JP2002189386A

JP2002189386A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002189386A
Application number: JP2000387434A
Authority: JP
Inventors: Hideki Fujita; 秀樹藤田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-07-05

Abstract

(57)【要約】【課題】磁性トナーを用いた省現像剤モードでの大量
画像出力後の画像濃度の低下、およびトナー劣化に起因
した現像装置等の故障を防止することである。【解決手段】画像形成装置は、記録材１頁当たりの画
像形成で消費されるトナー量が標準量である標準モード
と、抑制された量であるセーブモードとを選択可能に備
える。セーブモードでの大量画像出力後の画像濃度の低
下、および使用されずにストレスを受けることによるト
ナーの劣化（現像装置等の故障に繋がる）を防止するた
め、セーブモードでの画像出力が所定頁数に達した時点
で標準モードに変更する。所定頁数は画像比率が小さい
ほど少なくする。トナー消費量の抑制は、一次帯電装置
への印加電圧を制御することで、現像装置対向位置にお
ける感光ドラムの一次帯電後の非露光部分の電位Ｖｄde
vを、トナーセーブのないときに対し、セーブレベルが
１増すごとに約２５Ｖ低下することにより実行した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式等を
利用した画像形成装置に関し、特に現像剤の消費量を節
約、抑制した省現像剤モードを備えた画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真法として、米国特許
第２，２９７，９６１号、特公昭４２−２３９１０号お
よび特公昭４３−２４７４８号に係る方法等、多数のも
のが知られている。一般には、光電物質を利用した像担
持体である感光体上に種々の手段により電気的潜像を形
成し、次いで潜像をトナー（現像剤）を用いて現像し、
得られたトナー像を紙等の記録材上に転写し、このトナ
ー像を加熱あるいは溶剤蒸気等により記録材に定着し
て、出力画像を得るものである。

【０００３】従来の画像形成装置の一例として、図１１
に要部を示すデジタル装置について説明する。

【０００４】本デジタル画像形成装置は、像担持体とし
て円筒状の導電基体上に光導電層を設けた感光体、すな
わち感光ドラム１０１を有し、この感光ドラム１０１
は、図中の矢印Ａ方向に回転自在に軸支されている。感
光ドラム１０１の周囲には、Ａ方向に沿って順に、一次
帯電器１０２、図示しない露光装置、現像装置１０４、
転写・分離帯電器１０５、清掃装置１０６および前露光
装置１０７などが配置されている。

【０００５】感光ドラム１０１は、回転過程で、一次帯
電器１０２により表面が均一に帯電され、その表面に、
原稿を読み取って得られた画像の濃度に応じた画像信号
に基づき、露光装置によりデジタル露光が施され、感光
ドラム１０１の表面にデジタル静電潜像が形成され、そ
の潜像は現像装置１０４により現像剤（トナーまたはト
ナー＋キャリア）を用いて現像され、トナー像として可
視化される。

【０００６】現像剤は大きく一成分型（一成分現像剤）
と二成分型（二成分現像剤）に分かれるが、二成分現像
剤は、非磁性トナーと磁性キャリアとを混合してなり、
トナーをカラー化する場合に有利であるものの、黒色の
トナーを使用する際にはメリットがなく、トナーとキャ
リアの混合比を一定に保つ必要がある上、キャリアの耐
久性がトナーより低く、短期間で新品に交換する必要が
あるなど、却って不利な点がある。したがって、黒色の
トナーを使用する場合には、二成分現像剤は近年のメン
テナンスフリーの要請に十分に応えるものとは言い難
く、この点では一成分現像剤の方が優れている。

【０００７】上述の感光ドラム１０１上に形成されたト
ナー像は、感光ドラムに搬送されたシート状の記録材
（紙など）上に転写・分離帯電器１０５により転写さ
れ、さらにトナー像が転写された記録材が同転写・分離
帯電器により感光ドラムから分離される。トナー像転写
後の感光ドラム１０１は、表面に残留した転写残りトナ
ーを清掃装置１０６により除去され、ついで表面の残留
電荷を前露光装置１０７により除去された後、つぎの画
像形成に供される。

【０００８】感光ドラム１０１から分離された記録材は
定着装置１０８に搬送され、ここでトナー像が記録材表
面に定着されて、所望のプリント画像に形成された後、
画像形成装置本体の外部に排出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、省エ
ネルギーや環境保護の重要性が高まり、画像形成装置も
トナー等の現像剤の消費量を少なくする省現像剤モード
（トナーセーブモード等）を備えているものが製品化さ
れている。

【００１０】たとえば画像形成装置の保守、整備を行う
サービス員がアクセスするトナーセーブモードを備え、
そのセーブモード中の複数のトナーセーブレベルから一
つのレベルを選択することにより、その後のトナー消費
量を標準モード時よりも低減させるものなどである。

【００１１】しかしながら、従来は、一度トナーセーブ
モードを選択すると、標準モードに切替えない限りトナ
ー消費量の低い状態が続くため、画像濃度の急激な低下
を招来することがあった。

【００１２】これは、現像装置の現像スリーブによりト
ナーが現像部に搬送されても、感光ドラムへ飛翔せず、
消費されないトナーが増え、そのトナーが現像装置内お
よび現像部を循環して熱や機械力ストレスを受け、劣化
して現像性が低下するからである。

【００１３】このトナーの低消費による劣化に起因した
画像濃度の低下は、図１２に示すように、形成する画像
の画像比率が低い（印字部の比率が低い）ほど顕著であ
り、また現像速度が速くなるほど顕著である。極端な場
合には、現像装置内の現像剤が凝集し、現像装置の駆動
トルクの異常上昇、さらには現像装置を初めとする画像
形成装置の各部の故障を招くことさえあった。

【００１４】なお、特開平９−１８５２０８は、トナー
セーブモードから通常のトナー標準消費モードに復帰す
ることを提案しているが、一つのジョブ（画像形成）が
終了すると、通常の標準消費モードに復帰してしまうの
で、トナーセーブモードを複数のジョブにわたって実行
したいと考えるユーザにとっては、トナーセーブモード
に再度設定せねばならず、煩わしいことこの上ない問題
がある。

【００１５】本発明の目的は、省現像剤モード、特に一
成分現像剤の磁性トナーを用いた省現像剤モードでの大
量画像出力後の画像濃度の低下を防止し、また現像剤が
長く消費されずに劣化することで招来される現像装置を
初めとした各部の故障を防止した画像形成装置を提供す
ることである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体と、前記像担持体の一次帯電手段と、前記像担
持体の帯電後の露光により形成された潜像を磁性現像剤
を使用して現像する現像手段と、得られた可視画像を転
写後の記録材を定着して、前記記録材に画像を得る定着
手段とを有し、さらに記録材１頁当たりの画像形成で消
費される現像剤消費量が標準量である標準モード、およ
び抑制された量である抑制モードを含む複数の消費モー
ドを備え、その消費モードが選択可能である画像形成装
置において、前記抑制モードの選択時、前記抑制モード
による画像形成が所定値に達した時点で前記標準モード
に変更することを特徴とする画像形成装置である。

【００１７】本発明によれば、前記抑制モードで画像形
成した記録材の頁数が所定頁数に達した時点で、前記標
準モードに変更する。前記所定頁数を、画像形成する画
像の画像比率に応じて変更し、または画像形成する画像
の画像比率に無関係に一定とする。また前記抑制モード
で画像形成した時間が所定時間に達した時点で、前記標
準モードに変更する。前記所定時間を、画像形成する画
像の画像比率に応じて変更する。また前記抑制モードで
の画像形成で、前記定着手段の定着部材表面温度が所定
温度に達した時点で、前記標準モードに変更する。また
前記抑制モードでの画像形成後、画像形成装置本体の電
源が切断されてから再投入される際、前記標準モードに
変更する。

【００１８】また本発明によれば、前記抑制モードの選
択時、前記一次帯電手段に印加する帯電バイアスの電圧
または電流を変更することにより、前記抑制モードによ
る画像形成での現像剤消費量を抑制する。前記帯電バイ
アスの変更による前記像担持体の表面電位の変更量と同
量だけ、前記現像手段に印加する現像バイアスの直流成
分を変更する。また前記抑制モードの選択時、前記現像
手段に印加する現像バイアスの直流電圧成分を変更する
ことにより、前記抑制モードによる画像形成での現像剤
消費量を抑制する。前記直流電圧成分を、画像形成する
画像の画像比率に応じて変更する。また前記抑制モード
の選択時、前記露光手段による露光強度を変更すること
により、前記抑制モードによる画像形成での現像剤消費
量を抑制する。前記露光強度を、画像形成する画像の画
像比率に応じて変更する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。

【００２０】実施例１図１に、本発明の画像形成装置の一実施例における概略
構成を示す。

【００２１】本実施例の画像形成装置は、プリンタ機能
を備えた白黒のデジタル複写機に構成されており、本発
明の効果を最も発揮する装置である。本画像形成装置
は、大別してリーダ部１００とプリンタ部２００とから
なっている。

【００２２】リーダ部１００は、照明ランプ５１、結合
レンズ５２、光電変換素子５３等を備えてなり、原稿ガ
ラス台５５上に載置された原稿（図示せず）に照明ラン
プ５１により光照射し、その反射光を１ラインの光電変
換素子５３上に結像させることによって画像情報に応じ
た電気信号に変換する。照明ランプ５１によって光照射
された原稿からの反射光は、ミラー５６ａ、５６ｂ、５
６ｃに導かれてレンズ５２により光電変換素子５３上に
結像される。

【００２３】この光電変換素子５３によって出力された
電気信号は、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換器５４によ
りＡ／Ｄ変換して８ビットのデジタル画像データとさ
れ、その後で黒色信号生成回路５５で輝度情報をｌｏｇ
変換して濃度情報とすることにより、画像データ（８ビ
ットのデジタル画像濃度データ）に形成される。

【００２４】このデジタル画像信号は、プリンタ部２０
０の露光装置３にあるレーザ駆動回路１６に入力され
る。駆動回路１６は周知のＰＷＭ回路であって、入力さ
れた画像信号の大きさに応じて半導体レーザ１７の発光
時間を変調して、１画素内でレーザドットの面積階調を
させることにより濃淡を実現している。

【００２５】なお、画像形成装置は、標準インターフェ
ースケーブルを用いてホストコンピュータ（図示せず）
と繋げられており、ホストコンピュータから画像信号が
入力されると、この画像信号を解釈してビットマップデ
ータの二値信号に変換し、レーザ駆動回路１６に入力す
ることも可能になっている。

【００２６】プリンタ部２００は、図１に示すように、
像担持体としての感光ドラム１、その周囲の一次帯電器
２、現像装置４、転写・分離帯電器５、ドラムクリーナ
６および前露光ランプ７を有し、さらに感光ドラム１の
上方に前記の露光装置３、感光ドラム１の左方延長上に
定着装置８、感光ドラム１の下方等に給紙カセット９を
備える。

【００２７】上記の画像信号に応じて半導体レーザ１７
で発光されたレーザ光は、露光装置３の高速回転するポ
リゴンミラースキャナ１８、折り返しミラー１９を介し
て感光ドラム１にラスタ走査により潜像の書き込みを
し、感光ドラム１の表面に画像情報に応じたデジタルド
ット静電潜像が形成される。

【００２８】感光ドラム１は、円筒状の導電基体上に光
導電層を設けたドラム型の電子写真感光体で、本実施例
では、感光ドラム１にａ−Ｓｉ（アモルファスシリコ
ン）感光体を用いた。ａ−Ｓｉ感光体は、ＯＰＣ（有機
感光体）に比べ耐久性に優れ、プリント頁枚５００万頁
以上の寿命を有し、高速機に適している。本画像形成装
置は、プロセススピード４５０ｍｍ／秒、Ａ４サイズの
白黒画像の片面プリント出力速度８５頁／分、両面プリ
ント出力速度８５頁／分の性能を有する。

【００２９】感光ドラム１は回転自在に軸支され、プロ
セススピードと同速度で矢印Ａの方向に回転駆動され
る。この回転過程で一次帯電器２により表面が電位Ｖdp
rに一様帯電された後、６００ｄｐｉの密度で画像露光
がなされる。感光ドラム１の表面電位は、一次帯電でＶ
dprとなったのが現像装置４との対向位置でＶｄdevに減
衰する。露光の光源に使用する半導体レーザ１７は波長
６８０ｎｍを有し、感光ドラム表面の露光により露光部
電位を、一次帯電位置で最低Ｖｌiexpとなり、現像装置
４との対向位置でＶｌdevに減衰するような電位とする
ことにより、感光ドラム１の表面に静電潜像（デジタル
ドット潜像）が形成される。

【００３０】感光ドラム１上に形成された静電潜像は、
現像装置４により現像してトナー像として可視化し、そ
の感光ドラム１上のトナー像は、給紙カセット９から供
給して感光ドラム１に搬送されたシート状の記録材Ｓ上
に転写・分離帯電器５により転写すると同時に、さらに
転写分離・帯電器５によりトナー像が転写された記録材
Ｓを感光ドラム１から分離する。現像装置４については
後述する。

【００３１】分離された記録材Ｓは定着装置８に搬送さ
れ、そこでトナー像が定着されて所望のプリント画像に
形成された後、画像形成装置本体の外部に排出される。
トナー像を転写後の感光ドラム１は、その表面に残留し
た転写残りトナーをクリーナ６により除去され、さらに
表面の残留電荷を前露光器７により除去された後、つぎ
の画像形成に使用される。

【００３２】定着装置８は、図３に示すように、定着ロ
ーラ８１と加圧ローラ８２の上下２本のローラを備え、
互いに圧接された回転するローラ８１、８２により、ト
ナー像Ｔが転写された記録材Ｓを挟んで搬送し、その間
に記録材に圧力および熱を加えることにより、トナー像
を記録材に定着する。

【００３３】定着ローラ８１、加圧ローラ８２は中空ロ
ーラとされ（一方のローラのみの場合もある）、その中
空部内にローラを加熱するヒータ８３、８３が配設さ
れ、さらにローラ８１、８２の表面温度（Ｔfix）を検
知する温度検知手段（サーミスタ）８４、８４が接触ま
たは非接触に配設されている。検知した表面温度に基づ
いてヒータ８３への通電量を制御して発熱量を調節し、
定着ローラ８１、加圧ローラ８２の表面を定着温度に制
御している。

【００３４】本実施例における現像装置４について説明
する。本実施例では、現像装置４は磁性一成分現像装置
とされ、図４に示すように、図示しない磁性トナー（磁
性一成分現像剤）を収容した現像容器３０を備える。本
実施例では、磁性トナーは帯電極性が正帯電性で、その
トナーを定常状態で約２５０ｇ収容している。現像装置
４は、現像容器３０に現像スリーブ３１、マグネット３
２、規制ブレード３３、３つの現像剤撹拌搬送部材３４
ａ、３４ｂ、３４ｃ、トナー補給槽（トナーホッパー）
４０等を備えてなっている。

【００３５】現像容器３０の感光ドラム１との対向部は
開口され、その開口部に臨んで現像剤担持体としての現
像スリーブ３１が回転自在に設置されている。現像スリ
ーブ３１は現像電極としての役目を有し、アルミニウム
合金の基層上に、クロムおよびニッケルを主体とするめ
っき層を有する中空円筒からなり、画像形成装置本体に
配設された図示しないモータによりクラッチおよびギア
等を介して、Ｂ方向に回転駆動される。通常、現像スリ
ーブの回転速度（周速度）は、感光ドラムの回転速度よ
りも大に設定され、一般に１．４〜２．２倍とすること
が好ましい。

【００３６】現像スリーブ３１内にはローラ状のマグネ
ット（マグネットローラ）３２が非回転に配置されてい
る。また現像スリーブ３１の頂部近辺には、現像剤規制
部材として板状部材（規制ブレード）３３が設けられて
いる。本例では、規制ブレード３３は現像スリーブ３１
と適当な間隙を開けて略垂直に配置されている。なお、
規制ブレード３３を弾性部材製とし、図５に示すよう
に、これを現像スリーブ３１に弾性当接させて、現像ス
リーブ３１上のトナーを規制するようにしてもよい。高
速の画像形成装置には、本実施例のように、図４の設置
法をとることが適している。

【００３７】現像容器３０内の磁性トナーは、撹拌搬送
部材３４ａ〜３４ｃにより現像スリーブ３１方向に搬送
される。撹拌搬送部材３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、感光
ドラム１から見て現像容器３０の奥方から現像スリーブ
３１の背面側の部分までにこの順で配置されている。撹
拌搬送部材３４（３４ａ〜３４ｃ）は、図６に示すよう
に、現像スリーブ３１の軸と平行な回転軸３６を有する
略梯子状の樹脂製部材からなり、回転することにより容
器３０内のトナーを矢印Ｊに沿って部材３４ａ→３４ｂ
→３４ｃの順に搬送する。そのうちの攪拌搬送部材３４
ａ、３４ｂは、外周部にゴム製の羽根３７、３７を有
し、羽根３７が現像容器４０の内面に正の侵入量を以っ
て接することにより、トナーの搬送残りを防ぐようにな
っている。

【００３８】搬送されたトナーの一部は、回転する現像
スリーブ３１上に供給され、現像スリーブ３１の表面上
にマグネット３２の作用により吸着、担持される。残り
は図４の矢印Ｋに沿って現像容器３０の内方に移動し容
器３０内を循環する。現像スリーブ３１上に担持された
トナーは、現像スリーブ３１の回転にともない、現像ス
リーブ３１と規制ブレード３３との間に送り込まれて層
厚規制され、現像スリーブ３１上にトナー薄層に形成さ
れる。

【００３９】現像スリーブ３１上の薄層とされたトナー
は、ついで感光ドラム１と現像スリーブ３１とが対向し
た現像部に至り、現像電源３５から現像スリーブ３１と
感光ドラム１との間に印加した現像バイアスにより、現
像スリーブ３１上からトナーが感光ドラム１に飛翔し
て、感光ドラム１上の潜像部（露光部）に付着して現像
し（反転現像）、潜像をトナー像として可視化する。現
像バイアスとしては、振幅Ｖｐｐ＝１ｋＶ、周波数ｆ＝
２．７ｋＨｚの矩形波交流電圧と、０〜６００Ｖの範囲
で可変な直流電圧Ｖｄｃとを重畳した電圧を印加した。

【００４０】現像に使用されずに余ったトナーは、現像
スリーブ３１の回転にともない現像容器３０内に戻さ
れ、マグネット３２の作用（反発磁界）により現像スリ
ーブ３１から除去され、容器３０内に回収される。

【００４１】現像容器３０内には、図４に示すように、
現像スリーブ３１に近接した撹拌搬送部材３４ｃの近く
の背面位置Ｆに圧電素子３８が設けられている。現像に
よりトナーが消費されて、Ｆ付近のトナーがなくなると
圧電素子３８がこれを感知して、トナーなしの信号を画
像形成装置の図示しない制御装置に送り、制御装置がこ
れに基づきトナーホッパー４０からトナーを現像容器３
０に補給させるようになっている。

【００４２】トナーホッパー４０は、現像容器３０に奥
側の撹拌搬送部材３４ａの上方位置において取り付けら
れている。ホッパー４０は下方向に向けて窄まった形状
の容器で、補給用の磁性トナーを収容している。ホッパ
ー４０内には略小判状の攪拌部材４２が設置され、また
ホッパー４０の下端は開口部４０ａに形成されて、開口
部４０ａに磁石ローラからなるトナー補給ローラ４１が
設置されている。上記の制御装置からの指令に基づき図
示しないモータで補給ローラ４１を回転することによ
り、ホッパー４０内のトナーが開口部４０ａを通って排
出され、現像容器３０内に補給される。

【００４３】またトナーホッパー４０には現像剤充填容
器（トナーボトル）４４が装填されており、これからホ
ッパー４０に補給用のトナーが充填される。本実施例で
は、トナーボトル４４は、補給用の磁性トナーを満杯で
約１７００ｇ収容しているものを使用した。またトナー
ホッパー４０内には図示しないトナー残量センサが設置
され、このセンサによるホッパー４０内トナー残量の検
知結果に基づき、画像形成装置の制御装置によりトナー
ボトル４４からのホッパー４０へのトナーの充填が行わ
れる。充填したにも拘わらずホッパー４０内のトナー量
が所定量に達しないときには、トナー残量センサがこれ
を検知して、制御装置がトナーボトル交換の指示を出力
する。

【００４４】画像形成装置の制御装置からの交換指示に
基づいて、ユーザー等が、トナーホッパー４０に装填さ
れている空になったトナーボトル４４をトナーが満杯に
なった新品と交換することにより、ホッパー４０への補
給用トナーの充填が行われる。ボトル４４内のトナー
は、ボトル４４の下端にある排出口４４ａから、トナー
ホッパー４０の上端にある流入口４０ｂを経由してホッ
パー４０内に入り、ホッパー４０に配設された攪拌部材
４２によりその長手方向に均一に撹拌される。その後、
上述したように、現像容器３０内の圧電素子３８による
検知結果に基づき、ホッパー４０からトナーが現像容器
３０内に補給される。

【００４５】本発明では、上記したように、現像剤とし
て正帯電性の磁性トナー（磁性一成分現像剤）を使用し
た。この磁性トナーは結着樹脂中に磁性粒子を分散して
なっており、本実施例では、初期重量平均粒径が８μｍ
のものを用いた。

【００４６】トナーの粒度分布は種々の方法により測定
できるが、ここでは、米国コールター（Ｃoulter）社の
カウンタＴＡ−II（商標）を用いて測定した。電解液と
して１％ＮａＣｌ水溶液を使用し、これに界面活性剤を
数滴添加し、測定試料のトナーを数ｍｇを加えて数分
間、超音波分散し、その後トナー分散液を１００μｍの
細孔を通して分級し、分級粒子から２〜４０μｍの粒子
の粒度分布を計数した。

【００４７】トナーの結着樹脂は、一般にはスチレンア
クリル共重合体やスチレンブタジエン共重合体等のスチ
レン系樹脂、さらにはフェノール樹脂、ポリエステル樹
脂等が挙げられる。ここでは、結着樹脂にスチレンアク
リル共重合体とスチレンブタジエン共重合体の割合が
８：２の混合体を用いた。

【００４８】トナーに添加する電荷制御剤（通常はトナ
ーに内添するが外添も可能）には、ポジトナーの場合、
ニグロシン、四級アンモニウム塩、トリフェニルメタ
ン、イミダゾール等が用いられる。ここではトリフェニ
ルメタンを用い、樹脂成分１００に対し２部内添した。

【００４９】加熱定着用トナーを使用する場合には、い
わゆるワックスを内添させるが、ワックスとしては、た
とえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、
パラフィン等を使用することができる。

【００５０】本発明で使用するトナーは磁性トナーであ
るため、結着樹脂にマグネタイト、フェライト等の酸化
鉄を分散させるが、一般にその添加量は樹脂成分１００
部に対し６０〜１００部程度とする。

【００５１】トナーに対する外添剤は主に流動性付与の
ためのシリカで、これを０．１〜５重量部程度外添す
る。このシリカは、トナー粒子と現像スリーブ３１の間
に介在し、現像スリーブ３１の摩耗を軽減する働きも持
つ。またトナー同志の凝集を防ぎ、現像スリーブに接し
ているトナーと接していないトナーの入れ替わりを促進
する役割もある。

【００５２】トナーには、チタン酸ストロンチウム、酸
化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ランタン、酸化ネ
オジム等を外添する場合もある。これらは、感光ドラム
１に対する研磨剤の役割を果たし、感光ドラムにフィル
ム状に付着するトナーを研磨除去する効果がある。

【００５３】現像スリーブ３１上のトナーの初期平均帯
電量は、常温常湿環境（２３℃ ５０％ＲＨ：以下同
じ）で＋６〜＋１２μＣ／ｇ、現像スリーブに対するト
ナー塗布量は０．７〜０．９ｍｇ／ｃｍ²である。

【００５４】本発明の画像形成装置は、画像形成モード
の一つとして、トナー標準消費モード（標準モード）の
他に、トナーの消費量を節約、抑制するトナーセーブモ
ードを有している。このセーブモードは、ユーザまたは
サービス員が設定でき、設定後、ユーザーは、標準モー
ドとするか、セーブモードとするかを選択して画像形成
することができる。

【００５５】画像形成装置は、通常、工場出荷直後に最
初に電源を投入した状態では、標準消費モードとなって
おり、装置操作部の液晶パネルに図７に示すような表示
が現れる。ユーザーがトナーセーブモードボタンを押下
するとトナーセーブモードに切り替わって、図８に示す
ように、液晶パネルに「１」、「２」、「３」の３段階
のトナーセーブレベルの表示が現れるので、そのセーブ
レベルの表示「１」、「２」または「３」を押下するこ
とにより、トナーのセーブレベルを選択することができ
る。また「ＢＡＣＫ」の表示を押下することにより、ト
ナーセーブモードを中止してトナー標準消費モードに復
帰することも可能である。トナーセーブモードを選択し
ている場合は、液晶パネルに、図９に示すように、選択
されたレベルのトナーセーブ率を示す表示がなされ、ユ
ーザ等に注意を喚起する。

【００５６】画像形成装置は、ユーザーがトナーセーブ
レベルを選択して決定すると、記録材１頁当たりの画像
形成で使用するトナー消費量を抑制するために、感光ド
ラム１に対する電位の変更を行う。具体的には、図１０
の感光ドラム１の現像装置４との対向位置Ｚdevにおい
て、感光ドラムの一次帯電後の非露光部分の電位Ｖｄde
vを、トナーのセーブをしていない（トナーセーブモー
ドをオンしていない）標準消費モード（トナーセーブレ
ベルが０）場合よりも低下させる。具体的には、表１に
示すように、トナーセーブレベルが１増すごとに、Ｖｄ
devを約２５Ｖ低下させた。

【００５７】

【表１】

【００５８】そのために、本実施例では、一次帯電装置
２から現像装置対向部Ｚdevまでの電位減衰量を予め調
べておいて、それに基づきトナーセーブレベルが1増す
ごとにＶｄdevが約２５Ｖ低下（Δｄdev＝２５Ｖ）する
ように、一次帯電装置２の電位制御部材へ印加する帯電
バイアス電圧Ｖprgを決定して、それに従いＶprgを低下
させることにより、Ｖｄdevを約２５Ｖ低下させた。

【００５９】上記の電圧Ｖprgの代わりに、一次帯電装
置２の電位制御部材に印加する帯電バイアス電流を変化
させることにより、Ｖｄdevを低下させるようにしても
よい。

【００６０】なお、現像装置対向部Ｚdevに電位センサ
を配置するのは困難なので、図１０に示すように、現像
装置４よりも感光ドラム回転方向上流位置Ｚpmmのとこ
ろに電位センサ４８を配置して、Ｚppmで感光ドラム１
の電位を測定すれば、現像装置対向部Ｚdevでの電位減
衰量は、そのＺpmmの位置での電位減衰量から推定演算
で容易に求めることができる。

【００６１】同時に、かぶりや細線の幅に影響するかぶ
り取り電位Ｖbg（＝Ｖｄdev−Ｖdc）を一定に保つため
に、トナーセーブレベルが1増すごとに、現像バイアス
の直流電圧Ｖdcも、ΔＶdc＝約２５ＶというようにΔ
ｄdevと同じだけ低下させる。

【００６２】トナーセーブモードによるトナーセーブ量
は、トナーセーブをしていないトナー標準消費モード時
のトナー消費量に対するトナーセーブモード時のトナー
消費量の抑制割合、つまりトナーセーブ率Δηで表され
る。

【００６３】すなわち、Δηは式（１）： Δη＝（η0−ηi）／η0＝1-ηi／η0 ・・・（１）ただし、 ηi：トナーセーブレベルｉ（ｉ＝１、２、３）でのト
ナー消費量（単位：ｍｇ／頁） η0：トナー標準消費モード時（トナーセーブレベルの
ｉ＝０のとき）でのトナー消費量（標準消費量）（単
位：ｍｇ／頁）で与えられる。

【００６４】ηi（ここで、ｉ＝０、１、２、３）は式
（２）： ηi＝（Ｗi−Ｗf）／２００・・・（２）ただし、Ｗi：現像装置の初期重量（単位：ｍｇ）Ｗf：連続画像出力後の現像装置の重量（単位：ｍｇ）で与えられる。

【００６５】本実施例において、上記の連続画像出力
は、常温常湿環境で、画像比率６％のＡ４サイズ原稿を
Ａ４サイズの記録材へ片面プリントで連続２００頁
（枚）の複写とした。この連続画像出力の間、現像装置
には外部からトナーの補給を行わない。

【００６６】本実施例におけるトナーセーブモード時の
トナーセーブ率Δηを表２に示す。

【００６７】

【表２】

【００６８】本発明の大きな特徴は、トナーセーブモー
ドで所定頁数Ｎｐだけ画像出力した場合に、次に画像出
力動作命令を受けた直後に、画像形成モードを自動的に
標準消費モードに復帰するようにしたことである。本実
施例では、この所定頁数Ｎｐは出力すべき画像の画像比
率を考慮して、表３に示すように決定した。なお、当然
のことながら、両面画像形成の場合、記録材１枚の画像
形成は画像形成２頁とする。

【００６９】

【表３】

【００７０】ここで、画像比率とは、1頁分の画像形成
可能な領域の面積に対する、出力すべき画像の占める面
積の比率である。次式（３）により与えられる。

【００７１】画像比率＝Ｉimg／２５５×Ｎpxl／２５．４／２５．４×Ｗimg×Ｌimg ・・・（３）ただし、Ｉimg：出力すべき画像の画像データ（８ビット）の信
号強度（無単位）Ｎpxl：画像記録密度(単位：１/インチ)（本実施例では
６００である）Ｗimg：画像形成可能な領域の幅（単位：ｍｍ）（Ａ４
サイズの記録材への出力の場合は２１０ｍｍである）Ｌimg：画像形成可能な領域の長さ(単位：ｍｍ）（Ａ４
サイズの記録材への出力の場合は２９７ｍｍである）。

【００７２】本実施例において、画像比率６％のＡ４サ
イズ原稿を用い、両面画像で１万頁超の画像出力をする
画像形成試験を、トナーセーブモードからトナー標準消
費モードへ自動復帰させる間欠出力で、いくつかの試験
環境およびトナーセーブレベル等の条件下に行い、得ら
れた画像の反射濃度および線幅減少率（トナーセーブレ
ベル３のみ）を調べた。本実施例１の結果を表４に示
す。また画像の反射濃度の変動および画像形成装置の維
持コストを調べた。結果を表５に示す。

【００７３】また実施例１において、トナーセーブモー
ドから標準消費モードへの復帰をせずに画像形成試験を
実施した場合を従来例として、同様に結果を表４、５に
示す。なお、画像形成装置の維持コストは、大量画像出
力後の装置の故障防止に要するコストで、従来例の場合
を１として相対値で示した。

【００７４】

【表４】

【００７５】

【表５】

【００７６】表４、５に示されるように、本実施例１で
は、所定頁数の画像出力でトナーセーブモードをトナー
標準消費モードへ復帰するようにしているので、従来例
のようなトナーセーブモードでの大量画像出力後の画像
濃度の低下、および現像装置の故障が顕著に防止され
た。

【００７７】実施例２実施例１は、標準消費モードへの復帰までの画像出力頁
数を、出力すべき画像の画像比率を考慮して決定した
が、本実施例では、画像比率を考慮することなく、一律
に９９９頁とした。その他の点は実施例１と同様にして
画像形成試験を行った。本実施例の結果を先の表４、５
に示す。

【００７８】表４、５に示されるように、本実施例２
は、実施例１より性能が若干劣るが、同様に、トナーセ
ーブモードでの大量画像出力後の画像濃度の低下、およ
び現像装置の故障が防止された。

【００７９】実施例３本実施例では、画像形成装置の電源を切断した後再度電
源を投入した場合に、トナーセーブモードからトナー標
準消費モードに復帰するようにした。その他の点は実施
例１と同様にした。

【００８０】この場合、感光ドラム１にａ−Ｓｉ感光体
を使用していると、装置の電源切断の機会が少なく、ト
ナーセーブモードの期間が長くなりがちになるので、そ
の点を留意する必要がある。これは、感光ドラム１にＯ
ＰＣ感光体（有機感光体）を使用する場合は問題となら
ないが、ａ−Ｓｉ感光体を使用した場合は、夜間の湿度
上昇による画像流れ現象があるので、これの対策として
感光ドラム１に加熱部材を設置して、加熱部材へ通電を
する場合が多いからである。

【００８１】本実施例３において、実施例１と同様に画
像形成試験したときの結果を表４、５に示す。本実施例
３においても、実施例１ほどではないが、トナーセーブ
モードでの大量画像出力後の画像濃度の低下、および現
像装置の故障の防止効果が発揮された。

【００８２】実施例４本実施例は、実施例１において、トナーセーブモード
時、一次帯電装置２の電位制御部材への印加電圧を変化
する代わりに、現像装置４の現像スリーブ３１に印加す
る現像バイアスのＤＣ成分Ｖdcを変化させるようにし
た。具体的には表６に示すように変化させた。その点を
除けば実施例１と同様である。

【００８３】

【表６】

【００８４】この場合、トナーセーブモードにおけるか
ぶり取り電位Ｖbgは、現像バイアスのＶdcを変えるよう
にしたので、標準消費モードにおけるかぶり取り電位Ｖ
bgと同一でなくなるが、現像装置対向部Ｚdevでの感光
ドラム１の非露光部電位Ｖｄdev、および露光部電位Ｖ
ｌdevは両モードで同じである。

【００８５】本実施例では、トナーセーブモード選択後
に感光ドラム１の電位制御を行わないので、トナーセー
ブモード選択後ただちに、トナーセーブモードでの画像
形成動作が可能であるメリットがある。

【００８６】同様に、本実施例４で画像形成試験を行っ
たときの結果を表４、５に示すが、本実施例４でも、実
施例１ほどではないが同様な効果を奏した。

【００８７】実施例５本実施例は、実施例１において、トナーセーブモード
時、一次帯電装置２の電位制御部材への印加電圧を変化
する代わりに、露光装置３の半導体レーザ１７のレーザ
光強度Ｐｌを標準消費モード時に比べ変化させるように
した。

【００８８】具体的には、トナーセーブモード時の光強
度のトナー標準消費モード時の光強度に対する比率ζを
表７に従って変化させた。その他の点は実施例１と同様
にした。

【００８９】

【表７】

【００９０】ここで、レーザ光強度比率ζは式（４）： ζ＝Ｐli／Ｐl0 ・・・（４）ただし、Ｐli：トナーセーブレベルｉ（ｉ＝１、２、３）でのレ
ーザ光強度（単位：ｍＷ）Ｐl0：トナー標準消費モード時（トナーセーブレベルの
ｉ＝０のとき）でのレーザ光強度（単位：ｍＷ）で与えられる。

【００９１】実施例４のときと同様、トナーセーブモー
ドにおけるかぶり取り電位Ｖbgは、標準消費モードにお
けるＶbgと同一ではないが、現像装置対向部Ｚdevにお
ける感光ドラム電位ＶｄdevおよびＶｌdevは両モードで
同じである。

【００９２】本実施例でも、実施例４と同様、トナーセ
ーブモード選択後に感光体の電位制御を行わないので、
トナーセーブモード選択後ただちに、トナーセーブモー
ドでの画像形成動作が可能であるメリットがある。

【００９３】本実施例５によっても、表４、５に示され
るように、優れた効果が奏された。

【００９４】実施例６本実施例では、トナーセーブモードで所定時間Ｔpだけ
画像出力すると、次の画像出力動作命令を受けた直後
に、標準消費モードに復帰するようにした。本実施例で
は、この所定時間Ｔｐは出力すべき画像の画像比率を考
慮して、表８に示すように決定した。その点を除けば実
施例１と同様にした。

【００９５】

【表８】

【００９６】本実施例６によっても、表４、５に示され
るように、優れた効果が奏された。

【００９７】実施例７本実施例では、実施例１において、トナーセーブモード
での定着装置８のローラ表面温度Ｔfixが１００℃より
大になったら、その時点で標準消費モードに復帰するよ
うにした点が異なる。その他は実施例１と同様にした。

【００９８】表４、５に示されるように、本実施例７で
も優れた効果が奏された。

【００９９】以上、本発明を実施例１〜７により説明し
たが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
く、各種の変形が可能である。

【０１００】たとえば、トナーセーブモードが標準消費
モードに変更されるまでの期間をさらに長くも、短くも
できる。またトナーセーブ率もさらに大きくしても、小
さくしてもよい。トナーは帯電極性が正極性だけでな
く、負極性のものでもよい。また現像方式も、露光部に
トナーを付着させる反転現像の他、非露光部にトナーを
付着させる正規現像を用いることもできる。現像装置自
体も、現像剤担持体が回転するのみならず、現像剤担持
体内の磁界発生手段も共に回転するもの、２個以上の現
像剤担持体を有するもの、ベルト状上の現像剤担持体を
有するもの、円柱状の現像剤規制部材を有するもの、現
像剤担持体が像担持体に接触するもの等、各種の形態が
可能である。現像剤担持体の周速度も低速から高速まで
種々の値を採り得る。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置によれば、記録材１頁当たりの画像形成で消費され
る磁性トナー（磁性一成分現像剤）の消費量を抑制した
抑制モードを選択時、抑制モードで画像形成した記録材
の頁数が所定頁数に至る等の所定値に達した時点で、抑
制モードを標準モードに変更するようにしたので、磁性
トナーを用いた抑制モードでの大量画像出力後の画像濃
度の低下を防止でき、またトナーが長く消費されずに劣
化することに起因した現像装置を初めとする画像形成装
置各部の故障を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例の概略構成を
示す断面図である。

【図２】図１の画像形成装置のリーダ部での電気信号の
流れを示すブロック図である。

【図３】図１の画像形成装置に設置された定着装置の概
略を示す断面図である。

【図４】図１の画像形成装置に設置された現像装置を示
す断面図である。

【図５】図４の現像装置と規制ブレードの設置法が異な
る現像装置を示す断面図である。

【図６】図４の現像装置に設置された撹拌搬送部材を示
す平面図である。

【図７】図１の画像形成装置の操作部に設置された液晶
パネルの表示を示す図である。

【図８】液晶パネルの表示を示す図である。

【図９】液晶パネルの表示を示す図である。

【図１０】図４の現像装置との対向位置Ｚdevでの感光
ドラムの非露光部分の電位Ｖｄdevをトナーセーブモー
ド時に低下する方法を示す説明図である。

【図１１】従来の画像形成装置の要部を示す断面図であ
る。

【図１２】図１１の画像形成装置で生じていたトナーの
低消費による劣化に起因した画像濃度の低下が、形成す
る画像の画像比率で異なることを示す説明図である。

【符号の説明】

１感光ドラム２一次帯電装置３露光装置４現像装置８定着装置１７半導体レーザ３１現像スリーブ３５現像電源４８電位センサ８４温度検知手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、前記像担持体の一次帯電手
段と、前記像担持体の帯電後の露光により形成された潜
像を磁性現像剤を使用して現像する現像手段と、得られ
た可視画像を転写後の記録材を定着して、前記記録材に
画像を得る定着手段とを有し、さらに記録材１頁当たり
の画像形成で消費される現像剤消費量が標準量である標
準モード、および抑制された量である抑制モードを含む
複数の消費モードを備え、その消費モードが選択可能で
ある画像形成装置において、前記抑制モードの選択時、前記抑制モードによる画像形
成が所定値に達した時点で前記標準モードに変更するこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記抑制モードで画像形成した記録材の
頁数が所定頁数に達した時点で、前記標準モードに変更
することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】前記所定頁数を、画像形成する画像の画
像比率に応じて変更することを特徴とする請求項２の画
像形成装置。
【請求項４】前記所定頁数を、画像形成する画像の画
像比率に無関係に一定とすることを特徴とする請求項２
の画像形成装置。
【請求項５】前記抑制モードで画像形成した時間が所
定時間に達した時点で、前記標準モードに変更すること
を特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項６】前記所定時間を、画像形成する画像の画
像比率に応じて変更することを特徴とする請求項５の画
像形成装置。
【請求項７】前記抑制モードでの画像形成で、前記定
着手段の定着部材表面温度が所定温度に達した時点で、
前記標準モードに変更することを特徴とする請求項１の
画像形成装置。
【請求項８】前記抑制モードでの画像形成後、画像形
成装置本体の電源が切断されてから再投入される際、前
記標準モードに変更することを特徴とする請求項１の画
像形成装置。
【請求項９】前記抑制モードの選択時、前記一次帯電
手段に印加する帯電バイアスの電圧または電流を変更す
ることにより、前記抑制モードによる画像形成での現像
剤消費量の抑制が実施されることを特徴とする請求項１
〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記帯電バイアスの変更による前記像
担持体の表面電位の変更量と同量だけ、前記現像手段に
印加する現像バイアスの直流成分を変更することを特徴
とする請求項９の画像形成装置。
【請求項１１】前記抑制モードの選択時、前記現像手
段に印加する現像バイアスの直流電圧成分を変更するこ
とにより、前記抑制モードによる画像形成での現像剤消
費量の抑制が実施されることを特徴とする請求項１〜８
のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記直流電圧成分を、画像形成する画
像の画像比率に応じて変更することを特徴とする請求項
１１の画像形成装置。
【請求項１３】前記抑制モードの選択時、前記露光手
段による露光強度を変更することにより、前記抑制モー
ドによる画像形成での現像剤消費量の抑制が実施される
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の
画像形成装置。
【請求項１４】前記露光強度を、画像形成する画像の
画像比率に応じて変更することを特徴とする請求項１３
の画像形成装置。