濃度推移である条件１〜３の交番バイアスを印加したときの結果を示す。印字枚数が約２００００枚までは条件１〜３の交番電界では画像濃度は変わらないが約２００００枚以降では条件１の交番電界の濃度が落ち始め約３５０００枚印字時点では条件１の交番電界を印加した画像濃度は１．１であるのに対し、条件２、３の交番電界では約１．３であった。
このことから明かなように、画像形成時より実効値の高い交番電界をリフレッシュ工程時に印加することによって、印字枚数が多くなっても画像濃度の低下を防ぐことができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、静電潜像担持体に画像上の画像パターンに対応する静電潜像を形成するドット数を計数し、実際の画像パターンに用いる黒ドット数に対する全頁数を黒ベタとした場合のドット数との比による印字密度を求め、画像上の印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記静電潜像担持体上のトナー像を前記記録媒体に転写が終わった後に、前記リフレッシュ手段により、前記トナー担持体表面のトナーを前記静電潜像担持体に飛翔させてリフレッシュを行うことにより、前記トナー担持体表面が清掃され、そして、前記静電潜像担持体表面に付着したトナーは前記静電潜像担持体表面のクリーニング手段により清掃する事ができる。よって、トナー担持体表面の残留トナーをリフレッシュして、帯電的に均一なトナーの薄層を形成でき、トナー担持体表面のトナーの粒度分布が、長期間の使用に対しても変化せず、画像濃度低下やカブリといった画像不良を解決する画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。
【００４７】
また、画像上の印字密度に応じて前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を制御するように構成することにより、印字密度に応じた最適な時間、リフレッシュ用交番電界を印加することができる。
【００４８】
また、画像形成時よりも実効値において大きいリフレッシュ用交番電界を印加することにより、低印字原稿を連続的に長期にわたり印字するときに耐刷後においても良好な画像を得ることが可能となる。
【００４９】
また、このリフレッシュを、現像器内に設けた温度と湿度を計測するセンサーが所定値以上の温度と湿度を検出したときに行うことにより、トナーがある一定温度以上の状態で攪拌、放置され続けて現像ローラから引き剥がされることが少ない場合、トナーの過帯電による凝集やソフトケーキングによる凝集で画像濃度が低下することや、高い湿度で空気中の水分によってリークがおこり、トナーの帯電が十分できないために画像濃度が低下する現象を防ぐことができる。
【００５０】
また、このリフレッシュ中は前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写部に転写逆バイアスを印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち転写部に転写正バイアスを印加して前記静電潜像担持体を回転させて逆極性トナーをクリーニングすることで、前記したように現像器内で発生した逆極性チャージトナーが転写部に付着して印字用紙の裏を汚染してしまうことを防止することができる。
【００５１】
またこのリフレッシュを、リフレッシュが必要になったときにすぐ行うのではなく、次の印字動作の直前に行うことによってユーザーが故障・異常と思うのを防ぐことができる。
【００５２】
また、このリフレッシュを状況に応じてフロントパネルやコンピュータのコマンドで行えるようにすれば、ユーザーがプリントされたものを見て画像が薄いと感じたときなど簡単にリフレッシュを行うことができ、大きな効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る要部構成を示す概略断面図である。
【図２】現像バイアス波形図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る流れ図である。
【図４】印字密度と画像濃度との関係を示す図である。
【図５】低印字率印字時の画像濃度推移を示す図である。
【図６】低印字率印字時の画像濃度推移を示す図である。
【図７】逆極性トナーによる印字用紙の裏汚れを防止する実施の形態に係る流れ図である。
【図８】トナーリフレッシュを次の印字動作に先立って行う実施の形態に係る流れ図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム（静電潜像担持体）
７ 現像スリーブ（トナー担持体）
８ 記録媒体
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電潜像担持体と対向して、トナーを現像領域に搬送するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、前記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手段を備えた画像形成方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に１成分現像装置においては、画像形成を繰り返し行うことにより粒径の小さなトナーがトナー担持体表面に高い帯電量による鏡映力のために付着し、他のトナー粒子がトナー担持体との間で摩擦帯電することを阻害し、トナー担持体上で均一な帯電が行われないまま静電潜像部まで搬送されることにより、画像濃度低下やカブリといった問題を引き起こすことがある。
【０００３】
このような現象は、特に画像上の原稿印字率が低い場合に、トナー担持体（現像スリーブ）から静電潜像部（感光体ドラム）に飛翔するトナーが少ないために、トナー粒子が現像スリーブ上に残りやすいため、促進され、画像濃度低下やカブリが発生する。
このような場合には、ベタ黒等の原稿印字率が高いパターンにより現像スリーブからトナーを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、長期にわたりトナーの消費が行われないまま放置した後に、ベタ黒パターンを印字しない場合には現像スリーブ表面にトナー粒子が湿度等の影響により固着され、回復しないこともある。そして、環境条件としては、低湿環境で特に現れやすい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来からの検討では、トナー担持体の表面形状、材質の検討により、トナーの帯電付与能力が十分に発揮できるように改良されてきてはいるが、場合によってはトナーの帯電が過剰となり前記のような現象が生じやすくなることがある。
そして、交番バイアスにより、静電潜像部とトナー担持体の間の現像エリアにおいては、トナーの往復運動が行われる。
よって、交番バイアスの現像に要する時間より、現像に要さない時間内に、現像時より大きい交番バイアス値を印加することにより、トナー担持体からのトナーを剥ぎ取って、前記静電潜像部へ該トナーを飛翔させることができる。
【０００５】
したがって、印字率が低い場合、すなわち、１枚の画面において印字ドットが少ない場合は、画像形成後に前記トナー担持部のトナーを消費するように前記トナー担持部に交番電界の印加を行うことによって、前記トナー担持部表面はリフレッシュされ、画像の劣化を防げることができる。
【０００６】
また、リフレッシュ時、トナー担持部と静電潜像部にリフレッシュ用交番電界をかけるが、このために現像器内で発生した逆極性チャージトナーが転写部に付着し、印字用紙の裏を汚染してしまうことがあった。また、帯電電圧が低下する高湿環境下では、正規帯電トナー中に逆極性トナーが混在することがあるがこれも同様な問題を生じさせる。
【０００７】
上述の事情に鑑み、本発明は、必要に応じてトナー担持体表面の残留トナーをリフレッシュして、帯電的に均一なトナーの薄層を形成できるようにし、トナー担持体表面のトナーの粒度分布が、長期間の使用に対しても変化しないようにすることで画像濃度低下やカブリ、及びリフレッシュ工程実施後の印字用紙裏汚れといった画像不良を解決する画像形成方法及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、静電潜像担持体と対向してトナーを現像領域に搬送するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、すなわち、前記静電潜像担持体上のトナー像を前記記録媒体に転写が終わった後に、前記トナー担持体上のトナーをリフレッシュする画像形成方法及び装置である。
【０００９】
そして、請求項１は方法発明であって、静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、前記トナー担持体上の１成分トナーを前記静電潜像担持体側に搬送して前記トナー担持体表面をリフレッシュするリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ工程を備えた画像形成方法において、
画像上の印字密度が所定密度値を下回った場合に、画像形成時に前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用する交番電界より実効値において大であるリフレッシュ用交番電界を印加して前記リフレッシュ工程を行うとともに、前記画像上の印字密度に応じてリフレッシュ用交番電界の印加時間を異ならせて制御することを特徴とする。
【００１０】
そして、該方法発明を実現するために請求項１０に記載する装置発明は、静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、前記トナー担持体上の１成分トナーをリフレッシュする画像形成装置において、
画像上の画像パターンに対応する印字密度を計数処理する印字密度処理手段と、
前記印字密度が所定密度値を下回った場合に、画像形成時に前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用する交番電界より実効値において大であるリフレッシュ用交番電界を印加して前記トナー担持体上のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送するリフレッシュ手段とを備え、
前記リフレッシュ手段が、前記画像上の印字密度に応じて前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を異ならせて制御されていることを特徴とする。
【００１１】
前記静電潜像担持体と前記トナー担持体により画像形成を繰り返した場合、画像上の印字密度が所定密度値を下回ると、前記トナー担持体から前記静電潜像担持体に飛翔するトナー量は印字密度が高い場合より少なく、前記トナー担持体に残るトナー量が多い。この状態で長期間放置されると前記トナー担持体表面にトナー粒子が湿度等の影響により固着され、回復しないこともある。
【００１２】
また、トナーがある一定温度以上の状態で攪拌、放置され続け、特に現像ローラから引き剥がされることが少ないと前記同様トナーが過帯電し、そしてそれをもとに凝集したり、熱によるソフトケーキング状態で凝集したりするとトナーが通常通り帯電できずに画像濃度自身が低下する場合がある。
【００１３】
さらに湿度が高いと、空気中の水分によってリークがおこり、トナーの帯電が十分できなくなって画像濃度が低下する場合があり、低印字時は、現像ローラ近傍のトナーは過帯電、表層のトナーが未帯電と、現像ローラ上での帯電の平衡が大きく崩れ、画像形成が行われなくなってしまう場合がある。
【００１４】
そこで、画像上の画像パターンに対応する印字密度を計数処理する印字密度処理手段と、前記印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記トナー担持体上のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送するリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ手段とを設け、前記静電潜像担持体に画像上の画像パターンに対応する静電潜像を形成するドット数を計数し、実際の画像パターンに用いる黒ドット数に対する全頁数を黒ベタとした場合のドット数との比による印字密度を求め、画像上の印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記静電潜像担持体上のトナー像を前記記録媒体に転写が終わった後に、前記リフレッシュ手段により、前記トナー担持体表面のトナーを前記静電潜像担持体に飛翔させてリフレッシュを行うことにより、前記トナー担持体表面が清掃され、そして、前記静電潜像担持体表面に付着したトナーは前記静電潜像担持体表面のクリーニング手段により清掃する事ができる。
【００１５】
そして、リフレッシュ工程を行う時期は、１枚の記録媒体の画像形成が終了した後に、連続して行っても、設定枚数の画像形成が終了した後、所定枚数（例えば、６４枚、１００枚等）の画像形成終了後に連続して行ってもよい。また、現像器の中に温度と湿度を計測するセンサー装置を設置し、温度や湿度が所定値以上の場合、もしくは原稿密度が所定密度値を下回り、かつ温度や湿度が所定値を越えた場合に実施するようにしてもよい。
ただ、画像形成が終了した後にこのリフレッシュ工程を行うと、画像形成動作が終了後に機械が作動するからユーザーは故障、若しくは異常と思ってしまうことがあるため、リフレッシュ工程が必要になった場合それを記憶するメモリを用意し、次の印字が指示されたときにメモリの内容を参照して印字動作に先立って行うようにしてもよい。また、電源スイッチをｏｆｆした後、一定の時間内にリフレッシュ工程を終了して、待機状態もしくは電源の完全遮断状態になってもよい。また、電源スイッチｏｎ後の一定時間内に（すなわち、ウェームアップと同時に）行ってもよく、また、状況に応じて、フロントパネルやコンピュータからのコマンドを用いて手動で行えるようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明は画像上の印字密度に応じて前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を制御するように構成することも本発明の有効な手段である。
印字密度が小さいほど前記トナー担持体から前記静電潜像担持体へ飛翔するトナー量は少なくなり、前記トナー担持体表面に残る残留トナー量は多くなるので、リフレッシュ用交番電界の印加時間を長くすることが望ましい。
【００１７】
また、請求項２に記載する方法発明は、静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、前記トナー担持体上の１成分トナーを前記静電潜像担持体側に搬送して前記トナー担持体表面をリフレッシュするリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ工程を備えた画像形成方法において、
画像形成される記録媒体の頁数を計数するとともに、画像上の印字密度を計数して平均印字密度を求め、所定頁数を計数するとともに、前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合に、画像形成時に前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用する交番電界より実効値において大であるリフレッシュ用交番電界を印加して前記リフレッシュ工程を行うとともに、前記画像上の平均印字密度に応じて段階的にリフレッシュ用交番電界の印加時間を異ならせて制御することを特徴とする。
【００１８】
ここにおいて、「所定頁数を計数するとともに、前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合」とは、以下の場合を含む。
（イ）記録媒体の頁数を計数するとともに、画像上の印字密度を計数し、頁数と印字密度が同時に所定値を計数した場合、
（ロ）記録媒体の頁数が所定値を計数した後に、画像上の印字密度が所定値を計数した場合、
（ハ）画像上の印字密度が所定値を計数した後に、記録媒体の頁数が所定値を計数した場合、
よって、記録媒体の頁数の計数は、リフレッシュ工程が終わるまで継続していても、所定枚数まで計数するとリセットされ、また１枚目からカウントしてもよい。
【００１９】
通常、画像上の印字密度が所定密度値より小さい場合でも、長期間放置しない場合、印字を継続することにより印字密度が平均化してくるので、リフレッシュを行うには、記録媒体の頁数と印字密度とのアンドをとることが望ましい。しかしながら、前記（イ）のように、頁数と印字密度が同時に所定値を計数する場合より、前記（ロ）及び（ハ）のように一方が先に所定値を計数する場合が多い。
よって、一般的には、所定頁数の計数時には印字密度は種々異なった値を示す。
そして、印字密度の値の大小により必要とするリフレッシュ用交番電界の印加時間は異なる。よって、印字密度が異なってもリフレッシュ用交番電界の印加時間を制御することにより、必要とする印加時間に合致させることができる。
【００２０】
前記請求項２記載の方法発明を実現するために、請求項１１に記載するように、静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、前記トナー担持体上の１成分トナーをリフレッシュする画像形成装置において、
画像形成される記録媒体の頁数を計数する計数手段と、
画像上の画像パターンに対応する印字密度を計数処理して平均印字密度を求める平均印字密度処理手段と、
前記印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記画像形成時に前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用する交番電界より実効値において大であるリフレッシュ用交番電界を印加して前記トナー担持体上のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送するリフレッシュ手段と、
前記画像上の平均印字密度に応じて段階的にリフレッシュ用交番電界の印加時間を異ならせて制御する印加時間制御手段とを備え、
前記計数手段で所定枚数を計数した時に、前記平均印字密度処理手段で計数した値が所定密度値を下回った場合に、前記平均印字密度に応じて前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を異ならせて制御しながら前記リフレッシュ手段を動作させることを特徴とする。
【００２１】
そして、本発明も、前記平均印字密度に応じて前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を制御するように構成することは本発明の有効な手段である。
前記リフレッシュ用交番電界は一律に所定時間印加する必要はなく、平均印字密度に応じて印加時間を可変制御することが望ましい。
【００２２】
そして、前記所定密度値は３％であることが望ましい。
図４のグラフ１に示すように、印字率が３％を下回ってきたときに、耐刷評価後の画像濃度が低くなっている。
【００２３】
また、前記リフレッシュ用交番電界は、画像形成時に前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用する交番電界より実効値において大に設定することも本発明の有効な手段である。
【００２４】
また、機内の現像器内の温度や湿度がある所定の値を超えたときにリフレッシュを実施するようにしてもよく、これを実現するために、機内の現像器内に温度と湿度を測定するセンサー装置を設置し、該センサー装置が現像器内の温度と湿度が所定値を越えたことを検出したときリフレッシュを実施させる手段を設けることが望ましい。
【００２５】
またこうしたリフレッシュの際、現像器内で発生した逆極性チャージトナーが転写部に付着し、印字用紙の裏を汚染してしまうことがあったが、記載するようにリフレッシュ中は前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写部に転写逆バイアスを印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち（例えば、前記静電潜像担持体を１〜２周した後）転写部に転写正バイアスを印加して前記静電潜像担持体を回転させ、逆極性トナーをクリーニングすればリフレッシュモード実施後の印字用紙裏汚れを防止することができる。
これを実現するため、前記リフレッシュ手段はリフレッシュに際して前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写部に転写逆バイアスを印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち転写部に転写正バイアスを印加して前記静電潜像担持体を回転させ、逆極性トナーをクリーニングする手段を設けることが望ましい。
【００２６】
また、リフレッシュが必要になったとき、それを印字動作が終了したときではなくて次の印字動作が指示されたときに行うため、前記画像上の印字密度、もしくは前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合にこれをメモリに記憶し、次の印字動作指示があったときにこのメモリの内容を参照して印字動作に入る前にリフレッシュ工程を実施し、その後印字動作に入るようにすればよい。
これを実現するため、前記画像上の印字密度、もしくは前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合にこれを記憶するメモリをもち、次の印字動作指示があったとき前記メモリの内容を参照してリフレッシュ工程を実施した後印字動作に入るように構成する。
【００２７】
耐刷後の画像濃度は、画像形成時とリフレッシュ時とに同じ強さの交番電界を印加（Ａの場合）するか、また、リフレッシュ時の交番電界を画像形成時よりも強く（Ｂの場合）するかによって異なる。
例えば、図６のグラフ３に示すように、印字枚数が２００００枚までは前記Ａ，Ｂの場合ともに画像濃度が変わらないが、２００００枚を越えるとＡの場合の画像濃度は低下する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００２９】
図１は本発明の実施の形態を示した画像形成装置の概略断面図である。同図において、ａ−Ｓｉで形成される感光体ドラム１のまわりには、帯電器２、露光ユニット３、現像スリーブ７を有する現像器４、転写ローラ５、クリーナ６を配置している。感光体ドラム１及び現像スリーブ７は、それぞれ図中の矢印の方向に回転し、画像形成を行うものとする。
帯電器２により、ａ−Ｓｉ感光体上を約＋２４０［Ｖ］に均一に帯電させ、露光ユニット３により感光体上に静電潜像の形成を行う。このとき露光後の感光体表面電位は、約＋１０［Ｖ］である。
【００３０】
ａ−Ｓｉ感光体ドラム１と現像器スリーブ７との間には交番電界（Ｖｄｃ＝１６０［Ｖ］、Ｖｐｐ＝１．８［ｋＶ］、ｆ＝２．４［ｋＨｚ］）を作用させて、感光体の露光部分にトナー像を現像させる。図２に本実施の形態に用いる現像バイアスの波形を示す。
現像された感光体ドラム１のトナー像は、記録媒体８上に転写ローラ５によって転写され、記録媒体搬送方向下流側に配置される定着器（不図示）により定着される。
このとき、転写ローラ５には、環境や記録媒体の種類・抵抗等により異なるが負極性の高圧バイアスを印可する。
トナーは、正帯電磁性トナーを使用し、トナーの平均粒径ｄは、５．０〜８．０［μｍ］とする。
【００３１】
上記の画像形成装置において、画像データを本体内のＣＰＵ（不図示）によりドット数として計測し、画像上の原稿密度ａｎの測定を行い、測定された記憶媒体１枚面毎の原稿密度ａ１、ａ２、ａ３、．．．、ａｎの平均原稿密度Ａが３［％］を下回った場合に、画像形成を中止して、非画像形成状態にして現像スリーブ７上のトナーを感光体ドラム１側に飛翔させて消費するように、トナー担持部７に交番電界の印加を行う。尚、本実施の形態では、すぐに画像形成を中止した場合について説明したが、連続印字中の場合には連続印字終了後に行うようにしてもよい。
【００３２】
トナー担持部７は、定形あるいは不定形粒子によるブラスト処理を施した表面を有し、交番電界としては、ＤＣ電圧に矩形波、三角波、正弦波のＡＣ成分を重畳したものとする。
画像印字密度の演算は、プリント毎に行い、ある一定枚数（例えば、１〜５００枚）の平均印字率を算出し、印字密度に応じて感光体ドラム１に画像形成していない時（非画像形成時）に現像スリーブからトナーを飛翔させてトナーの消費を行う。
このリフレッシュ工程により感光体ドラム１の前記非画像形成時に付着したトナーは感光体ドラム１の回転によりクリーナ６によって削り取られる。この際に前記転写ローラ５にトナーと同極性のＤＣバイアス電圧を印加されているので、転写ローラ５にはトナーが付着することはない。
【００３３】
つまり、平均印字率を算出した後、静電潜像担持体である感光体ドラム１とトナー担持体である現像スリーブ７が駆動状態にあるときにトナー消費が行えるように交番バイアスの制御を行う。
そして、平均印字率３％以下のときにトナーチャージアップが起こり易いことが実験的に確認されている。
また、平均印字率が低くなると現像スリーブでの残留トナーの量が増え、その残留トナーを剥すための交番バイアスの印加時間を長くし、現像スリーブを複数回回転させて感光体ドラムへトナーを飛翔させる量を多くする必要がある。
よって、前記非画像部に於けるトナー消費量については、最小３％原稿印字相当とするが、リフレッシュモードを数種類持たせることで状況（使用環境等）に応じた対応がとれるように設定を行うことが望ましい。
【００３４】
また、リフレッシュ工程においては、リフレッシュ用交番電界は、画像形成時の交番電界より実効値を上げることにより、トナーを消費しやすくすることができる。
【００３５】
なお、逆極性トナーによる用紙裏汚れを防止するため、リフレッシュに際して前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写ローラ５に転写逆バイアス（トナーと同極性）を印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち（例えば、前記静電潜像担持体を１〜２周した後）転写部に転写正バイアス（トナーと逆極性）を印加して前記静電潜像担持体を回転させ、逆極性トナーをクリーニングするようにしてもよい。
【００３６】
次に、図３に示す流れ図を用いて本実施の形態の動作を説明する。
ユーザーが画像形成装置を使用する最初の段階では、図示しない制御装置の記録媒体の頁計数手段がリセットされ（５０）、画像形成毎に１頁のドット数と画像パターンの印字率が計算され、その累積とともに平均印字率が記憶される（５１）。
【００３７】
所定の頁数（６４枚）になっても（５２）、平均印字率ＡがＡ＜３％となるまではステップ５０に戻り（５３）、頁数はリセットされるが、ステップ５１における印字率及び平均印字率は継続して更新が続く。
再度、頁が６４をカウント（５２）し、平均印字率ＡがＡ＜３％となると（５３）、平均印字率の内訳が、Ａ＜０．５％（５４）であるか、Ａ＜１％（５６）であるか、Ａ＜２％（５８）であるか、Ａ＜３％（６０）であるか、判断され、Ａ＜０．５％である場合には交番バイアスが１５．０ｓｅｃの間印加され（５５）、Ａ＜１％である場合には交番バイアスが１２．９ｓｅｃの間印加され（５７）、Ａ＜２％である場合には交番バイアスが１０．５ｓｅｃの間印加され（５９）、Ａ＜３％の場合には交番バイアスが５．２ｓｅｃの間印加される（６１）。
【００３８】
図７は、前記したリフレッシュ工程実施後の印字用紙裏汚れをも防止する実施例の場合の流れ図で、図３と同じ工程には同一番号を付した。図３で「平均印字率Ａ、Ａ＜０．５［％］？」の５４以後の工程は、図７の流れ図では７１の「メインモータ終了時交番バイアス印加」、７２の「現像バイアス印加時転写逆バイアス印加」、７３の「転写逆バイアス印加後転写正バイアスを印加」と省略して示してある。
図７において、５３で平均印字率ＡがＡ≦３％となると、７１で感光体ドラム１及び現像スリーブ７を回転するメインモータ（不図示）が停止して図３の流れ図の５４から６１の工程に従って交番バイアスが所定時間印加されると、７２で転写ローラ５にトナーと同極性のＤＣバイアス電圧を印加して正規帯電トナーが転写ローラ５に付着するのを防止し、この状態を感光体ドラム１のクリーニングが済むまで（例えば、感光体ドラムを１〜２周するまで）続け、最後に７３において転写ローラ５に転写正バイアスを印加して感光体ドラムを回転させ、逆極性トナーをクリーニングしてリフレッシュが完了する。
【００３９】
図８は、画像上の印字密度、もしくは平均印字密度が所定密度値を下回った場合に、次の印字動作開始に先立ってリフレッシュを行わせる場合の流れ図で、図３と同じ工程には同一番号を付した。図３で「平均印字率Ａ、Ａ＜０．５［％］？」の５４以後の工程は、図８の流れ図では８０の「メモリ」、８１の「印字動作指示」、８２の「交番バイアス０．５ｓｅｃ印加」、８３の「印字動作メインモータＯＮ」となり、５４から６１までの工程が８２の「交番バイアス０．５ｓｅｃ印加」で省略して示してある。
図８において、５３で平均印字率ＡがＡ≦３％となると、８０でメモリに記憶され、現在の印字動作が終了して次の印字動作が８１で指示されると、メモリの内容が参照されてリフレッシュ動作が必要なことが図示していない制御装置に伝えられ、８２で図３の流れ図の５４から６１の工程に従って交番バイアスが所定時間印加されてリフレッシュ動作が行われ、それが済むと８３で通常の印字動作が行われる。
【００４０】
【実施例】
（第１実施例）
本実施例では、６４枚毎に平均印字密度（印字率）Ａを算出した。この印字率をもとに６４枚目の出力後にトナーリフレッシュモードを実施した。
感光体ドラム１に画像形成していない部分（非画像形成時）に、現像スリーブ７からトナーを飛翔させてトナーの消費を行うために、感光体ドラム１上は帯電しない状態として印字率に応じたトナー量が消費できるように交番バイアスを印加した。
交番バイアス条件を、「Ｖｄｃ＝１６０［Ｖ］、Ｖｐｐ＝１．８［ｋＶ］、ｆ＝２．４［ｋＨｚ］」とし、交番バイアス印加時は転写ローラ５へのトナーの付着を防止するため、転写ローラ５には正極性の高圧バイアスを印加する。
本実施例における感光体ドラム１の線速は７１［ｍｍ／ｓｅｃ］とした。
使用する画像形成がＡ４サイズに２００［ｍｍ］×２８７［ｍｍ］のベタ黒パターンを印字したときに、４００［ｍｇ］のトナーが感光体ドラム１に現像されることが実験的に確認されているので、ベタ画像のトナー消費量は、０．７０［ｍｇ／ｃｍ２］となる。この数値をもとに、感光体ドラム１への印字薄が発生しない条件になるように各印字率に応じた交番バイアス印加時間を設定した。
表１に本実施例における設定値を記す。表中には、各印字率によるトナーリフレッシュモード時のトナー消費量及び交番バイアス印加時間を表す。
【００４１】
【表１】
以上の条件により実験したデータを、画像濃度ＩＤ（マクベス濃度：０．００が白、１．８が真っ黒を意味する。）を縦軸に印字枚数を横軸にしてプロットした。
図４に各印字率密度における画像濃度推移を記す。黒の基準をマクベス濃度１．２としたときに、図４のグラフ１より印字率が３％を下回ってきたときに、耐刷評価後の画像濃度が低くなっていることが確認できる。
図５のグラフ２では、印字率をもとに非画像形成時に交番バイアスを印加してトナー消費を行ったときの結果を示す。耐刷後においても良好な画像濃度を維持していることが確認できた。
【００４３】
（第２実施例）
前記第１実施例との差異を示す。
ａ−Ｓｉ感光体と現像器スリーブの間には実効値Ｖｒｓｍ（０．６４ｋＶ）の交番電界（Ｖｄｃ＝１６０［Ｖ］、Ｖｐｐ＝１．８［ｋＶ］、ｆ＝２．４［ｋＨｚ］）を作用させて、感光体ドラム１の露光部分にトナーを現像させる。現像されたトナーは、記録媒体８上に転写ローラ５によって転写され、定着器により定着させ出力される。
この際に、上記の画像形成装置において、印字率０．１５％の原稿を印字し６４枚目の出力後に非画像形成時にトナーを消費するように現像スリーブ７に一律１５．０ｓｅｃの交番電界の印加を行う。
【００４４】
以下、非画像形成時における交番バイアスの条件を記す。
Ｖｒｓｍ１＝０．６４ｋＶ
Ｖｒｓｍ２＝０．７１ｋＶ
Ｖｒｓｍ３＝０．７０ｋＶ
となり、Ｖｒｓｍ１＜Ｖｒｓｍ２、Ｖｒｓｍ３となる。
【００４５】
以上の条件により実験したデータを、画像濃度ＩＤを縦軸に印字枚数を横軸にしてプロットした。
図６のグラフ３では、低印字率時の画像濃度推移である条件１〜３の交番バイアスを印加したときの結果を示す。印字枚数が約２００００枚までは条件１〜３の交番電界では画像濃度は変わらないが約２００００枚以降では条件１の交番電界の濃度が落ち始め約３５０００枚印字時点では条件１の交番電界を印加した画像濃度は１．１であるのに対し、条件２、３の交番電界では約１．３であった。
このことから明かなように、画像形成時より実効値の高い交番電界をリフレッシュ工程時に印加することによって、印字枚数が多くなっても画像濃度の低下を防ぐことができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、静電潜像担持体に画像上の画像パターンに対応する静電潜像を形成するドット数を計数し、実際の画像パターンに用いる黒ドット数に対する全頁数を黒ベタとした場合のドット数との比による印字密度を求め、画像上の印字密度が所定密度値を下回った場合に、前記静電潜像担持体上のトナー像を前記記録媒体に転写が終わった後に、前記リフレッシュ手段により、前記トナー担持体表面のトナーを前記静電潜像担持体に飛翔させてリフレッシュを行うことにより、前記トナー担持体表面が清掃され、そして、前記静電潜像担持体表面に付着したトナーは前記静電潜像担持体表面のクリーニング手段により清掃する事ができる。よって、トナー担持体表面の残留トナーをリフレッシュして、帯電的に均一なトナーの薄層を形成でき、トナー担持体表面のトナーの粒度分布が、長期間の使用に対しても変化せず、画像濃度低下やカブリといった画像不良を解決する画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。
【００４７】
また、画像上の印字密度に応じて前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を制御するように構成することにより、印字密度に応じた最適な時間、リフレッシュ用交番電界を印加することができる。
【００４８】
また、画像形成時よりも実効値において大きいリフレッシュ用交番電界を印加することにより、低印字原稿を連続的に長期にわたり印字するときに耐刷後においても良好な画像を得ることが可能となる。
【００４９】
また、このリフレッシュを、現像器内に設けた温度と湿度を計測するセンサーが所定値以上の温度と湿度を検出したときに行うことにより、トナーがある一定温度以上の状態で攪拌、放置され続けて現像ローラから引き剥がされることが少ない場合、トナーの過帯電による凝集やソフトケーキングによる凝集で画像濃度が低下することや、高い湿度で空気中の水分によってリークがおこり、トナーの帯電が十分できないために画像濃度が低下する現象を防ぐことができる。
【００５０】
また、このリフレッシュ中は前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写部に転写逆バイアスを印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち転写部に転写正バイアスを印加して前記静電潜像担持体を回転させて逆極性トナーをクリーニングすることで、前記したように現像器内で発生した逆極性チャージトナーが転写部に付着して印字用紙の裏を汚染してしまうことを防止することができる。
【００５１】
またこのリフレッシュを、リフレッシュが必要になったときにすぐ行うのではなく、次の印字動作の直前に行うことによってユーザーが故障・異常と思うのを防ぐことができる。
【００５２】
また、このリフレッシュを状況に応じてフロントパネルやコンピュータのコマンドで行えるようにすれば、ユーザーがプリントされたものを見て画像が薄いと感じたときなど簡単にリフレッシュを行うことができ、大きな効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る要部構成を示す概略断面図である。
【図２】現像バイアス波形図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る流れ図である。
【図４】印字密度と画像濃度との関係を示す図である。
【図５】低印字率印字時の画像濃度推移を示す図である。
【図６】低印字率印字時の画像濃度推移を示す図である。
【図７】逆極性トナーによる印字用紙の裏汚れを防止する実施の形態に係る流れ図である。
【図８】トナーリフレッシュを次の印字動作に先立って行う実施の形態に係る流れ図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム（静電潜像担持体）
７ 現像スリーブ（トナー担持体）
８ 記録媒体
Claims (18)
- 静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、前記トナー担持体上の１成分トナーを前記静電潜像担持体側に搬送して前記トナー担持体表面をリフレッシュするリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ工程を備えた画像形成方法において、
画像上の印字密度が所定密度値を下回った場合に、画像形成時に前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用する交番電界より実効値において大であるリフレッシュ用交番電界を印加して前記リフレッシュ工程を行うとともに、前記画像上の印字密度に応じて前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を異ならせて制御することを特徴とする画像形成方法。 - 静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、前記トナー担持体上の１成分トナーを前記静電潜像担持体側に搬送して前記トナー担持体表面をリフレッシュするリフレッシュ用交番電界を前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用させるリフレッシュ工程を備えた画像形成方法において、
画像形成される記録媒体の頁数を計数するとともに、画像上の印字密度を計数して平均印字密度を求め、所定頁数を計数するとともに、前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合に、画像形成時に前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用する交番電界より実効値において大であるリフレッシュ用交番電界を印加して前記リフレッシュ工程を行うとともに、画像上の平均印字密度に応じて前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を異ならせて制御することを特徴とする画像形成方法。 - 前記所定密度値は３％であることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
- 前記画像上の印字密度、もしくは前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合にこれをメモリに記憶し、次の印字動作指示があったときにメモリを参照して印字動作に入る前に前記リフレッシュ工程を実施し、その後印字動作に入ることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
- 機内の現像器内の温度や湿度がある所定の値を超えたときにリフレッシュ工程を実施することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
- リフレッシュ中は前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写部に転写逆バイアスを印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち転写部に転写正バイアスを印加して前記静電潜像担持体を回転させ、逆極性トナーをクリーニングすることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
- 画像データを本体内のＣＰＵによりドット数として計測し、画像上の印字密度を測定することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
- 電源ＯＮ時に前記リフレッシュ工程を実施することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
- フロントパネル、またはコンピュータからのコマンドで前記リフレッシュ工程を実施できるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。
- 静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、前記トナー担持体上の１成分トナーをリフレッシュする画像形成装置において、
画像上の画像パターンに対応する印字密度を計数処理する印字密度処理手段と、
前記印字密度が所定密度値を下回った場合に、画像形成時に前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用する交番電界より実効値において大であるリフレッシュ用交番電界を印加して前記トナー担持体上のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送するリフレッシュ手段とを備え、
前記リフレッシュ手段が、前記画像上の印字密度に応じて前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を異ならせて制御されていることを特徴とする画像形成装置。 - 静電潜像担持体と対向して１成分トナーを坦持するトナー担持体を設け、記録媒体への非転写時に、前記トナー担持体上の１成分トナーをリフレッシュする画像形成装置において、
画像形成される記録媒体の頁数を計数する計数手段と、
画像上の画像パターンに対応する印字密度を計数処理して平均印字密度を求める平均印字密度処理手段と、
前記印字密度が所定密度値を下回った場合に、画像形成時に前記静電潜像担持体と前記トナー担持体との間に作用する交番電界より実効値において大であるリフレッシュ用交番電界を印加して前記前記トナー担持体上のトナーを前記静電潜像担持体側に搬送するリフレッシュ手段と、
前記画像上の平均印字密度に応じて前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を異ならせて制御する印加時間制御手段とを備え、
前記計数手段で所定枚数を計数した時に、前記平均印字密度処理手段で計数した値が所定密度値を下回った場合に、前記平均印字密度に応じて前記リフレッシュ用交番電界の印加時間を異ならせて制御しながら前記リフレッシュ手段を動作させることを特徴とする画像形成装置。 - 前記所定密度値は３％であることを特徴とする請求項１０または１１記載の画像形成装置。
- 前記画像上の印字密度、もしくは前記平均印字密度が所定密度値を下回った場合にこれを記憶するメモリと、次の印字動作指示があったとき前記メモリの内容を参照して前記リフレッシュ工程を実施し、その後印字動作に入るよう指示する手段を含むリフレッシュ手段を備えたことを特徴とする請求項１０または１１記載の画像形成装置。
- 機内の現像器内に設置した温度と湿度を測定するセンサー装置と、該センサー装置が現像器内の温度と湿度が所定値を越えたことを検出したときリフレッシュを実施させるリフレッシュ手段とを設けたことを特徴とする請求項１０または１１記載の画像形成装置。
- 前記リフレッシュ手段は、リフレッシュに際して前記静電潜像担持体上のトナーが転写部を通過するまで転写部に転写逆バイアスを印加し、前記静電潜像担持体上のトナーのクリーニングが終了したのち転写部に転写正バイアスを印加して前記静電潜像担持体を回転させ、逆極性トナーをクリーニングする手段を含むことを特徴とする請求項１０または１１記載の画像形成装置。
- 画像上の印字密度を画像データのドット数として計測するよう構成したＣＰＵにより測定することを特徴とする請求項１０または１１記載の画像形成装置。
- 電源ＯＮ時に前記リフレッシュ工程を実施する手段を設けたことを特徴とする請求１０または１１記載の画像形成装置。
- フロントパネル、またはコンピュータからのコマンドで前記リフレッシュ工程を実施する手段を設けたことを特徴とする請求項１０または１１記載の画像形成装置。
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