JP2008158196A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複写を行なう頻度が少ない場合でもトナーの劣化を防止し、画像品質の低下を防止することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体４１に形成された静電潜像にトナーを静電付着させて現像する現像ローラ４４３を備えた現像部４４と、現像されたトナー像を用紙に転写する転写部４６と、転写後に前記感光体４１に残留するトナーを除去して回収するクリーナ部４７を備え、待機時に前記現像ローラ４４３を現像時よりも低速で回転駆動させる画像形成装置であって、前記低速回転駆動の累積時間に基づいて算出される量のトナーを強制消費させる待機時リフレッシュ制御手段２４０を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、感光体に形成された静電潜像にトナーを静電付着させて現像する現像ローラを備えた現像部と、現像されたトナー像を用紙に転写する転写部と、転写後に前記感光体に残留するトナーを除去して回収するクリーナ部を備え、待機時に前記現像ローラを現像時よりも低速で回転駆動させる画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、潜像担持体（感光体）に対して帯電手段によりコロナ放電を行って前記感光体の表面を均一に帯電させ、次に、露光手段により前記感光体の表面に静電潜像を形成させる。そして、前記感光体の表面に現像剤を付着させることで前記静電潜像を顕像化させる。

前記現像剤は、トナーとキャリアで構成されており現像機の内部に充填されている。前記現像機の内部には前記現像剤を攪拌させる攪拌機構と、現像剤担持体としての現像ローラが備えられており、前記攪拌機構が前記現像剤を攪拌することで前記トナーと前記キャリアとの摩擦を発生させて前記トナーを帯電させ、帯電されたトナーを前記現像ローラの表面に付着させる。なお、前記現像剤の攪拌は、画像形成中に常に実施されている。

つまり、前記画像形成装置は、帯電されたトナーを前記現像ローラの表面から前記感光体の表面に飛翔させて、前記感光体の表面に前記現像剤を付着させるのである。

しかし、前記画像形成装置にて画像形成を繰り返し行なう際に、画像上の原稿印字率が低いときには、前記現像機から前記感光体の表面に飛翔するトナー量が少ない。この場合には、前記現像機内のトナーの入れ替わりが少なく、同一のトナーが繰り返し攪拌され続ける。そして、攪拌され続けたトナーは摩擦によって過剰に帯電し、また、前記現像機の内壁に擦り付けられて小粒径化する虞がある。つまり、トナーの劣化が発生する虞がある。

そこで、下記の特許文献１に示すように、画像上の原稿印字率が予め設定した所定基準値よりも小さいときであって、文章等の印字を行なわないタイミングで、現像剤を感光体表面へ付着させ、前記現像剤を用紙に印字させることなく前記感光体表面より除去することで、前記現像剤を強制的に消費する技術が提案されている。
特開平４−６８３７０号公報

ところで、前記感光体にアモルファスシリコンを使用する場合、画像がぼやけた状態となったり擦れたように流れる状態となったりする所謂画像流れを防止するために、前記感光体にヒータを設けて前記感光体を温める場合がある。

この場合、前記現像ローラは、前記感光体にトナーを飛翔させるため、前記感光体に対して近傍に設けられていることから、前記現像ローラが停止している場合には、前記現像ローラのうち前記感光体側のみ温められる。その結果、前記現像ローラが部分的に膨張してしまい、印字した画像に斑が発生してしまう。

この斑の発生を防止するため、前記感光体にアモルファスシリコンを使用した画像形成装置では、前記現像ローラが画像形成中以外の本来は停止しているタイミングであっても、前記現像ローラを低速回転駆動させることにより上述したような膨張を防止している。

しかし、前記現像ローラを低速回転駆動している状態が長時間継続すると、前記現像機内のトナーは低速回転駆動する前記現像ローラとの摩擦によって、上述した原稿印字率が低い場合と同様の問題が発生する。

例えば、朝に画像形成装置の電源を入れた後、一日中待機状態で殆ど複写させない場合には、前記現像機内のトナーの劣化が発生する可能性がある。

前記画像形成装置の複写が殆ど行なわれない状態は、原稿印字率が低い状態とは異なることから、上述した特許文献１に記載された技術では、この問題を解消することができない。

本発明の目的は、上述の問題に鑑み、複写を行なう頻度が少ない場合でもトナーの劣化を防止し、画像品質の低下を防止することができる画像形成装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による画像形成装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、感光体に形成された静電潜像にトナーを静電付着させて現像する現像ローラを備えた現像部と、現像されたトナー像を用紙に転写する転写部と、転写後に前記感光体に残留するトナーを除去して回収するクリーナ部を備え、待機時に前記現像ローラを現像時よりも低速で回転駆動させる画像形成装置であって、前記低速回転駆動の累積時間に基づいて算出される量のトナーを強制消費させる待機時リフレッシュ制御手段を備えている点にある。

低速回転駆動の時間とトナー劣化進行具合との相関がある場合、例えば、低速回転駆動の時間が長い程、トナーの劣化が進む傾向がある場合、上述の構成によれば、待機時リフレッシュ制御手段が、前記低速回転駆動の累積時間が長い程、強制消費させるトナーの量を多く算出することで、トナーの劣化を防止し、画像品質の低下を防止することができる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記待機時リフレッシュ制御手段は、電源スイッチのオン時、電源スイッチのオフ時、省電力状態からの復帰時、または画像形成直前の何れかのタイミングでトナーを強制消費させる点にある。

画像形成中のタイミングでは、前記感光体の表面に付着したトナーは用紙に転写されてしまうところ、上述したタイミングは何れも画像形成以外のタイミングであることから、トナーの強制消費を実行するのに好適なタイミングである。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、用紙に対する画像の印字率が所定の印字率より低い現像処理が継続したときに所定量のトナーを強制消費させる作像リフレッシュ制御手段を備え、前記作像リフレッシュ制御手段は、前記所定量に前記待機時リフレッシュ制御手段により算出された強制消費量を加算した量のトナーを強制消費させる点にある。

上述の構成によれば、待機時リフレッシュ制御手段によるトナーの強制消費を、作像リフレッシュ制御手段によるトナーの強制消費と共用することができるので、トナーの強制消費のタイミングの増加によって画像形成処理のタイミングが減少してしまう問題を防止することができる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第三の特徴構成に加えて、前記作像リフレッシュ制御手段は、画像形成処理の直前または直後、連続する画像形成処理の像間にトナーを強制消費させる点にある。

上述の構成によれば、一連の画像形成処理の中でトナーの強制消費を行なうことができるので、トナーの強制消費のみの目的で、感光体、現像部、転写部、及びクリーナ部等を作動させる必要がない。

以上説明した通り、本発明によれば、複写を行なう頻度が少ない場合でもトナーの劣化を防止し、画像品質の低下を防止することができる画像形成装置を提供することができるようになった。

以下に本発明による画像形成装置をデジタル複写機に適用した実施形態について説明する。

前記デジタル複写機１は、図２、図３に示すように、原稿としての用紙をセットする原稿載置部２と、前記原稿から読み込んだデータを電子データに変換する画像読取部３と、前記画像読取部３によって電子データに変換された画像データに基づいて用紙上にトナー像を形成して出力する電子写真方式の画像形成部４と、用紙上に出力されたトナー像を加熱して用紙上に定着させる定着部５と、用紙を搬送する搬送部６と、夫々異なるサイズまたは種類の用紙が収容された複数の給紙カセット７（７ａ〜７ｄ）及び機械左側部に設けられた手差し給紙口（図示せず）と、各種のメニューを設定する複数のメニュー設定キー等が配置された操作部８とを備えて構成されている。

前記画像形成部４は、図３、図４に示すように、感光体４１と、前記感光体４１の周囲に順に配置され、前記感光体４１の表面を均一にコロナ帯電する帯電チャージャー４２と、帯電された前記感光体４１を露光して静電潜像を形成するプリントヘッド４３と、前記感光体４１に形成された静電潜像にトナーを静電付着させてトナー像を顕像化する現像部４４と、トナーが充填されており前記現像部４４へトナーを供給する交換ユニットとしてのトナーカートリッジ４５と、現像された前記トナー像を用紙に転写する転写部４６と、転写後に前記感光体４１に残留するトナーを除去して回収するクリーナ部４７と、前記感光体４１表面の残留電位を落して均一にする除電ランプ４８とを備えて構成されている。

前記現像部４４は、図４に示すように、現像剤を収納するためのケース４４１と、前記現像剤を攪拌する攪拌ローラ４４２と、感光体に形成された静電潜像にトナーを静電付着させて現像する現像ローラ４４３とを備えて構成されている。

前記攪拌ローラ４４２は、トナーとキャリアからなる前記現像剤をその回転により攪拌することで、前記トナーと前記キャリアとを摩擦させて、前記トナーを帯電させるように構成されている。

前記現像ローラ４４３は、前記攪拌ローラ４４２により帯電されたトナーをその回転により前記感光体４１の表面に繰り出すことで、帯電されている前記トナーと帯電されている前記感光体４１との吸引力によって、前記トナーを前記感光体４１に飛翔させるように構成されている。

前記トナーカートリッジ４５は、その下端部にトナー補給口４５１を備えて構成されており、前記トナー補給口４５１は前記ケース４４１に設けられたトナー補給孔４４１ａと練通させた状態で取り付けられている。そして、前記トナーカートリッジ４５に充填されているトナーは、前記トナー補給口４５１を経由して前記現像部４４へ補給される。

前記転写部４６は、図示しないバイアス電源によってバイアス電圧が印加されており、前記バイアス電圧はトナーの帯電極性と逆極性の電圧を発生させている。そして、前記転写部４６は、前記バイアス電圧によって発生させた電界により前記感光体４１の表面に付着しているトナー像を、前記感光体４１から前記転写部４６へ、つまり、前記転写部４６と前記感光体４１の間に位置している用紙に転移させる。

前記クリーナ部４７は、ウレタンゴム等の弾性体で構成されたクリーニングブレード４７１を備えており、前記クリーニングブレード４７１が前記感光体４１に対して当接されている。そして、前記クリーニングブレード４７１が、前記転写部４６において転写された後も前記感光体２の表面に残留しているトナーを除去する。

さらに、前記デジタル複写機４には、図１に示すように、上述の各機能ブロックを制御するための複数の制御手段が設けられている。具体的には、前記画像読取部３による原稿やデータの読取動作を制御する画像読取制御手段１００と、当該デジタル複写機のシステムを統括するとともに前記画像形成部４、前記定着部５、搬送部６、及び給紙カセット７を制御する画像出力制御手段２００と、前記操作部８の入出力信号を制御する操作制御手段３００とを備えて構成されている。

各制御手段１００、２００、３００は、単一または複数の制御基板上に単一または複数のＣＰＵと、ＣＰＵにより実行される制御プログラムが格納されたＲＯＭと、制御データを格納するＲＡＭと、制御対象である各種の負荷に信号を出力し、各種のセンサからの検出値を入力する入出力インタフェース回路などを設けて構成されている。各ＣＰＵは相互にシリアル通信ライン４００で接続され、分散型の制御システムが構築され、各ＣＰＵにより実行される制御プログラム及び関連するハードウェアにより以下に詳述する所定の機能が実現されるように構成されている。

前記画像出力制御手段２００は、前記画像形成部４を制御する画像形成制御手段２１０と、前記定着部５を制御する定着制御手段２２０と、前記搬送部６を制御する搬送制御手段２３０と、前記画像形成制御手段２１０が前記画像形成部４に画像形成処理を実行させていない待機時に所定量のトナーを強制消費させる待機時リフレッシュ制御手段２４０と、用紙に対する画像の印字率が所定の印字率より低い現像処理が継続したときに所定量のトナーを強制消費させる作像リフレッシュ制御手段２５０とを備えて構成されている。

前記画像形成制御手段２１０は現像ローラ速度切替手段２１１を備えて構成されており、前記現像ローラ速度切替手段２１１は、前記画像形成制御手段２１０が前記画像形成部４を制御して現像処理を実行させている時は、前記現像ローラ４４３を所定の速度（現像時速度）で回転駆動させ、前記画像形成制御手段２１０が前記現像処理を実行させていない時（待機時）は、前記現像ローラ４４３を前記現像時速度よりも低速度で回転駆動させる。

前記待機時リフレッシュ制御手段２４０は、前記現像ローラ４４３が低速回転駆動している累積時間を算出する低速時間算出手段２４１と、前記低速時間算出手段２４１にて算出された前記累積時間に基づいて強制消費させるトナー量を算出する待機時消費トナー量算出手段２４２と、前記待機時消費トナー量算出手段２４２にて算出された前記トナー量の強制消費を前記画像形成制御手段２１０に所定のタイミングで実行させる待機時消費実行手段２４３とを備えて構成されている。

前記低速時間算出手段２４１は、前記現像ローラ速度切替手段２１１が前記現像ローラ４４３を現像時速度から低速度に切り替えた時に、自身に備えられているカウンタをスタートさせ、前記現像ローラ速度切替手段２１１が前記現像ローラ４４３を低速度から現像時速度に切り替えた時に、前記カウンタをストップさせる。

そして再び、前記現像ローラ速度切替手段２１１が前記現像ローラ４４３を現像時速度から低速度に切り替えた時に、前記カウンタをスタートさせるが、この時、前記カウンタは前回のカウントストップ時の値からカウントされる。以上のようにして、前記低速時間算出手段２４１は、前記現像ローラ４４３が低速回転駆動している累積時間を算出する。なお、前記カウンタは、前記デジタル複写機１の電源スイッチがオフされる時、および、前記デジタル複写機１が省電力モードに移行している状態で装置内に設けられた内蔵時計の日付が変わる時にリセットされる。

前記待機時消費トナー量算出手段２４２は、次段で説明する待機時消費実行手段２４３からトナー量を算出する旨の命令を受け取った場合に、前記カウンタの現在値を参照して前記画像形成部４において消費させるトナー量またはトナー消費処理実行時間を算出する。

詳述すると、消費させるトナー量およびトナー消費処理実行時間を前記カウンタの値と対応させた図５に示すようなテーブルデータを、予め前記画像出力制御手段２００のＲＯＭに格納しておき、前記待機時消費トナー量算出手段２４２は、待機時消費実行手段２４３からトナー量を算出する旨の命令を受け取ると、前記テーブルデータを参照して前記カウンタの現在値から前記画像形成部４において消費させるトナー量またはトナー消費処理実行時間を算出する。

なお、本実施形態において、前記待機時消費トナー量算出手段２４２は、前記カウンタの値が零の場合には、前記デジタル複写機１が電源オン直後または省電力モードからの復帰直後であると判断して、前記テーブルデータに記憶されている最大値を、前記画像形成部４において消費させるトナー量やトナー消費処理実行時間として算出するように構成されている。

前記待機時消費実行手段２４３は、電源スイッチのオン時、電源スイッチのオフ時、省電力状態からの復帰時、または画像形成直前の何れかのタイミングでトナーを強制消費させる。

つまり、前記待機時消費実行手段２４３は、前記画像形成制御手段２１０または前記操作部８から送られてくる信号によって、上述の何れかのタイミングになったことを認識すると、前記待機時消費トナー量算出手段２４２にトナー量を算出する旨の命令を出力する。そして、前記待機時消費トナー量算出手段２４２からトナー量の算出が完了した旨の信号を受け取ると、前記画像形成制御手段２１０に前記画像形成部４を制御させてトナーの強制消費を実行させる。このとき、前記現像ローラ４４３が低速度で回転している場合は、トナーの強制消費を実行させるために、前記現像ローラ速度切替手段２１１に信号を送って、前記現像ローラ４４３の回転速度を前記低速度から前記現像時速度に変更させる。

ここで、トナーの強制消費について説明する。前記プリントヘッド４３は、トナーの強制消費の為に予め設定されている所定パターンの静電潜像を前記感光体４１の表面に形成する。例えば、前記所定パターンは、図６（ａ）に示すような全面ベタ黒のパターンや、図６（ｂ）に示すようなベタ黒の少なくとも一つの所定位置４１１（図６（ｂ）では二箇所）にベタ黒ではない隙間を設けたパターンで構成されている。

前記所定位置４１１は、前記用紙を前記感光体４１から分離するための分離爪が設けられている位置である。前記分離爪は、前記転写部４６を通過した用紙が前記感光体４１に貼りついたまま巻き込まれることを防止することを目的としているが、前記分離爪の先端は前記感光体４１と接する位置または近傍位置に設けられているため、前記所定位置にベタ黒が存在すると、前記分離爪の先端にトナーが付着して、後続の用紙を汚す虞があるので、その防止の為に前記所定位置４１１に隙間４１１を設けている。

また、前記所定パターンは、帯電されたトナーは付着させるが、トナーと共に前記現像機４４内に存在しているキャリアは付着させにくいパターンであることが望ましい。前記キャリアが前記感光体４１に付着していると、前記クリーナ部４７でトナーが除去されるときに、前記クリーニングブレード４７１が前記キャリアを前記感光体４１に擦り付けて前記感光体４１を傷つける虞があるからである。前記キャリアを前記感光体４１に付着させにくいパターンの例として、図６（ｃ）に示すような市松模様がある。なお、図６（ａ）〜（ｃ）において黒色部分がトナー付着箇所である。

トナーの強制消費時は、前記転写部４６に前記バイアス電圧をかけない。前記バイアス電圧をかけると、前記感光体４１に付着した所定パターンのトナーが、前記転写部４６の真上に達したときに前記感光体４１の表面から前記転写部４６へ転移してしまうからである。

前記転写部４６に前記バイアス電圧をかけないことから、前記感光体４１に付着したトナーは前記転写部４６の真上を通過して前記クリーナ部４７に達する。前記クリーナ部４７において、前記トナーは前記感光体４１の表面から前記クリーニングブレード４７１によって取り除かれ、トナーの強制消費は完了する。

以下に、上述した各タイミングで前記待機時リフレッシュ制御手段２４０が実行する処理について、図７から図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。

以下、電源スイッチのオン時において前記待機時リフレッシュ制御手段２４０が実行する処理について、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。

デジタル複写機１の電源スイッチがオフからオンに切り替えられると（ＳＡ１）、前記デジタル複写機１を動作可能な状態とするために、各機能ブロックは初期動作を行なう（ＳＡ２）。前記初期動作としては、例えば、画像形成部４の現像部４４において実行されるバイアス調整や、定着部５において実行されるヒータへの給電によって前記定着部５を所定温度に上昇させる処理等がある。

ステップＳＡ２における各機能ブロックのうち前記画像形成部４の初期動作が完了すると、待機時消費実行手段２４３は、待機時消費トナー量算出手段２４２にトナー量を算出する旨の命令を出力する（ＳＡ３）。

命令を受け取った前記待機時消費トナー量算出手段２４２は、トナー量の算出を実行するために低速時間算出手段２４１に備えられているカウンタを参照する。前記カウンタは前記デジタル複写機１の電源オフ時にリセットされているので零であり、前記待機時消費トナー量算出手段２４２は、画像出力制御手段２００のＲＯＭに記憶されているテーブルデータに予め設定されている消費トナー量やトナー消費処理実行時間のうちの最大値を、前記画像形成部４において消費させるトナー量（図５より１０ｇ）やトナー消費処理実行時間（図５より１０秒）として算出する（ＳＡ４）。

また、前記待機時消費実行手段２４３は、現像ローラ４４３が低速度で回転している場合は、現像ローラ速度切替手段２１１に信号を送って、前記現像ローラ４４３の回転速度を前記低速度から現像時速度に変更させる（ＳＡ５）。

そして、前記待機時消費実行手段２４３は、画像形成制御手段２１０に前記画像形成部４を制御させてトナーの強制消費を実行させる（ＳＡ６）。

トナーの強制消費が完了すると、前記デジタル複写機１は印刷可能状態となって待機状態となる（ＳＡ７）。つまり、前記待機時消費実行手段２４３は、現像ローラ速度切替手段２１１に信号を送って、前記現像ローラ４４３の回転速度を前記現像時速度から低速度に変更させて、前記低速時間算出手段２４１のカウンタはカウントをスタートさせる。

以下、電源スイッチのオフ時において前記待機時リフレッシュ制御手段２４０が実行する処理について、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。

デジタル複写機１の電源スイッチがオンからオフに切り替えられると（ＳＢ１）、待機時消費実行手段２４３は、待機時消費トナー量算出手段２４２にトナー量を算出する旨の命令を出力する（ＳＢ２）。

命令を受け取った前記待機時消費トナー量算出手段２４２は、トナー量の算出を実行するために低速時間算出手段２４１に備えられているカウンタを参照する。前記待機時消費トナー量算出手段２４２は、画像出力制御手段２００のＲＯＭに記憶されているテーブルデータを参照して、参照したカウンタの値に対応した消費トナー量やトナー消費処理実行時間を、前記画像形成部４において消費させるトナー量やトナー消費処理実行時間として算出する（ＳＢ３）。

また、前記待機時消費実行手段２４３は、現像ローラ４４３が低速度で回転している場合は、現像ローラ速度切替手段２１１に信号を送って、前記現像ローラ４４３の回転速度を前記低速度から現像時速度に変更させる（ＳＢ４）。

そして、前記待機時消費実行手段２４３は、画像形成制御手段２１０に前記画像形成部４を制御させてトナーの強制消費を実行させる（ＳＢ５）。

トナーの強制消費が完了すると、前記デジタル複写機１は、前記デジタル複写機１を構成している全ての機能ブロックが給電停止前に実行すべき処理を完了するのを待って、電源をオフとする（ＳＢ６）。なお、給電停止前に実行すべき処理としては、例えば、重要データのメモリへの退避処理がある。

以下、省電力状態からの復帰時において前記待機時リフレッシュ制御手段２４０が実行する処理について、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。

デジタル複写機１が省電力モードに移行している場合において、操作部８に何らかの操作入力がなされ或いは省電力モードスイッチがオン操作されたことが検出されると、前記デジタル複写機１は省電力モードから通常給電モードに移行する（ＳＣ１）。このとき、前記デジタル複写機１を動作可能な状態とするために、初期動作が必要な各機能ブロックは初期動作を行なう（ＳＣ２）。

ステップＳＣ２における各機能ブロックのうち画像形成部４の初期動作が完了すると、待機時消費実行手段２４３は、待機時消費トナー量算出手段２４２にトナー量を算出する旨の命令を出力する（ＳＣ３）。

命令を受け取った前記待機時消費トナー量算出手段２４２は、トナー量の算出を実行するために低速時間算出手段２４１に備えられているカウンタを参照する。前記待機時消費トナー量算出手段２４２は、画像出力制御手段２００のＲＯＭに記憶されているテーブルデータを参照して、参照したカウンタの値に対応した消費トナー量やトナー消費処理実行時間を、前記画像形成部４において消費させるトナー量やトナー消費処理実行時間として算出する（ＳＣ４）。

なお、ステップＳＣ４において、前記デジタル複写機１が省電力モードに移行している間に、前記デジタル複写機１に備えられている時計の日付が変わっている場合は、前記カウントはリセットされているので零であるので、算出される消費トナー量やトナー消費処理実行時間は、前記テーブルデータに記憶されている最大量または最大時間となる。

また、前記待機時消費実行手段２４３は、現像ローラ４４３が低速度で回転している場合は、現像ローラ速度切替手段２１１に信号を送って、前記現像ローラ４４３の回転速度を前記低速度から現像時速度に変更させる（ＳＣ５）。

そして、前記待機時消費実行手段２４３は、画像形成制御手段２１０に前記画像形成部４を制御させてトナーの強制消費を実行させる（ＳＣ６）。

トナーの強制消費が完了すると、前記デジタル複写機１は印刷可能状態となって待機状態となる（ＳＣ７）。つまり、前記待機時消費実行手段２４３は、現像ローラ速度切替手段２１１に信号を送って、前記現像ローラ４４３の回転速度を前記現像時速度から低速度に変更させて、前記低速時間算出手段２４１のカウンタはカウントをスタートさせる。

以下、画像形成直前において前記待機時リフレッシュ制御手段２４０が実行する処理について、図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。

デジタル複写機１のオペレータによって操作部８の印刷開始キーが操作されると（ＳＤ１）、画像出力制御手段２００は、画像形成制御手段２１０に画像形成処理を開始させる前に、待機時リフレッシュ制御手段２４０にトナーの強制消費を実行させる。

即ち、待機時消費実行手段２４３が待機時消費トナー量算出手段２４２にトナー量を算出する旨の命令を出力する（ＳＤ２）。

命令を受け取った前記待機時消費トナー量算出手段２４２は、トナー量の算出を実行するために低速時間算出手段２４１に備えられているカウンタを参照する。前記待機時消費トナー量算出手段２４２は、画像出力制御手段２００のＲＯＭに記憶されているテーブルデータを参照して、参照したカウンタの値に対応した消費トナー量やトナー消費処理実行時間を、前記画像形成部４において消費させるトナー量やトナー消費処理実行時間として算出する（ＳＤ３）。

また、前記待機時消費実行手段２４３は、現像ローラ４４３が低速度で回転している場合は、現像ローラ速度切替手段２１１に信号を送って、前記現像ローラ４４３の回転速度を前記低速度から現像時速度に変更させる（ＳＤ４）。

そして、前記待機時消費実行手段２４３は、画像形成制御手段２１０に前記画像形成部４を制御させてトナーの強制消費を実行させる（ＳＤ５）。

トナーの強制消費が完了すると、前記画像形成制御手段２１０は画像形成処理を開始する（ＳＤ６）。

前記作像リフレッシュ制御手段２５０は、用紙に対する印字率を算出する印字率算出手段２５１と、前記印字率に基づいて算出されたトナー量、または、前記トナー量と前記待機時消費トナー量算出手段２４２で算出されたトナー量とを加算した量のトナーを、強制消費させるトナー量として算出する作像消費トナー量算出手段２５２と、前記作像時消費トナー量算出手段２５２にて算出された前記トナー量の強制消費を前記画像形成制御手段２１０に所定のタイミングで実行させる作像消費実行手段２５３とを備えて構成されている。

前記印字率算出手段２５１は、用紙全体の面積（全体面積）と、前記用紙上に印字されている部分の面積（印字面積）とを算出して、前記全体面積に対する前記印字面積の割合を印字率として算出する。なお、面積の代わりに用紙全体のドット数と印字部分のドット数を用いて印字率を算出構成であってもよい。

前記作像消費トナー量算出手段２５２は、前記印字率を予め設定されていた閾値と比較する。そして、前記印字率が前記閾値より小さい状態が、画像形成処理において所定用紙枚数継続した場合に、前記画像形成部４において強制消費させる所定のトナー量または所定のトナー消費処理実行時間（これらを第一強制消費量とする）を算出する。

さらに、前段で算出したトナー量やトナー消費処理実行時間に、前記待機時消費トナー量算出手段２４２で算出したトナー量やトナー消費処理実行時間を加算した値を、前記画像形成部４において強制消費させる所定のトナー量または所定のトナー消費処理実行時間（これらを第二強制消費量とする）として算出する。

なお、前記作像消費トナー量算出手段２５２において、第一強制消費量と第二強制消費量の何れを算出するかは、操作部８に切替スイッチを設けることで、前記デジタル複写機１のオペレータ等によって切り替えられるように構成されている。

前記作像消費実行手段２５３は、画像形成処理の直前または直後、連続する画像形成処理の像間にトナーを強制消費させるように構成されている。

つまり、前記作像消費実行手段２５３は、前記画像形成制御手段２１０から送られてくる信号によって、上述の何れかのタイミングになったことを認識すると、前記作像消費トナー量算出手段２５２にトナー量を算出する旨の命令を出力し、前記作像消費トナー量算出手段２５２からトナー量の算出が完了した旨の信号を受け取ると、前記画像形成制御手段２１０に前記画像形成部４を制御させてトナーの強制消費を実行させる。このとき、前記現像ローラ４４３が低速度で回転している場合は、トナーの強制消費を実行させるために、前記現像ローラ速度切替手段２１１に信号を送って、前記現像ローラ４４３の回転速度を前記低速度から前記現像時速度に変更させる。

以下に、上述した各タイミングで前記作像リフレッシュ制御手段２５０が実行する処理について、図１１と図１２に示すフローチャートに基づいて説明する。

以下、画像形成処理の直前および連続する画像形成処理の像間において前記作像リフレッシュ制御手段２４０が実行する処理について、図１１のフローチャートに基づいて説明する。なお、以下の説明は、作像消費トナー量算出手段２５２が第二強制消費量を算出する場合について説明する。

デジタル複写機１のオペレータが操作部８に備えられた印刷開始キーを操作すると（ＳＥ１）、画像出力制御手段２００は、画像形成制御手段２１０に画像形成処理を開始させる前に、作像リフレッシュ制御手段２４０にトナーの強制消費を実行させる。

即ち、作像消費実行手段２５３が作像消費トナー量算出手段２５２にトナー量を算出する旨の命令を出力する（ＳＥ２）。

命令を受け取った前記作像消費トナー量算出手段２５２は、トナー量の算出を実行するが、画像形成処理の前では閾値より小さい印字率が所定枚数継続する場合はあり得ないため、待機時消費トナー量算出手段２４２で算出したトナー量やトナー消費処理実行時間を、画像形成部４において消費させるトナー量やトナー消費処理実行時間として算出する（ＳＥ３）。

また、前記作像消費実行手段２５３は、現像ローラ４４３が低速度で回転している場合は、現像ローラ速度切替手段２１１に信号を送って、前記現像ローラ４４３の回転速度を前記低速度から現像時速度に変更させる（ＳＥ４）。

そして、前記作像消費実行手段２５３は、画像形成制御手段２１０に前記画像形成部４を制御させてトナーの強制消費を実行させる（ＳＥ５）。

トナーの強制消費が完了すると、前記画像形成制御手段２１０は画像形成処理を開始する（ＳＥ６）。

任意の用紙に対する画像形成処理が終了すると、前記画像形成制御手段２１０は印刷すべき全ての用紙についての画像形成処理が完了したか否かを判断し（ＳＥ７）、全ての用紙についての画像形成処理が完了している場合は印刷を終了する。

一方、全ての用紙についての画像形成処理が完了していない場合は（ＳＥ７）、前記印字率算出手段２５１は印字率を算出して（ＳＥ８）、前記作像消費トナー量算出手段２５２は前記印字率を予め設定されていた閾値と比較する（ＳＥ８）。前記印字率が前記閾値以上である場合は、前記印字率が前記閾値以上である状態が所定枚数継続しているか否かを判断する（ＳＥ１０）。

ステップＳＥ９およびＳＥ１０の両条件を満たしている場合、ステップＳＥ２からＳＥ５と同様のトナーの強制消費処理を実行する（ＳＥ１１）。なお、ステップＳＥ１１のトナーの強制消費処理では、ステップＳＥ３の場合と異なり、前記印字率に基づくトナー量やトナー消費処理実行時間は算出される。

一方、ステップＳＥ９およびＳＥ１０の何れかの条件を満たしていない場合、次の用紙の画像形成処理を開始する（ＳＥ６）。以下、全ての用紙についての画像形成処理が完了するまで処理を実施する。

以下、画像形成処理の直後および連続する画像形成処理の像間において前記作像リフレッシュ制御手段２５０が実行する処理について、図１２のフローチャートに基づいて説明する。なお、本説明では、図１１における説明と異なる部分のみ説明する。

図１２で説明する処理では、画像形成処理の直前、つまり、図１１のステップＳＥ２からＳＥ５のトナーの強制消費処理が存在しない代わりに、画像形成処理の直後、つまり、図１２のステップＳＦ８からＳＦ１１においてトナーの強制消費処理を行なう。

なお、図１１のステップＳＥ１１および図１２のステップＳＦ７でのトナーの強制消費処理、つまり、連続する画像形成処理の像間でのトナーの強制消費処理において、像間の時間内ではトナーの強制消費処理の実行完了が不可能な場合がある。この場合は、画像出力制御手段２００が各機能ブロックに命令を送信して、トナーの強制消費処理が完了するまで画像形成処理を中断することで対処するように構成されている。

以下、別実施形態について説明する。上述の実施形態では、待機時消費トナー量算出手段２４２は、待機時消費実行手段２４３からトナー量を算出する旨の命令を受け取った場合に、強制消費させるトナー量またはトナー消費処理実行時間を算出する構成について説明したが、待機時消費トナー量算出手段２４２は、低速時間算出手段２４１において算出された累積時間が予め設定された所定時間を超えた場合に、強制消費させるトナー量またはトナー消費処理実行時間を算出して、待機時消費実行手段２４３に送信する構成であってもよい。

この場合、前記待機時消費実行手段２４３は、電源スイッチのオン時、電源スイッチのオフ時、省電力状態からの復帰時、または画像形成直前の何れかのタイミング以外であっても、前記待機時消費トナー量算出手段２４２からトナー量またはトナー消費処理実行時間が送信されてくると、現在の処理を中断してトナーの強制消費を実行するように構成される。

上述の実施形態では、トナーの強制消費の実行時に現像ローラ４４３が低速度であった場合には、待機時消費実行手段２４３または作像消費実行手段２５３が現像ローラ速度切替手段２１１に信号を送って、現像ローラ４４３を低速度から現像時速度に切り替えさせる構成について説明したが、トナーの強制消費は低速度で実行される構成であってもよい。つまり、トナーの強制消費の実行時に前記現像ローラ４４３が低速度であった場合でも、前記待機時消費実行手段２４３または前記作像消費実行手段２５３が前記現像ローラ速度切替手段２１１に信号を送って、前記現像ローラ４４３の回転速度を切り替えさせることはない。

上述の実施形態では、前記作像消費トナー量算出手段２５２は、印字率算出手段２５１によって算出された印字率を予め設定されていた閾値と比較する構成について説明したが、前記作像消費トナー量算出手段２５２は、印字率算出手段２５１によって算出された印字率をテーブルデータに適用して、前記画像形成部４において消費させるトナー量またはトナー消費処理実行時間を算出する構成であってもよい。

つまり、消費させるトナー量およびトナー消費処理実行時間を前記印字率と対応させた図１３に示すようなテーブルデータを、予め前記画像出力制御手段２００のＲＯＭに格納しておき、前記作像消費トナー量算出手段２５２は、作像消費実行手段２５３からトナー量を算出する旨の命令を受け取ると、前記テーブルデータを参照して前記印字率から前記画像形成部４において消費させるトナー量またはトナー消費処理実行時間を算出する。

上述の実施形態では、デジタル複写機１は、現像部４４とトナーカートリッジ４５を、黒色トナー用の物を各々１個ずつ備えた構成、つまりモノクロ印刷のみ可能な構成について説明したが、前記デジタル複写機１は、現像部４４とトナーカートリッジ４５を、黒、赤、青、黄の各々４個ずつ備えた構成、つまりカラー印刷が可能な構成であってもよい。

上述の実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更することができることは言うまでもない。

本発明を適用したデジタル複写機のブロック構成図 本発明を適用したデジタル複写機の外観図 本発明を適用したデジタル複写機の説明図 感光体と現像部の説明図 現像ローラの低速度累積時間と消費トナー量を格納したテーブルデータの説明図 （ａ）は、全面ベタ黒のパターンを示し、（ｂ）は、ベタ黒の所定位置にベタ黒ではない隙間を設けたパターンを示し、（ｃ）は、市松模様のパターンを示すトナーの強制消費時に感光体に形成する静電潜像パターンの説明図 電源スイッチのオン時において待機時リフレッシュ制御手段が実行する処理について説明するためのフローチャート 電源スイッチのオフ時において待機時リフレッシュ制御手段が実行する処理について説明するためのフローチャート 省電力状態からの復帰時において待機時リフレッシュ制御手段が実行する処理について説明するためのフローチャート 画像形成直前において待機時リフレッシュ制御手段が実行する処理について説明するためのフローチャート 画像形成処理の直前および連続する画像形成処理の像間において作像リフレッシュ制御手段が実行する処理について説明するためのフローチャート 画像形成処理の直後および連続する画像形成処理の像間において作像リフレッシュ制御手段が実行する処理について説明するためのフローチャート 印字率と消費トナー量を格納したテーブルデータの説明図

符号の説明

１：画像形成装置（デジタル複写機）
４１：感光体
４４：現像部
４４３：現像ローラ
４６：転写部
４７：クリーナ部
２４０：待機時リフレッシュ制御手段
２５０：作像リフレッシュ制御手段

Claims (4)

1. 感光体に形成された静電潜像にトナーを静電付着させて現像する現像ローラを備えた現像部と、現像されたトナー像を用紙に転写する転写部と、転写後に前記感光体に残留するトナーを除去して回収するクリーナ部を備え、待機時に前記現像ローラを現像時よりも低速で回転駆動させる画像形成装置であって、
   前記低速回転駆動の累積時間に基づいて算出される量のトナーを強制消費させる待機時リフレッシュ制御手段を備えている画像形成装置。
2. 前記待機時リフレッシュ制御手段は、電源スイッチのオン時、電源スイッチのオフ時、省電力状態からの復帰時、または画像形成直前の何れかのタイミングでトナーを強制消費させる請求項１記載の画像形成装置。
3. 用紙に対する画像の印字率が所定の印字率より低い現像処理が継続したときに所定量のトナーを強制消費させる作像リフレッシュ制御手段を備え、前記作像リフレッシュ制御手段は、前記所定量に前記待機時リフレッシュ制御手段により算出された強制消費量を加算した量のトナーを強制消費させる請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記作像リフレッシュ制御手段は、画像形成処理の直前または直後、連続する画像形成処理の像間にトナーを強制消費させる請求項３記載の画像形成装置。

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