画像形成装置
【課題】印字率測定期間における環境情報に応じた適切なタイミングでリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】制御部９０は、印字開始時点の機内及び機外の温度差ΔＴ若しくは湿度差ΔＨのうち、少なくとも一方が第１基準値ΔＴ１若しくはΔＨ１以上のときは、温度差ΔＴまたは湿度差ΔＨの増加に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを段階的に早める。
【解決手段】制御部９０は、印字開始時点の機内及び機外の温度差ΔＴ若しくは湿度差ΔＨのうち、少なくとも一方が第１基準値ΔＴ１若しくはΔＨ１以上のときは、温度差ΔＴまたは湿度差ΔＨの増加に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを段階的に早める。
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献には、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、或いは印字率に応じて行う方法等が記載されている。しかしながら、低温低湿環境における場合や、極端な低印字率の場合、定期的な強制排出だけでは十分な効果が得られず、なお画像かぶり等が発生する場合があった。また、環境条件に応じて強制排出量を変化させて効果を得ることもできるが、トナー排出量を増やすことは装置のランニングコストの増加につながり、ユーザにとってデメリットになるという問題もあった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、印字率測定期間における環境情報に応じた適切なタイミングでリフレッシュ工程を実行可能な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、装置内部の環境情報を検知する第１検知手段として、装置内部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機内温湿度センサが設けられ、装置外部の環境情報を検知する第２検知手段として、装置外部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機外温湿度センサが設けられており、前記制御手段は、前記機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された印字開始時点の装置内部と装置外部との温度差と湿度差のうち、少なくとも一方が第１基準値ΔＴ１若しくはΔＨ１以上のときは、温度差または湿度差の増加に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを段階的に早め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、前記制御手段は、前記機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された印字開始時点の装置内部と装置外部との温度差と湿度差のうち、少なくとも一方が第２基準値ΔＴ２（＞ΔＴ１）若しくはΔＨ２（＞ΔＨ１）以上のときは、印字終了後直ちにリフレッシュ工程を実行す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、前記制御手段は、前記機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された湿度の平均値の差または温度の平均値の差を前記基準値と比較してリフレッシュ工程の実行タイミングを決定す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、前記機内温湿度センサは、前記現像装置の近傍に配置されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の構成によれば、装置内部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機内温湿度センサと、装置外部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機外温湿度センサを設け、機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された印字開始時点の装置内部と装置外部との温度差と湿度差のうち、少なくとも一方が第１基準値ΔＴ１若しくはΔＨ１以上のときは、温度差または湿度差の増加に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを段階的に早めることにより、装置内部の環境情報に加えて装置周辺の環境が反映された、より一層適切な実行タイミングを決定可能となる。
【００１５】
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、機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された印字開始時点の装置内部と装置外部との温度差と湿度差のうち、少なくとも一方が第２基準値ΔＴ２（＞ΔＴ１）若しくはΔＨ２（＞ΔＨ１）以上のときは、印字終了後直ちにリフレッシュ工程を実行することにより、機内及び機内の温湿度が極端に異なる場合でも画像濃度の低下や画像かぶりの生じない高画質な画像を形成可能となる。
【００１６】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された湿度の平均値の差または温度の平均値の差を基準値と比較してリフレッシュ工程の実行タイミングを決定することにより、現像装置内のトナーの状態がより正確に反映された適切な実行タイミングを決定可能となる。
【００１７】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の画像形成装置において、機内温湿度センサを現像装置の近傍に配置することにより、現像装置内部の現像剤の状態変化をより正確にとらえることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略断面図
【図２】本発明の画像形成装置に用いられる現像装置の断面図
【図３】本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図
【図４】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
【図５】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
【図６】第２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
【図７】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
【図８】第４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
【図９】第５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
【図１０】第６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
【図１１】機内湿度に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを制御した場合（本発明１）と制御しなかった場合（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
【図１２】機内湿度に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを制御した場合（本発明１）と制御しなかった場合（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
【図１３】機内及び機外の温度差に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを制御した場合（本発明２）と制御しなかった場合（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
【図１４】機内及び機外の温度差に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを制御した場合（本発明２）と制御しなかった場合（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
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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Ｐ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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、後述する機内及び機外温湿度センサ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。
【００３８】
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基準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、後述するようにリフレッシュ工程の実行タイミングを決定する際に用いられる機内温湿度、或いは機内及び機外の温湿度差の基準値、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。
【００３９】
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、機内温湿度センサ４０、機外温湿度センサ４１、画像入力部４５、操作部５０等が挙げられる。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
本発明では、装置内部の環境情報、特に温湿度情報に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを切り換えることにより、例えば低湿環境等のトナーが帯電し易い条件下でもリフレッシュ１回当たりのトナー吐出量を増やすことなく画像濃度の低下やかぶりを効果的に抑制できることを見いだした。
【００５０】
ここで、本発明における温湿度の測定について述べる。図１に示すように、現像ユニット４の近傍には機内温湿度センサ４０が設置されている。この機内温湿度センサ４０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。
【００５１】
また、装置設置環境（機械周辺環境）を測定する目的で、給紙機構１１の上方に機外温湿度センサ４１が設置されている。これは現像ユニット４に限らず、例えば用紙水分量が転写条件に影響することを制御するといった目的で設置する場合が多いが、この機外温湿度センサ４１の温湿度情報を用いることも可能である。また、現像ユニット４近傍の機内温湿度センサ４０を設置せずに機外温湿度センサ４１の情報で代用することもできるし、２つのセンサからの温湿度情報を用いて制御することも可能である。
【００５２】
一般的に現像剤（トナー）の帯電状態は温湿度の影響を受けやすく、湿度４０％未満、特に２０％未満において高い電荷量となってしまう場合が多い。この値は一律なものではなく、現像剤により値の上下もあり、また、相対湿度よりも絶対湿度に依存する場合が多いと思われる。また、逆に、湿度７０％以上、特に８０％以上において電荷量の低下がみられる場合が多い。また、現像剤温度が４５℃以上、特に５０℃以上に上昇してくると、トナーの溶融温度に近づき流動性の低下等がおきやすい。
【００５３】
そこで、機内温湿度センサ４０や機外温湿度センサ４１で得た温湿度情報をもとに、リフレッシュ工程を実施するタイミングを最適化する。例えば、低湿時はより頻繁に、高湿時は間隔を空けて、また、高温時は頻繁にといった具合である。
【００５４】
次に、本発明におけるリフレッシュ工程の実行タイミングの制御方法について詳細に説明する。なお、以下の各制御例では、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。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印刷枚数Ａを４０枚（基準枚数Ａ０）とし、４０枚毎に算出された平均印字率Ｂが基準印字率Ｃ（例えば３％）を下回ると基準印字率Ｃからの消費不足分のトナー量（＝Ａ×（Ｃ−Ｂ））を吐出するように制御している。
【００５５】
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。必要に応じて図１〜図４を参照しながら、図５のフローチャートに沿って第１の制御におけるリフレッシュ実行タイミングの制御方法について説明する。第１の制御では低湿度環境におけるリフレッシュ実行タイミングの決定手順を示しており、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命令が送信されると、機内温湿度センサ４０により現像ユニット４周辺の機内湿度Ｈｉが測定される（ステップＳ１）。測定結果は制御部９０に送信される。制御部９０は、送信された機内湿度Ｈｉが４５％（第１基準値Ｈ１）以上であるか否かを判断し（ステップＳ２）、４５％以上である場合は印刷１枚当たりの基準枚数Ａ０からの減数（以下、係数ｋａという）を０とする（ステップＳ３）。
【００５６】
ステップＳ２でＨｉが４５％未満であった場合は、次にＨｉが３５％以上であるか否かが判断され（ステップＳ４）、３５％以上である場合はｋａを１とする（ステップＳ５）。ステップＳ４でＨｉが３５％未満であった場合は、次にＨｉが２５％（第３基準値Ｈ３）以上であるか否かが判断され（ステップＳ６）、２５％以上である場合はｋａを２とする（ステップＳ７）。
【００５７】
上記のように係数ｋａが決定された後、印刷が開始され、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Ｓ８）。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が基準枚数Ａ０から印刷枚数ｎにｋａを乗じた値を引いたＡ０−ｋａ・ｎに到達したか否かが判断される（ステップＳ９）。ｎがＡ０−ｋａ・ｎに到達するまではステップＳ１に戻り、機内湿度の測定及び係数ｋａの決定を繰り返す（ステップＳ２〜Ｓ８）。
【００５８】
ステップＳ９でｎ≧Ａ０−ｋａ・ｎとなった場合は、ｎをリフレッシュ工程を実行する印刷枚数Ａとして、制御部９０においてΣｂｎ／Ａにより平均印字率Ｂ（％）を算出する。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を算出し、リフレッシュ工程を実行する（ステップＳ１０）。
【００５９】
例えば、基準枚数Ａ０を４０枚とすると、３５≦Ｈｉ≦４５のときは、ｋａ＝１、即ち、全ての印刷に対して１枚ずつ減らしていくので、ｎ≧４０−１×ｎより２ｎ≧４０となり、ｎ＝２０枚でリフレッシュ工程が実行される。また、２５≦Ｈｉ＜３５のときは、ｋａ＝２、即ち、全ての印刷に対して２枚ずつ減らしていくので、ｎ≧４０−２×ｎより３ｎ≧４０、ｎ≧１３．３となり、ｎ＝１４枚でリフレッシュ工程が実行される。
【００６０】
一方、ステップＳ６でＨｉが２５％未満であった場合は、印刷終了後直ちにリフレッシュ工程を実行する（ステップＳ１０）。このときのトナー吐出量は、直前に実行されたリフレッシュ工程からの印刷枚数分の平均印字率Ｂを算出して決定する。例えば印刷１枚目でＨｉが２５％未満であった場合は、１枚目の印字率と基準印字率との差分を吐出する。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。
【００６１】
この第１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）低湿度環境においては、リフレッシュ工程の実行頻度を高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や画像かぶりを抑制することができる。また、湿度が極端に低い（ここでは２５％以下）場合は画像形成前にリフレッシュ工程が実行されるため、印刷１枚目から画像濃度の低下を確実に防止可能となる。なお、第１の制御及び後述する第２〜第６の制御ではリフレッシュ工程の実行タイミングの決定手順のみを示しており、実際にリフレッシュ工程を実行するか否かの判断とは異なる。従って、例えばステップＳ１０において平均印字率が基準印字率を上回っている場合にはリフレッシュ工程は実行されない。
【００６２】
図６は、第２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。第２の制御では、高湿度環境におけるリフレッシュ実行タイミングの決定手順を示しており、画像形成処理命令が送信されると、機内温湿度センサ４０により現像ユニット４周辺の機内湿度Ｈｉが測定される（ステップＳ１）。測定結果は制御部９０に送信される。制御部９０は、送信された機内湿度Ｈｉが７０％（第２基準値Ｈ２）以下であるか否かを判断し（ステップＳ２）、７０％以下である場合は印刷１枚当たりの基準枚数Ａ０からの増数（以下、係数ｋｂという）を０とする（ステップＳ３）。
【００６３】
ステップＳ２でＨｉが７０％を超える場合は、次にＨｉが８０％以下であるか否かが判断され（ステップＳ４）、８０％以下である場合はｋｂを１とする（ステップＳ５）。ステップＳ４でＨｉが８０％を超える場合はｋｂを２とする（ステップＳ６）。上記のように係数ｋｂが決定された後、印刷が開始され、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Ｓ７）。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。
【００６４】
次に、印刷枚数ｎが基準枚数Ａ０から印刷枚数ｎにｋｂを乗じた値を加算したＡ０＋ｋｂ・ｎに到達したか否かが判断される（ステップＳ８）。ｎがＡ０＋ｋｂ・ｎに到達するまではステップＳ１に戻り、機内湿度の測定及び係数ｋｂの決定を繰り返す（ステップＳ２〜Ｓ７）。ステップＳ８でｎ≧Ａ０−ｋａ・ｎとなった場合は、ｎをリフレッシュ工程を実行する印刷枚数Ａとしてリフレッシュ工程を実行する（ステップＳ９）。但し、印刷枚数Ａの最大値は６０枚とする。
【００６５】
この第２の制御を行うことにより、トナー電荷量が低下する高湿度環境においては、リフレッシュ工程の実行頻度を低くして無駄なトナーの消費を抑制することができる。さらに、第１及び第２の制御を組み合わせることにより、低湿度条件から高湿度条件まで適切なタイミングでリフレッシュ工程を実行することができ、画像濃度の低下や画像かぶりを抑制しつつトナー消費量を最小限に抑えることができる。
【００６６】
なお、第２の制御のように高湿度環境においてリフレッシュ実行タイミングを延長すると、高湿条件下で極端に帯電が低下する等の現像剤の特性、或いは現像装置の帯電レベルによっては、リフレッシュ工程１回当たりのトナー吐出量が増えすぎて逆に画像かぶり等の不具合を発生する場合もある。そのような場合は、係数ｋｂに代えて第１の制御のように係数ｋａを設定する制御とし、例えば機内湿度Ｈｉが７０％から８０％（ステップＳ４でＹＥＳ）のときはｋａ＝１とし、機内湿度Ｈが８０％を超えたとき（ステップＳ４でＮＯ）はｋａ＝２とするような制御とすれば良い。
【００６７】
図７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。第３の制御では、高温環境におけるリフレッシュ実行タイミングの決定手順を示しており、画像形成処理命令が送信されると、機内温湿度センサ４０により現像ユニット４周辺の機内温度Ｔｉが測定される（ステップＳ１）。測定結果は制御部９０に送信される。制御部９０は、送信された機内温度Ｔｉが４０℃（第１基準値Ｔ１）未満であるか否かを判断し（ステップＳ２）、４０℃未満である場合は係数ｋａを０とする（ステップＳ３）。
【００６８】
ステップＳ２でＴｉが４０℃以上であった場合は、次にＴｉが４５℃未満であるか否かが判断され（ステップＳ４）、４５℃未満である場合は係数ｋａを１とする（ステップＳ５）。ステップＳ４でＴｉが４５℃以上であった場合は、次にＴｉが５０℃未満であるか否かが判断され（ステップＳ６）、５０℃未満である場合は係数ｋａを２とする（ステップＳ７）。印刷枚数ｎがカウント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Ｓ８〜Ｓ１０）は第１の制御と同様であるため説明を省略する。
【００６９】
一方、ステップＳ６でＴｉが５０℃（第２基準値Ｔ２）以上であった場合は、印刷終了後直ちにリフレッシュ工程を実行する（ステップＳ８）。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。
【００７０】
この第３の制御を行うことにより、トナーの流動性が低下する高温環境においては、リフレッシュ工程の実行頻度を高くして現像ローラ２５上のトナーの入れ替えを促進し、画像濃度の低下や画像かぶりを抑制することができる。なお、低温環境化でトナーの流動性が改善されるわけではないため、低温環境化でも第２の制御のようにリフレッシュ工程の実行頻度を低くする制御は行わない。
【００７１】
図８は、第４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。第４の制御では、低湿環境におけるリフレッシュ実行タイミングの決定手順を示しており、画像形成処理命令が送信されると、機内温湿度センサ４０により定期的に測定される機内湿度Ｈｉの所定時間当たり（例えば過去３０分間）の平均湿度Ｈａが算出される（ステップＳ１）。制御部９０は、算出された平均湿度Ｈａに基づいてリフレッシュ実行までの印刷枚数Ａを決定する。印刷枚数Ａの決定手順及びリフレッシュ工程の実行手順（ステップＳ２〜Ｓ１１）については第１の制御と同様であるため説明を省略する。
【００７２】
この第４の制御を行うことにより、第１の制御と同様に、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）低湿度環境においては、リフレッシュ工程の実行頻度を高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や画像かぶりを抑制することができる。また、第４の制御では、リフレッシュ工程を実行するまでの印刷枚数の決定に機内の平均湿度Ｈａを用いるので、現像装置内のトナーの状態がより正確に反映された適切な実行タイミングを決定可能となる。
【００７３】
なお、ここでは低湿度環境におけるリフレッシュ実行タイミングの決定に平均湿度Ｈａを用いる例を示したが、高湿度環境における第２の制御において平均湿度Ｈａを用いてリフレッシュ実行タイミングを決定しても良い。また、第３の制御においても、機内温湿度センサ４０により定期的に測定される機内温度Ｔｉの所定時間当たりの平均温度Ｔａを用いてリフレッシュ実行タイミングを決定すれば、トナーの状態に応じた一層適切な制御が行える。
【００７４】
図９は、第５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。第５の制御では、第１の制御の機内湿度Ｈｉに代えて、機内湿度Ｈｉと機外湿度Ｈｏとの湿度差ΔＨを用いて低湿環境におけるリフレッシュ実行タイミングを決定している。画像形成処理命令が送信されると、機内温湿度センサ４０及び機外温度センサ４１により機内湿度Ｈｉ及び機外湿度Ｈｏを測定する（ステップＳ１）。測定結果は制御部９０に送信される。制御部９０は、送信された機内湿度Ｈｉと機外湿度Ｈｏとの湿度差ΔＨ（機内湿度Ｈｉの方が低いためＨｉ−Ｈｏとなる）を算出し（ステップＳ２）、湿度差ΔＨが３％（第１基準値ΔＨ１）未満であるか否かを判断する（ステップＳ３）。ΔＨが３％未満である場合は係数ｋａを０とする（ステップＳ４）。
【００７５】
ステップＳ３でΔＨが３％以上であった場合は、次にΔＨが７％未満であるか否かが判断され（ステップＳ５）、７％未満である場合は係数ｋａを０とする（ステップＳ６）。ステップＳ４でΔＨが７％以上であった場合は、次にΔＨが１０％未満であるか否かが判断され（ステップＳ７）、１０％未満である場合は係数ｋａを１とする（ステップＳ８）。印刷枚数ｎがカウント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Ｓ９〜Ｓ１１）は第１の制御と同様であるため説明を省略する。
【００７６】
さらに、ステップＳ７でΔＨが１０％（第２基準値ΔＨ２）以上であった場合は、印刷終了後直ちにリフレッシュ工程を実行する（ステップＳ１１）。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。
【００７７】
この第５の制御を行うことにより、第１及び第４の制御と同様に、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）低湿度環境においては、リフレッシュ工程の実行頻度を高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抑制することができる。また、第５の制御では、リフレッシュ工程までの印刷枚数の決定に機内及び機外の湿度差ΔＨを用いるので、装置内部の環境情報に加えて装置周辺の環境が反映された、より一層適切な実行タイミングを決定可能となる。特に、待機中も定着装置を所定温度に予備加熱しておく必要のある画像形成装置において有効である。
【００７８】
図１０は、第６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。第６の制御では、高温環境におけるリフレッシュ実行タイミングの決定手順を示しており、画像形成処理命令が送信されると、機内温湿度センサ４０及び機外温度センサ４１により機内温度Ｔｉ及び機外温度Ｔｏを測定する（ステップＳ１）。測定結果は制御部９０に送信される。制御部９０は、送信された機内温度Ｔｉと機外温度Ｔｏとの温度差ΔＴを算出し（ステップＳ２）、温度差ΔＴが３℃（第１基準値ΔＴ１）未満であるか否かを判断する（ステップＳ３）。ΔＴが３℃未満である場合は係数ｋａを０とする（ステップＳ４）。
【００７９】
ステップＳ３でΔＴが３℃以上であった場合は、次にΔＴが５℃未満であるか否かが判断され（ステップＳ５）、５℃未満である場合は係数ｋａを１とする（ステップＳ６）。ステップＳ４でΔＴが５℃以上であった場合は、次にΔＴが７℃未満であるか否かが判断され（ステップＳ７）、７℃未満である場合は係数ｋａを２とする（ステップＳ８）。印刷枚数ｎがカウント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Ｓ９〜Ｓ１１）は第１の制御と同様であるため説明を省略する。
【００８０】
さらに、ステップＳ７でΔＴが７℃（第２基準値ΔＴ２）以上であった場合は、印刷終了後直ちにリフレッシュ工程を実行する（ステップＳ１１）。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。
【００８１】
この第６の制御を行うことにより、第３の制御と同様に、トナーの流動性が低い高温環境においては、リフレッシュ工程の実行頻度を高くして現像ローラ２５上のトナーの入れ替えを促進し、画像濃度の低下や画像かぶりを抑制することができる。また、第６の制御では、リフレッシュ工程までの印刷枚数の決定に機内及び機外の温度差ΔＴを用いるので、第５の制御と同様に、装置内部の環境情報に加えて装置周辺の環境が反映された、より一層適切な実行タイミングを決定可能となる。特に、待機中も定着装置を所定温度に予備加熱しておく必要のある画像形成装置において有効である。
【００８２】
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り、上記の各制御例を適宜組み合わせた制御も本発明に包含される。例えば、第１及び第３の制御では、機内湿度Ｈｉまたは機内温度Ｔｉに基づいてリフレッシュ工程の実行タイミングを決定することとしたが、第１及び第３の制御を組み合わせて機内湿度Ｈｉ及び機内温度Ｔｉの両方に基づいてリフレッシュ工程の実行タイミングを決定することもできる。また、第５及び第６の制御を組み合わせて湿度差ΔＨ及び温度差ΔＴの両方に基づいてリフレッシュ工程の実行タイミングを決定しても良い。
【００８３】
また、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。また、各制御例では制御部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。
【００８４】
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】
【００８５】
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、リフレッシュ工程の実行タイミング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に示した第１の制御により機内湿度Ｈｉに応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを制御した場合（本発明１）と、制御しなかった場合（比較例１）とで、機内湿度３０％及び４０％においてテスト画像を１，０００枚／日のペースで１０日間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。なお、リフレッシュ工程のインターバルとなる基準印刷枚数Ａ０を４０枚、平均印字率Ｂを３％とした。
【００８６】
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１１、図１２に示す。
【００８７】
図１１から明らかなように、リフレッシュ工程を実行する印刷枚数を、機内湿度が４５％以上のとき４０枚、機内湿度が３５％以上４５％未満のとき２０枚、２５％以上３５％未満のとき１４枚とする本発明１では、機内湿度が４０％（図に×印で表示）及び３０％（図に□印で表示）のいずれにおいても、１０，０００枚印刷後（試験開始後１０日目）のＩＤ値は１．３４及び１．３３であり、初期値（１．４１〜１．４２）から殆ど低下しなかった。一方、機内湿度に関係なく常に４０枚でリフレッシュ工程を実行する比較例１では、機内湿度が４０％（図に△印で表示）及び３０％（図に黒丸印で表示）のとき、１０，０００枚印刷後のＩＤ値はそれぞれ１．１２及び１．０５まで低下した。
【００８８】
また、図１２から明らかなように、本発明１では、機内湿度が４０％（図に×印で表示）及び３０％（図に□印で表示）のいずれにおいても、１０，０００枚印刷後の白抜き部分のＩＤ値は０．０６及び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、比較例１では、機内湿度が４０％（図に△印で表示）及び３０％（図に黒丸印で表示）のとき、１０，０００枚印刷後にＩＤ値が０．１２及び０．１４まで上昇し、顕著な画像かぶりが認められた。
【実施例２】
【００８９】
図１０に示した第６の制御により機内温度Ｔｉと機外温度Ｔｏの温度差ΔＴに応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを制御した場合（本発明２）と、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。なお、温度差ΔＴは、印刷開始から１００枚目までは３℃以下、１００枚目から４００枚目までは５℃以下、４００枚目以降は７℃以下で推移した。また、排気ダクトを塞がれた場合や、１，０００枚目以降で印刷直後に電源をＯＦＦにした場合、両面印刷を行った場合は温度差ΔＴが７℃以上となった。結果を図１３及び図１４に示す。
【００９０】
図１３から明らかなように、温度差ΔＴが３℃以上５℃未満のときリフレッシュ工程を実行する印刷枚数を２０枚、５℃以上７℃未満のとき１４枚とし、７℃以上のときは印刷後直ちにリフレッシュ工程を実行する本発明２（図に□印で表示）では、１０，０００枚印刷後（試験開始後１０日目）においてもＩＤ値は１．３５であり、初期値（１．４１）から殆ど低下しなかった。一方、温度差ΔＴに関係なく常に４０枚でリフレッシュ工程を実行する比較例２（図に黒丸印で表示）では、１０，０００枚印刷後にＩＤ値が１．０６まで低下した。
【００９１】
また、図１４から明らかなように、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０．０６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、比較例２（図に黒丸印で表示）では、１０，０００枚印刷後にＩＤ値が０．１３まで上昇し、顕著な画像かぶりが認められた。
【００９２】
この結果より、機内湿度Ｈｉ或いは機内及び機外の温度差ΔＴに応じてリフレッシュ工程の実行タイミング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、機内温度Ｔｉや平均湿度Ｈａ、機内及び機外の湿度差ΔＨ等に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを制御する第３〜第５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】
【００９３】
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、装置内部の環境情報を検知する第１検知手段として、装置内部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機内温湿度センサが設けられ、装置外部の環境情報を検知する第２検知手段として、装置外部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機外温湿度センサが設けられており、制御手段は、機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された印字開始時点の装置内部と装置外部との温度差と湿度差のうち、少なくとも一方が第１基準値ΔＴ１若しくはΔＨ１以上のときは、温度差または湿度差の増加に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを段階的に早める。
【００９４】
これにより、装置内部の環境情報に応じた最適なリフレッシュ工程の実行タイミングを設定できるため、使用環境に係わらず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、画像濃度低下やかぶり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。また、機内及び機外の温度差や湿度差に基づいてリフレッシュ工程の実行タイミングを決定できるため、特に装置内部が高温低湿となり易い定着装置の予備加熱が必要な画像形成装置に対して有効となる。
【符号の説明】
【００９５】
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 機内温湿度センサ（第１検知手段）
４１ 機外温湿度センサ（第２検知手段）
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
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献には、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、或いは印字率に応じて行う方法等が記載されている。しかしながら、低温低湿環境における場合や、極端な低印字率の場合、定期的な強制排出だけでは十分な効果が得られず、なお画像かぶり等が発生する場合があった。また、環境条件に応じて強制排出量を変化させて効果を得ることもできるが、トナー排出量を増やすことは装置のランニングコストの増加につながり、ユーザにとってデメリットになるという問題もあった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、印字率測定期間における環境情報に応じた適切なタイミングでリフレッシュ工程を実行可能な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、装置内部の環境情報を検知する第１検知手段として、装置内部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機内温湿度センサが設けられ、装置外部の環境情報を検知する第２検知手段として、装置外部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機外温湿度センサが設けられており、前記制御手段は、前記機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された印字開始時点の装置内部と装置外部との温度差と湿度差のうち、少なくとも一方が第１基準値ΔＴ１若しくはΔＨ１以上のときは、温度差または湿度差の増加に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを段階的に早め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、前記制御手段は、前記機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された印字開始時点の装置内部と装置外部との温度差と湿度差のうち、少なくとも一方が第２基準値ΔＴ２（＞ΔＴ１）若しくはΔＨ２（＞ΔＨ１）以上のときは、印字終了後直ちにリフレッシュ工程を実行す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、前記制御手段は、前記機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された湿度の平均値の差または温度の平均値の差を前記基準値と比較してリフレッシュ工程の実行タイミングを決定す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、前記機内温湿度センサは、前記現像装置の近傍に配置されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の構成によれば、装置内部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機内温湿度センサと、装置外部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機外温湿度センサを設け、機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された印字開始時点の装置内部と装置外部との温度差と湿度差のうち、少なくとも一方が第１基準値ΔＴ１若しくはΔＨ１以上のときは、温度差または湿度差の増加に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを段階的に早めることにより、装置内部の環境情報に加えて装置周辺の環境が反映された、より一層適切な実行タイミングを決定可能となる。
【００１５】
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、機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された印字開始時点の装置内部と装置外部との温度差と湿度差のうち、少なくとも一方が第２基準値ΔＴ２（＞ΔＴ１）若しくはΔＨ２（＞ΔＨ１）以上のときは、印字終了後直ちにリフレッシュ工程を実行することにより、機内及び機内の温湿度が極端に異なる場合でも画像濃度の低下や画像かぶりの生じない高画質な画像を形成可能となる。
【００１６】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された湿度の平均値の差または温度の平均値の差を基準値と比較してリフレッシュ工程の実行タイミングを決定することにより、現像装置内のトナーの状態がより正確に反映された適切な実行タイミングを決定可能となる。
【００１７】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の画像形成装置において、機内温湿度センサを現像装置の近傍に配置することにより、現像装置内部の現像剤の状態変化をより正確にとらえることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略断面図
【図２】本発明の画像形成装置に用いられる現像装置の断面図
【図３】本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図
【図４】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
【図５】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
【図６】第２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
【図７】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
【図８】第４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
【図９】第５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
【図１０】第６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
【図１１】機内湿度に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを制御した場合（本発明１）と制御しなかった場合（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
【図１２】機内湿度に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを制御した場合（本発明１）と制御しなかった場合（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
【図１３】機内及び機外の温度差に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを制御した場合（本発明２）と制御しなかった場合（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
【図１４】機内及び機外の温度差に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを制御した場合（本発明２）と制御しなかった場合（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
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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Ｐ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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、後述する機内及び機外温湿度センサ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。
【００３８】
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基準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、後述するようにリフレッシュ工程の実行タイミングを決定する際に用いられる機内温湿度、或いは機内及び機外の温湿度差の基準値、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。
【００３９】
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、機内温湿度センサ４０、機外温湿度センサ４１、画像入力部４５、操作部５０等が挙げられる。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
本発明では、装置内部の環境情報、特に温湿度情報に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを切り換えることにより、例えば低湿環境等のトナーが帯電し易い条件下でもリフレッシュ１回当たりのトナー吐出量を増やすことなく画像濃度の低下やかぶりを効果的に抑制できることを見いだした。
【００５０】
ここで、本発明における温湿度の測定について述べる。図１に示すように、現像ユニット４の近傍には機内温湿度センサ４０が設置されている。この機内温湿度センサ４０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。
【００５１】
また、装置設置環境（機械周辺環境）を測定する目的で、給紙機構１１の上方に機外温湿度センサ４１が設置されている。これは現像ユニット４に限らず、例えば用紙水分量が転写条件に影響することを制御するといった目的で設置する場合が多いが、この機外温湿度センサ４１の温湿度情報を用いることも可能である。また、現像ユニット４近傍の機内温湿度センサ４０を設置せずに機外温湿度センサ４１の情報で代用することもできるし、２つのセンサからの温湿度情報を用いて制御することも可能である。
【００５２】
一般的に現像剤（トナー）の帯電状態は温湿度の影響を受けやすく、湿度４０％未満、特に２０％未満において高い電荷量となってしまう場合が多い。この値は一律なものではなく、現像剤により値の上下もあり、また、相対湿度よりも絶対湿度に依存する場合が多いと思われる。また、逆に、湿度７０％以上、特に８０％以上において電荷量の低下がみられる場合が多い。また、現像剤温度が４５℃以上、特に５０℃以上に上昇してくると、トナーの溶融温度に近づき流動性の低下等がおきやすい。
【００５３】
そこで、機内温湿度センサ４０や機外温湿度センサ４１で得た温湿度情報をもとに、リフレッシュ工程を実施するタイミングを最適化する。例えば、低湿時はより頻繁に、高湿時は間隔を空けて、また、高温時は頻繁にといった具合である。
【００５４】
次に、本発明におけるリフレッシュ工程の実行タイミングの制御方法について詳細に説明する。なお、以下の各制御例では、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。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印刷枚数Ａを４０枚（基準枚数Ａ０）とし、４０枚毎に算出された平均印字率Ｂが基準印字率Ｃ（例えば３％）を下回ると基準印字率Ｃからの消費不足分のトナー量（＝Ａ×（Ｃ−Ｂ））を吐出するように制御している。
【００５５】
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。必要に応じて図１〜図４を参照しながら、図５のフローチャートに沿って第１の制御におけるリフレッシュ実行タイミングの制御方法について説明する。第１の制御では低湿度環境におけるリフレッシュ実行タイミングの決定手順を示しており、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命令が送信されると、機内温湿度センサ４０により現像ユニット４周辺の機内湿度Ｈｉが測定される（ステップＳ１）。測定結果は制御部９０に送信される。制御部９０は、送信された機内湿度Ｈｉが４５％（第１基準値Ｈ１）以上であるか否かを判断し（ステップＳ２）、４５％以上である場合は印刷１枚当たりの基準枚数Ａ０からの減数（以下、係数ｋａという）を０とする（ステップＳ３）。
【００５６】
ステップＳ２でＨｉが４５％未満であった場合は、次にＨｉが３５％以上であるか否かが判断され（ステップＳ４）、３５％以上である場合はｋａを１とする（ステップＳ５）。ステップＳ４でＨｉが３５％未満であった場合は、次にＨｉが２５％（第３基準値Ｈ３）以上であるか否かが判断され（ステップＳ６）、２５％以上である場合はｋａを２とする（ステップＳ７）。
【００５７】
上記のように係数ｋａが決定された後、印刷が開始され、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Ｓ８）。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が基準枚数Ａ０から印刷枚数ｎにｋａを乗じた値を引いたＡ０−ｋａ・ｎに到達したか否かが判断される（ステップＳ９）。ｎがＡ０−ｋａ・ｎに到達するまではステップＳ１に戻り、機内湿度の測定及び係数ｋａの決定を繰り返す（ステップＳ２〜Ｓ８）。
【００５８】
ステップＳ９でｎ≧Ａ０−ｋａ・ｎとなった場合は、ｎをリフレッシュ工程を実行する印刷枚数Ａとして、制御部９０においてΣｂｎ／Ａにより平均印字率Ｂ（％）を算出する。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を算出し、リフレッシュ工程を実行する（ステップＳ１０）。
【００５９】
例えば、基準枚数Ａ０を４０枚とすると、３５≦Ｈｉ≦４５のときは、ｋａ＝１、即ち、全ての印刷に対して１枚ずつ減らしていくので、ｎ≧４０−１×ｎより２ｎ≧４０となり、ｎ＝２０枚でリフレッシュ工程が実行される。また、２５≦Ｈｉ＜３５のときは、ｋａ＝２、即ち、全ての印刷に対して２枚ずつ減らしていくので、ｎ≧４０−２×ｎより３ｎ≧４０、ｎ≧１３．３となり、ｎ＝１４枚でリフレッシュ工程が実行される。
【００６０】
一方、ステップＳ６でＨｉが２５％未満であった場合は、印刷終了後直ちにリフレッシュ工程を実行する（ステップＳ１０）。このときのトナー吐出量は、直前に実行されたリフレッシュ工程からの印刷枚数分の平均印字率Ｂを算出して決定する。例えば印刷１枚目でＨｉが２５％未満であった場合は、１枚目の印字率と基準印字率との差分を吐出する。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。
【００６１】
この第１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）低湿度環境においては、リフレッシュ工程の実行頻度を高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や画像かぶりを抑制することができる。また、湿度が極端に低い（ここでは２５％以下）場合は画像形成前にリフレッシュ工程が実行されるため、印刷１枚目から画像濃度の低下を確実に防止可能となる。なお、第１の制御及び後述する第２〜第６の制御ではリフレッシュ工程の実行タイミングの決定手順のみを示しており、実際にリフレッシュ工程を実行するか否かの判断とは異なる。従って、例えばステップＳ１０において平均印字率が基準印字率を上回っている場合にはリフレッシュ工程は実行されない。
【００６２】
図６は、第２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。第２の制御では、高湿度環境におけるリフレッシュ実行タイミングの決定手順を示しており、画像形成処理命令が送信されると、機内温湿度センサ４０により現像ユニット４周辺の機内湿度Ｈｉが測定される（ステップＳ１）。測定結果は制御部９０に送信される。制御部９０は、送信された機内湿度Ｈｉが７０％（第２基準値Ｈ２）以下であるか否かを判断し（ステップＳ２）、７０％以下である場合は印刷１枚当たりの基準枚数Ａ０からの増数（以下、係数ｋｂという）を０とする（ステップＳ３）。
【００６３】
ステップＳ２でＨｉが７０％を超える場合は、次にＨｉが８０％以下であるか否かが判断され（ステップＳ４）、８０％以下である場合はｋｂを１とする（ステップＳ５）。ステップＳ４でＨｉが８０％を超える場合はｋｂを２とする（ステップＳ６）。上記のように係数ｋｂが決定された後、印刷が開始され、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Ｓ７）。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。
【００６４】
次に、印刷枚数ｎが基準枚数Ａ０から印刷枚数ｎにｋｂを乗じた値を加算したＡ０＋ｋｂ・ｎに到達したか否かが判断される（ステップＳ８）。ｎがＡ０＋ｋｂ・ｎに到達するまではステップＳ１に戻り、機内湿度の測定及び係数ｋｂの決定を繰り返す（ステップＳ２〜Ｓ７）。ステップＳ８でｎ≧Ａ０−ｋａ・ｎとなった場合は、ｎをリフレッシュ工程を実行する印刷枚数Ａとしてリフレッシュ工程を実行する（ステップＳ９）。但し、印刷枚数Ａの最大値は６０枚とする。
【００６５】
この第２の制御を行うことにより、トナー電荷量が低下する高湿度環境においては、リフレッシュ工程の実行頻度を低くして無駄なトナーの消費を抑制することができる。さらに、第１及び第２の制御を組み合わせることにより、低湿度条件から高湿度条件まで適切なタイミングでリフレッシュ工程を実行することができ、画像濃度の低下や画像かぶりを抑制しつつトナー消費量を最小限に抑えることができる。
【００６６】
なお、第２の制御のように高湿度環境においてリフレッシュ実行タイミングを延長すると、高湿条件下で極端に帯電が低下する等の現像剤の特性、或いは現像装置の帯電レベルによっては、リフレッシュ工程１回当たりのトナー吐出量が増えすぎて逆に画像かぶり等の不具合を発生する場合もある。そのような場合は、係数ｋｂに代えて第１の制御のように係数ｋａを設定する制御とし、例えば機内湿度Ｈｉが７０％から８０％（ステップＳ４でＹＥＳ）のときはｋａ＝１とし、機内湿度Ｈが８０％を超えたとき（ステップＳ４でＮＯ）はｋａ＝２とするような制御とすれば良い。
【００６７】
図７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。第３の制御では、高温環境におけるリフレッシュ実行タイミングの決定手順を示しており、画像形成処理命令が送信されると、機内温湿度センサ４０により現像ユニット４周辺の機内温度Ｔｉが測定される（ステップＳ１）。測定結果は制御部９０に送信される。制御部９０は、送信された機内温度Ｔｉが４０℃（第１基準値Ｔ１）未満であるか否かを判断し（ステップＳ２）、４０℃未満である場合は係数ｋａを０とする（ステップＳ３）。
【００６８】
ステップＳ２でＴｉが４０℃以上であった場合は、次にＴｉが４５℃未満であるか否かが判断され（ステップＳ４）、４５℃未満である場合は係数ｋａを１とする（ステップＳ５）。ステップＳ４でＴｉが４５℃以上であった場合は、次にＴｉが５０℃未満であるか否かが判断され（ステップＳ６）、５０℃未満である場合は係数ｋａを２とする（ステップＳ７）。印刷枚数ｎがカウント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Ｓ８〜Ｓ１０）は第１の制御と同様であるため説明を省略する。
【００６９】
一方、ステップＳ６でＴｉが５０℃（第２基準値Ｔ２）以上であった場合は、印刷終了後直ちにリフレッシュ工程を実行する（ステップＳ８）。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。
【００７０】
この第３の制御を行うことにより、トナーの流動性が低下する高温環境においては、リフレッシュ工程の実行頻度を高くして現像ローラ２５上のトナーの入れ替えを促進し、画像濃度の低下や画像かぶりを抑制することができる。なお、低温環境化でトナーの流動性が改善されるわけではないため、低温環境化でも第２の制御のようにリフレッシュ工程の実行頻度を低くする制御は行わない。
【００７１】
図８は、第４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。第４の制御では、低湿環境におけるリフレッシュ実行タイミングの決定手順を示しており、画像形成処理命令が送信されると、機内温湿度センサ４０により定期的に測定される機内湿度Ｈｉの所定時間当たり（例えば過去３０分間）の平均湿度Ｈａが算出される（ステップＳ１）。制御部９０は、算出された平均湿度Ｈａに基づいてリフレッシュ実行までの印刷枚数Ａを決定する。印刷枚数Ａの決定手順及びリフレッシュ工程の実行手順（ステップＳ２〜Ｓ１１）については第１の制御と同様であるため説明を省略する。
【００７２】
この第４の制御を行うことにより、第１の制御と同様に、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）低湿度環境においては、リフレッシュ工程の実行頻度を高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や画像かぶりを抑制することができる。また、第４の制御では、リフレッシュ工程を実行するまでの印刷枚数の決定に機内の平均湿度Ｈａを用いるので、現像装置内のトナーの状態がより正確に反映された適切な実行タイミングを決定可能となる。
【００７３】
なお、ここでは低湿度環境におけるリフレッシュ実行タイミングの決定に平均湿度Ｈａを用いる例を示したが、高湿度環境における第２の制御において平均湿度Ｈａを用いてリフレッシュ実行タイミングを決定しても良い。また、第３の制御においても、機内温湿度センサ４０により定期的に測定される機内温度Ｔｉの所定時間当たりの平均温度Ｔａを用いてリフレッシュ実行タイミングを決定すれば、トナーの状態に応じた一層適切な制御が行える。
【００７４】
図９は、第５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。第５の制御では、第１の制御の機内湿度Ｈｉに代えて、機内湿度Ｈｉと機外湿度Ｈｏとの湿度差ΔＨを用いて低湿環境におけるリフレッシュ実行タイミングを決定している。画像形成処理命令が送信されると、機内温湿度センサ４０及び機外温度センサ４１により機内湿度Ｈｉ及び機外湿度Ｈｏを測定する（ステップＳ１）。測定結果は制御部９０に送信される。制御部９０は、送信された機内湿度Ｈｉと機外湿度Ｈｏとの湿度差ΔＨ（機内湿度Ｈｉの方が低いためＨｉ−Ｈｏとなる）を算出し（ステップＳ２）、湿度差ΔＨが３％（第１基準値ΔＨ１）未満であるか否かを判断する（ステップＳ３）。ΔＨが３％未満である場合は係数ｋａを０とする（ステップＳ４）。
【００７５】
ステップＳ３でΔＨが３％以上であった場合は、次にΔＨが７％未満であるか否かが判断され（ステップＳ５）、７％未満である場合は係数ｋａを０とする（ステップＳ６）。ステップＳ４でΔＨが７％以上であった場合は、次にΔＨが１０％未満であるか否かが判断され（ステップＳ７）、１０％未満である場合は係数ｋａを１とする（ステップＳ８）。印刷枚数ｎがカウント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Ｓ９〜Ｓ１１）は第１の制御と同様であるため説明を省略する。
【００７６】
さらに、ステップＳ７でΔＨが１０％（第２基準値ΔＨ２）以上であった場合は、印刷終了後直ちにリフレッシュ工程を実行する（ステップＳ１１）。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。
【００７７】
この第５の制御を行うことにより、第１及び第４の制御と同様に、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）低湿度環境においては、リフレッシュ工程の実行頻度を高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抑制することができる。また、第５の制御では、リフレッシュ工程までの印刷枚数の決定に機内及び機外の湿度差ΔＨを用いるので、装置内部の環境情報に加えて装置周辺の環境が反映された、より一層適切な実行タイミングを決定可能となる。特に、待機中も定着装置を所定温度に予備加熱しておく必要のある画像形成装置において有効である。
【００７８】
図１０は、第６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。第６の制御では、高温環境におけるリフレッシュ実行タイミングの決定手順を示しており、画像形成処理命令が送信されると、機内温湿度センサ４０及び機外温度センサ４１により機内温度Ｔｉ及び機外温度Ｔｏを測定する（ステップＳ１）。測定結果は制御部９０に送信される。制御部９０は、送信された機内温度Ｔｉと機外温度Ｔｏとの温度差ΔＴを算出し（ステップＳ２）、温度差ΔＴが３℃（第１基準値ΔＴ１）未満であるか否かを判断する（ステップＳ３）。ΔＴが３℃未満である場合は係数ｋａを０とする（ステップＳ４）。
【００７９】
ステップＳ３でΔＴが３℃以上であった場合は、次にΔＴが５℃未満であるか否かが判断され（ステップＳ５）、５℃未満である場合は係数ｋａを１とする（ステップＳ６）。ステップＳ４でΔＴが５℃以上であった場合は、次にΔＴが７℃未満であるか否かが判断され（ステップＳ７）、７℃未満である場合は係数ｋａを２とする（ステップＳ８）。印刷枚数ｎがカウント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Ｓ９〜Ｓ１１）は第１の制御と同様であるため説明を省略する。
【００８０】
さらに、ステップＳ７でΔＴが７℃（第２基準値ΔＴ２）以上であった場合は、印刷終了後直ちにリフレッシュ工程を実行する（ステップＳ１１）。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。
【００８１】
この第６の制御を行うことにより、第３の制御と同様に、トナーの流動性が低い高温環境においては、リフレッシュ工程の実行頻度を高くして現像ローラ２５上のトナーの入れ替えを促進し、画像濃度の低下や画像かぶりを抑制することができる。また、第６の制御では、リフレッシュ工程までの印刷枚数の決定に機内及び機外の温度差ΔＴを用いるので、第５の制御と同様に、装置内部の環境情報に加えて装置周辺の環境が反映された、より一層適切な実行タイミングを決定可能となる。特に、待機中も定着装置を所定温度に予備加熱しておく必要のある画像形成装置において有効である。
【００８２】
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り、上記の各制御例を適宜組み合わせた制御も本発明に包含される。例えば、第１及び第３の制御では、機内湿度Ｈｉまたは機内温度Ｔｉに基づいてリフレッシュ工程の実行タイミングを決定することとしたが、第１及び第３の制御を組み合わせて機内湿度Ｈｉ及び機内温度Ｔｉの両方に基づいてリフレッシュ工程の実行タイミングを決定することもできる。また、第５及び第６の制御を組み合わせて湿度差ΔＨ及び温度差ΔＴの両方に基づいてリフレッシュ工程の実行タイミングを決定しても良い。
【００８３】
また、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。また、各制御例では制御部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。
【００８４】
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】
【００８５】
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、リフレッシュ工程の実行タイミング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に示した第１の制御により機内湿度Ｈｉに応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを制御した場合（本発明１）と、制御しなかった場合（比較例１）とで、機内湿度３０％及び４０％においてテスト画像を１，０００枚／日のペースで１０日間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。なお、リフレッシュ工程のインターバルとなる基準印刷枚数Ａ０を４０枚、平均印字率Ｂを３％とした。
【００８６】
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１１、図１２に示す。
【００８７】
図１１から明らかなように、リフレッシュ工程を実行する印刷枚数を、機内湿度が４５％以上のとき４０枚、機内湿度が３５％以上４５％未満のとき２０枚、２５％以上３５％未満のとき１４枚とする本発明１では、機内湿度が４０％（図に×印で表示）及び３０％（図に□印で表示）のいずれにおいても、１０，０００枚印刷後（試験開始後１０日目）のＩＤ値は１．３４及び１．３３であり、初期値（１．４１〜１．４２）から殆ど低下しなかった。一方、機内湿度に関係なく常に４０枚でリフレッシュ工程を実行する比較例１では、機内湿度が４０％（図に△印で表示）及び３０％（図に黒丸印で表示）のとき、１０，０００枚印刷後のＩＤ値はそれぞれ１．１２及び１．０５まで低下した。
【００８８】
また、図１２から明らかなように、本発明１では、機内湿度が４０％（図に×印で表示）及び３０％（図に□印で表示）のいずれにおいても、１０，０００枚印刷後の白抜き部分のＩＤ値は０．０６及び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、比較例１では、機内湿度が４０％（図に△印で表示）及び３０％（図に黒丸印で表示）のとき、１０，０００枚印刷後にＩＤ値が０．１２及び０．１４まで上昇し、顕著な画像かぶりが認められた。
【実施例２】
【００８９】
図１０に示した第６の制御により機内温度Ｔｉと機外温度Ｔｏの温度差ΔＴに応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを制御した場合（本発明２）と、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。なお、温度差ΔＴは、印刷開始から１００枚目までは３℃以下、１００枚目から４００枚目までは５℃以下、４００枚目以降は７℃以下で推移した。また、排気ダクトを塞がれた場合や、１，０００枚目以降で印刷直後に電源をＯＦＦにした場合、両面印刷を行った場合は温度差ΔＴが７℃以上となった。結果を図１３及び図１４に示す。
【００９０】
図１３から明らかなように、温度差ΔＴが３℃以上５℃未満のときリフレッシュ工程を実行する印刷枚数を２０枚、５℃以上７℃未満のとき１４枚とし、７℃以上のときは印刷後直ちにリフレッシュ工程を実行する本発明２（図に□印で表示）では、１０，０００枚印刷後（試験開始後１０日目）においてもＩＤ値は１．３５であり、初期値（１．４１）から殆ど低下しなかった。一方、温度差ΔＴに関係なく常に４０枚でリフレッシュ工程を実行する比較例２（図に黒丸印で表示）では、１０，０００枚印刷後にＩＤ値が１．０６まで低下した。
【００９１】
また、図１４から明らかなように、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０．０６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、比較例２（図に黒丸印で表示）では、１０，０００枚印刷後にＩＤ値が０．１３まで上昇し、顕著な画像かぶりが認められた。
【００９２】
この結果より、機内湿度Ｈｉ或いは機内及び機外の温度差ΔＴに応じてリフレッシュ工程の実行タイミング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、機内温度Ｔｉや平均湿度Ｈａ、機内及び機外の湿度差ΔＨ等に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを制御する第３〜第５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】
【００９３】
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、装置内部の環境情報を検知する第１検知手段として、装置内部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機内温湿度センサが設けられ、装置外部の環境情報を検知する第２検知手段として、装置外部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機外温湿度センサが設けられており、制御手段は、機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された印字開始時点の装置内部と装置外部との温度差と湿度差のうち、少なくとも一方が第１基準値ΔＴ１若しくはΔＨ１以上のときは、温度差または湿度差の増加に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを段階的に早める。
【００９４】
これにより、装置内部の環境情報に応じた最適なリフレッシュ工程の実行タイミングを設定できるため、使用環境に係わらず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、画像濃度低下やかぶり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。また、機内及び機外の温度差や湿度差に基づいてリフレッシュ工程の実行タイミングを決定できるため、特に装置内部が高温低湿となり易い定着装置の予備加熱が必要な画像形成装置に対して有効となる。
【符号の説明】
【００９５】
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 機内温湿度センサ（第１検知手段）
４１ 機外温湿度センサ（第２検知手段）
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
【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、
装置内部の環境情報を検知する第１検知手段として、装置内部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機内温湿度センサが設けられ、装置外部の環境情報を検知する第２検知手段として、装置外部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機外温湿度センサが設けられており、前記制御手段は、前記機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された印字開始時点の装置内部と装置外部との温度差と湿度差のうち、少なくとも一方が第１基準値ΔＴ１若しくはΔＨ１以上のときは、温度差または湿度差の増加に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを段階的に早めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された印字開始時点の装置内部と装置外部との温度差と湿度差のうち、少なくとも一方が第２基準値ΔＴ２（＞ΔＴ１）若しくはΔＨ２（＞ΔＨ１）以上のときは、印字終了後直ちにリフレッシュ工程を実行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３】
前記制御手段は、前記機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された湿度の平均値の差または温度の平均値の差を前記基準値と比較してリフレッシュ工程の実行タイミングを決定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】
前記機内温湿度センサは、前記現像装置の近傍に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【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、
装置内部の環境情報を検知する第１検知手段として、装置内部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機内温湿度センサが設けられ、装置外部の環境情報を検知する第２検知手段として、装置外部の温度及び湿度の少なくとも一方を検知する機外温湿度センサが設けられており、前記制御手段は、前記機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された印字開始時点の装置内部と装置外部との温度差と湿度差のうち、少なくとも一方が第１基準値ΔＴ１若しくはΔＨ１以上のときは、温度差または湿度差の増加に応じてリフレッシュ工程の実行タイミングを段階的に早めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された印字開始時点の装置内部と装置外部との温度差と湿度差のうち、少なくとも一方が第２基準値ΔＴ２（＞ΔＴ１）若しくはΔＨ２（＞ΔＨ１）以上のときは、印字終了後直ちにリフレッシュ工程を実行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３】
前記制御手段は、前記機内温湿度センサ及び機外温湿度センサにより検知された湿度の平均値の差または温度の平均値の差を前記基準値と比較してリフレッシュ工程の実行タイミングを決定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】
前記機内温湿度センサは、前記現像装置の近傍に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２０８５３５（Ｐ２０１２−２０８５３５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７３１０５（Ｐ２０１２−１７３１０５）
【出願日】平成２４年８月３日（２０１２．８．３）
【分割の表示】特願２００８−３２２（Ｐ２００８−３２２）の分割
【原出願日】平成２０年１月７日（２００８．１．７）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月３日（２０１２．８．３）
【分割の表示】特願２００８−３２２（Ｐ２００８−３２２）の分割
【原出願日】平成２０年１月７日（２００８．１．７）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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