JP2008203731A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤の劣化防止を効果的に行うことを可能とした画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体ドラムに形成された静電像を現像手段により現像剤を用いて画像形成する画像形成装置において、画像形成枚数ごとの画像の画素数及び画像形成枚数を積算してカウントするカウンタと、現像手段の現像剤を前記感光体ドラムへ転写するとともに、前記現像手段へ現像剤を補給する現像剤吐き出し制御手段と、を有し、前記現像剤吐き出し制御手段は、基準値Ｖsと、画像形成枚数ごとに最新の画像形成の画素数Ｖnとを比較し、Ｖs≧Ｖnのときは前記画素数Ｖnを前記カウンタに蓄積し、Ｖs＜Ｖnのときは前記カウンタをリセットし、前記蓄積した積算値が画像形成枚数に応じた所定値Ｖ以上になると現像剤を消費・補給し、前記基準値Ｖsは、最新の画像より前に画像形成された画像の積算画素数に応じた値であることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は像担持体に形成された静電像を現像剤を用いて画像形成する画像形成装置に関し、現像剤の劣化防止を効果的に行う画像形成装置する。

従来から、像担持体である感光体表面に形成された静電像を粉体の現像剤中のトナーで現像する現像手段を備えた画像形成装置が広く実用化されている。その一例として図９に示すように、４つの感光体ドラム１を持ち、中間転写体（中間転写ベルト）51を用いたフルカラー電子写真画像形成装置がある。感光体ドラム１の周囲に、帯電手段２、露光手段３、現像手段４、転写手段５、クリーニング手段６を有して構成される画像形成手段たるプロセスユニットＰが４個設けられている。なお、各プロセスユニットは同一構成のため、図面において、ａ，ｂ，ｃ，ｄの添え字は各プロセスユニットごとの部材であることを示す。

上記複数の感光体ドラムを有する画像形成装置において、ワンポイントカラー画像形成や単色画像形成の場合、フルカラー画像と同じプロダクティビティが得られるという利点がある。しかし、その反面、たとえば、白黒画像形成モードのような単色画像形成時に中間転写ベルト51と画像形成を行わない感光体ドラム１が接触していると、第一転写部位Ｎ１において局所的な削れや傷が生ずるおそれがある。そのために、前記削れ等を防止するためには、画像形成を行っていない感光体ドラム１も中間転写ベルト51の駆動に同期して回転駆動を行なうようにしている。

クリーニングブレードは感光体ドラム１の表面を擦ることで感光体ドラム１表面を清掃する。ここで、第一転写工程を終えた感光体ドラム１表面に残留したトナーや外添剤は、クリーニングブレードと感光体ドラム１表面間での潤滑性を保持するのに重要な役割を有している。例えば、酸化チタンやアルミナ微粉体のように潤滑性を上げる効果のある外添剤や、チタン酸ストロンチュウム粉体、酸化セリウム粉体及びチタン酸カルシウム粉体等のように研磨性を上げる効果のある外添剤を用いている場合は外添剤の効果が大きい。

すなわち、これらの外添剤は、感光体表面の摩擦係数を下げ過ぎてしまい、感光体ドラム１表面に現像剤中の成分が付着して画像不良（クリーニング不良）になることを防止する効果がある。また、逆に外添剤は、感光体表面の摩擦係数を上げ過ぎてしまい、クリーニングブレード61の滑りが悪くなったりするのを防止する効果がある。

しかし、画像形成を行っていない感光体ドラムが長期にわたって回転駆動を行なうような場合、潤滑材としてのトナーや外添剤の量が徐々に減少する。その結果、クリーニングブレードの滑りは悪化し、最終的には画像流れ・ブレードの鳴き・捲れが生じるという課題がある。

そのため、従来から、画像形成を行わないプロセスユニットにおいても感光体ドラム１と現像器４の回転駆動は常時行ない、所定のタイミング、且つ連続画像形成中の合間、若しくは画像形成を一旦停止して感光体ドラム１に所定量の現像剤を現像する。そして、その現像剤が第一転写部位において中間転写ベルトに転写されないように、転写部材に転写時とは逆極性のバイアスを印加し、クリーニングブレードにより回収するといった方法が行なわれている（特許文献１）。

しかし、現像剤の消費と補給がほとんど行われていない状態で現像器の現像剤搬送スクリューや現像ローラが長時間回転し続けると、現像剤が過剰に摩擦帯電されてしまう（以後、「チャージアップ」という）。その結果、感光体ドラムへの単位面積当りの現像剤の載り量が減少してしまう。すると、所定量の現像剤を供給できなくなったり、長時間のキャリアや現像ブレード44との摺擦によりトナーＴに付着していた外添剤が剥がれてしまい、高画像品質を持続することができなくなる傾向にある。

上記問題を解決するために、所定の画像形成枚数で所定量の現像剤を消費・補給するような構成では、確かに高画像品質を持続することができる。しかし、その反面、所定枚数毎に現像剤を消費・補給するための画像出力停止時間を設けなければならず、又、画像形成とは無関係な現像剤消費が発生することとなるため、生産性を著しく落としてしまうという弊害が生じた。

上記高画像品質の持続と生産性を著しく落としてしまうという弊害を考慮して、特許文献２に示す方法が提案されている。これは、現像剤の消費と補給がほとんど行われていないと判断するための閾値を設け、画像出力毎に実際の出力画像比率がその値よりも小さいと判断した場合に現像剤の消費量をデータとして蓄積する。つまり、閾値と比べて現像剤消費量が足りないと判断した場合のみ、足りないと考えられる現像剤の消費量をデータとして蓄積する。そして、その蓄積データがある単位にたまったら一度に現像剤を消費・補給するものである。

特開２００１−０７５４３３号公報 特開２００６−０２３３２７号公報

しかしながら、上記特許文献２に示す方法では、実際の使用において多々ある、高画像比率と低画像比率が交互、あるいはランダムに出力されるような場合において問題がある。すなわち、高画像比率時に現像剤の消費と補給はなされていて、現像剤中の外添剤量も十分にあるにもかかわらず、その後の低画像比率時に現像剤の消費と補給が足りないと判断してしまう。そして、補給が足りないと判断したデータがある単位にたまったら一度に現像剤を消費・補給する現像剤吐き出しモードに入ってしまう。つまり、現像剤としては高画像品質を維持できる状態にあるにもかかわらず、生産性を必要以上に落としてしまうという課題が生じる。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像剤の劣化防止を効果的に行うことを可能とした画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、像担持体に形成された静電像を現像手段により現像剤を用いて画像形成する画像形成装置において、画像形成枚数ごとの画像の画素数及び画像形成枚数を積算してカウントするカウンタと、現像手段の現像剤を前記像担持体へ転移する吐き出し動作を行なう現像剤吐き出し制御手段と、を有し、前記現像剤吐き出し制御手段は、基準値Ｖsと、画像形成枚数ごとに最新の画像形成の画素数Ｖnとを比較し、Ｖs≧Ｖnのときは前記画素数Ｖnを前記カウンタに蓄積し、Ｖs＜Ｖnのときは前記カウンタをリセットし、前記蓄積した積算値が画像形成枚数に応じた所定値Ｖ以上になると前記現像剤吐き出し動作を行ない、前記基準値Ｖsは、最新の画像より前に画像形成された画像の積算画素数に応じた値であることを特徴とする。

本発明にあっては、現像剤の吐き出しが必要と判断した場合にのみ吐き出しを実行することにより、低印字率の画像を多く形成した場合においても画像品位の劣化を防止できると共に、生産性の向上を達成することができる。

次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して具体的に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は本実施形態に係る画像形成装置の模式説明図である。まず、画像形成装置の全体構成について画像形成動作とともに説明する。

[画像形成装置の全体構成]
本実施形態の画像形成装置は、中間転写体を用いたフルカラー電子写真画像形成装置である。すなわち、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像剤画像を形成する各プロセスユニットＰ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）が一列に配列されている。各プロセスユニットＰは現像剤の色が異なるのみで構成は同一である。そのため、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために図面に付した添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは省略し、総括的に説明する。

各プロセスユニットＰは、図２に示すように、像担持体としての感光体ドラム１が配置されており、各感光体ドラム１は矢印方向に回転自在となっている。さらに、各感光体ドラム１の周囲には、帯電器２、露光装置３、現像装置４、一次転写ローラ53、クリーナ６が上記感光体ドラムの回転方向に沿って順に配設されている。

帯電器２は回転する感光体ドラム１の周面を一様に帯電するものである。露光装置３は帯電された感光体ドラム１に画像信号に応じて露光を行うことで感光体ドラム１に静電像を形成するものである。この露光装置３には画像形成装置本体制御コントローラに設けられた現像剤消費量検知手段である画素カウンタ９が接続されており、露光手段に入力される画像データの画素をカウントする。もちろん、画素カウンタは画像形成コントローラに設けてもよい。また、画像形成装置本体制御コントローラには画像形成枚数ごとの画像の画素数の積算値及び画像形成枚数を積算カウントする電気的又は時期的なカウンタが設けられている。

現像装置４は、トナーとキャリア（磁性体）から成る二成分現像剤を収容した現像剤容器41を有し、その現像剤容器41の感光体ドラム１に面した開口部内に現像スリーブ42が回転自在に設置され、内部にマグネットローラ43が、固定配置されている。

現像容器41の現像スリーブ42の上方位置には、現像スリーブ42上に担持された現像剤を規制して薄層の現像剤層に形成する規制ブレード44が設置されている。さらに現像容器41内には、区画された現像室45及び撹拌室46が設けられ、そこには現像剤を撹拌・搬送するためのスクリュー45ｓ，46ｓが設けられている。

また、現像容器41の上方には補給用の現像剤を収容した補給室47が設けられている。現像剤濃度検知手段49は透磁率を検知するセンサであり、撹拌室46、且つ現像剤補給が行なわれる開口の現像剤搬送方向の上流位置に設けられている。

薄層の現像剤層に形成されたトナーは、感光体ドラム１と対向した現像領域へ搬送されると、マグネットローラ43の現像領域に位置された現像主極の磁気力によって穂立ちし、磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシで感光体ドラム１の面上を擦ると共に、現像スリーブ42に、不図示の電源によって現像バイアスを印加することにより、現像スリーブ42上のトナーが感光体ドラム１の静電像に付着してトナー像が形成される。

このように現像工程によって現像剤中のトナーが消費されるが、トナーが消費されると現像剤濃度検知手段49などで検知される現像剤濃度変化によって、補給室47から消費された現像剤量分の新しい現像剤が補給される。このようにして画像濃度が一定に保たれる。

一次転写ローラ53は中間転写ベルト51を介して感光体ドラム１表面に圧接され、感光体ドラム１と一次転写ローラ53との間には一次転写部Ｎ１が形成される。転写ニップ部には、中間転写ベルト51が挟まれており、不図示の電源から感光体ドラム上のトナー像と逆極性の転写バイアスを印加することで感光体ドラム１表面から中間転写ベルト51表面にトナー像を転写させる。

各感光体ドラム１の下方には、中間転写ユニット５が配設されている。中間転写ユニット５は、中間転写ベルト51及び一次転写ローラ53、及び二次転写ローラ56，57、さらに中間転写ベルトクリーナ55を有している。

感光体ドラム１上に形成された各色のトナー像は、上述のように順次中間転写ベルト51上に転写され後、ベルトの回転とともに二次転写部Ｎ２まで搬送される。一方、このときまでに図示しない給送カセットから搬送された記録材は、二次転写部Ｎ２において、二次転写ローラ56，57間に印加される二次転写バイアスによってトナー像が転写される。

なお、中間転写ベルト51へのトナー像転写後の感光体ドラム１は、クリーナ６によって残留現像剤等の付着物が除去される。クリーナ６は、クリーニングブレード61及び搬送スクリュー62からなる。クリーニングブレード61の鳴き、捲れを防止するのに必要な現像剤量と、良好なクリーニング性を確保するための現像剤量の下限は、画像比率約２％相当の現像剤量である。つまり、Ａ４一枚あたり、約８ｍｇであることが、発明者等の検討により判っている。クリーナ６によって残留現像剤が除去された感光体は、再び帯電工程に戻り、上述の一連の画像形成動作が繰返される。

また、本実施形態で用いている現像剤は、トナーとしてポリエステル樹脂より生成された平均粒径６μmのカラートナー粒子に長さ平均粒径１μmのチタン酸ストロンチュウム粉体、長さ平均粒径0.1μmの疎水性アルミナ微粉体が外添されているものを用いた。キャリアとしては平均粒径50μmのフェライトキャリアが用いられている。また、トナーはキャリアとの摺擦によって−25μＣ／ｍｇにネガ帯電される。

[現像剤吐き出し]
上記構成の画像形成装置において、所定画像形成枚数での現像剤消費量が低い場合には画像形成を一時中断して、所定量の現像剤を感光ドラム１に転移させる現像剤吐き出し制御手段が設けられている。そして、この現像剤吐き出し動作に伴い消費された現像剤に見合った量の現像剤が、新たに補給される。

現像剤吐き出し制御の方法については以下のような吐き出し制御１、２について検討し、その結果に基づいて本実施形態に係る吐き出し制御方法を求めた。以下、順に説明する。

（現像剤吐き出し制御参考例１）
まず、現像剤吐き出し制御参考例１として、以下のような制御方式について検討した。１枚当たりイエローの印字率が2.0％、マゼンタの印字率が1.5％、シアンの印字率が4.0％、ブラックの印字率が0.5％の低印字率パターンの画像を、Ａ４サイズ紙で連続4500枚の画像形成を行なう。このとき、現像剤吐き出し制御として、Ａ４サイズ紙換算で100枚目での平均印字率が2.0％未満のとき、平均印字率が2.0％になるようにその差分現像剤分を吐き出すようにする。

そのため、印字率が2.0％以上であるイエローとシアンの吐き出しは実行されない。一方、吐き出し対象色であるマゼンタとブラックに対しては１枚当たりそれぞれ2.0−1.5＝0.5％、2.0−0.5＝1.5％の吐き出し量となる。したがって、最大吐き出し量はＡ４サイズ100枚の平均印字率2.0％、つまりＡ４サイズ２枚分のベタ画像に相当する。

以下、上述した吐き出し制御実行のための平均印字率（本実験では2.0％）を吐き出し制御実行閾値と称する。なお、前記閾値は現像剤の材質等に応じて適宜設定すればよいが、ここでは2.0％として説明する。

現像剤を吐き出す際のシーケンスは、画像形成を一旦停止し、劣化現像剤を吐き出す。この吐き出しに際し、現像装置４から感光体ドラム１に転移させることで吐き出された現像剤を中間転写ベルト51に転写させてしまうと、二次転写ローラ57を汚してしまう。このため、一次転写ローラ53に画像形成時とは逆極性のバイアスを印加することが望ましい。これにより、感光体ドラム１に転写された現像剤は中間転写ベルト51に転写することなく、クリーナ６によって回収される。また、バイアスの切り替えを確実に実施するために、少なくとも３枚以上の画像形成の停止を行うことが望ましい。

平均印字率は、例えば画素カウンタで算出された画像データの画素数を100枚目まで積算し、Ａ４サイズ紙100枚の総画素数で割ることによって算出することができる。

上記吐き出し制御の結果、現像剤のチャージアップに起因する濃度低下や現像剤劣化に起因するハーフトーン画像での粒状性の増加を防止し、良好な画像を長期にわたって形成することができる。

しかしながら、前述のように100枚毎に１回、連続4500枚の画像形成を行う際には44回の吐き出し制御が実行されると、その度に現像剤を消費・補給するための画像出力停止時間を設けなければならない。また、画像形成とは無関係な現像剤消費が発生することとなるため、生産性が低下するという弊害が生ずる。

（現像剤吐き出し制御参考例２）
次に、生産性改善を目的とした別の現像剤吐き出し制御参考例２として、以下のような方法を検討した。

すなわち、現像剤の消費と補給がほとんど行われていないと判断するための低画像比率値判断基準閾値を設け、画像出力毎に現在の画像比率と、低画像比率判断基準閾値の比較を実施する。そして、その比較値が大きくても小さくても、低画像比率判断基準閾値と現在の画像比率との差分として、データのすべてを蓄積する。その値が、ある単位にたまったら一度に現像剤を消費・補給をする。

つまり、低画像比率判断基準閾値と現在の画像比率との差分を過去の履歴を振り返って平均化する手法を検討した。

上記手法を具体的に図３のフローチャートを用いて説明する。図３において、ステップ０ではＡ４サイズ換算で本体ＣＰＵに格納された各色ごとの画像形成枚数Ｎと、各色ごとの積算画素数Ｖsumの値ををロードする。

ステップ１では、Ｎ枚目までの現像剤吐き出し制御実行閾値であるＡ４サイズ印字率2.0％画素数Ｖrefと、Ｎ枚目までの積算画素数Ｖsumとの差分Ｖｃを求める。具体的には次式で表すことができる。

Ｖｃ＝Ｖref×Ｎ−Ｖsum

上記差分Ｖｃが制御実行閾値よりも大きいとき、その差分ＶｃはＮ枚目での現像剤吐き出し量に相当するものである。そこで、制御実行閾値を2.0％としたとして、前記差分画素数ＶｃをＡ４サイズ２枚分のベタ画像に相当する画素数Ｖと比較する。そして、差分画素数Ｖｃの方が小さい場合には、ステップ２に進んで画像形成枚数Ｎに１、積算画素数Ｖsumに次の画像データの画素数を加算し、本体内のＣＰＵに格納し、フローは終了する。

一方、差分画素数ＶｃがＡ４サイズ２枚分のベタ画像相当の画素数Ｖよりも大きい、若しくは等しい場合には、すなわちＶｃ≧Ｖのときはステップ３以降に進んで現像剤吐き出し制御に進む。なお、Ｖｃ＞Ｖのときにステップ３へ進むようにしてもよい。

そして、ステップ４〜６において画像形成を一旦停止し、一次転写ローラ53に印加するバイアスを感光体ドラム１上の現像剤が中間転写ベルト51に転写しないように現像剤転写時と逆の極性に切り替えてバイアス印加する。そして、Ａ４サイズ２枚分のベタ画像分の現像剤の吐き出しと補給を同時に行ない、現像剤のリフレッシュを実行する。

次にステップ７では装置本体内のＣＰＵに格納されている画像形成枚数Ｎと積算画素数Ｖsumの値をリセットし、一次転写ローラに印加するバイアスを正極性に切り替えて、フローは終了し、通常画像形成を再開する。

（検討結果）
上記２つの現像剤吐き出し制御方式による生産性改善結果を図４及び図５に示した。図４では（現像剤吐き出し制御参考例１）と（現像剤吐き出し制御参考例２）における印字率に対する100枚ごとの現像剤吐き出し量を示したものである。（現像剤吐き出し制御参考例１）では100枚毎に印字率2.0％以下であれば必ず実行されたものが、（現像剤吐き出し制御参考例２）では０％、つまり白ベタ連続時のみ吐き出し制御が実行されることになる。

また、図５は（現像剤吐き出し制御参考例２）での印字率に対する画像形成装置停止枚数を示したものである。図５からも明らかなように、吐き出し制御実行閾値である2.0％に近づくに連れて指数的に停止枚数が伸び、著しく生産性が向上することがわかる。

しかしながら検討を続けていくと上記（現像剤吐き出し制御参考例２）において印字比率が高い画像を連続形成後に、非常に低い画像が連続した場合に、以下のような問題点が発生した。

まず印字比率が高い画像を連続形成中はアルゴリズム上、積算画素数Ｖsum値が大きくなっていく。そのため、この状態で印字比率が低い画像が続いても必要吐き出し現像剤量がある所定値Ｖまで達するまでの間隔が長くなってしまうのである。具体的に、最初からＡ４サイズ紙でベタ白のみ画像形成した場合と、ベタ黒1000枚連続後にベタ白画像を連続形成した場合で説明する。

通常、積算画素数Ｖsumが０から算出開始された場合、白ベタ画像を連続100枚出力した時点で、吐き出し開始所定値Ｖ（ここではＡ４ベタ黒２枚分相当）に達する。

これに対し、Ａ４ベタ黒画像100枚形成時には、吐き出し開始量Ｖが２枚分であるから、積算画素数Ｖsum値はＡ４ベタ98枚分余剰であると算出される。そのため、その後ベタ白画像が連続形成されても吐き出し開始所定値Ｖになるまでには（（100／2）×98＝）4900枚の白ベタ画像の形成が必要となる計算となる。

従って、印字画像比率が低い状態であっても吐き出し制御実施までに、相当の遅れが生じてしまうことになる。そのため、その間の現像剤劣化（チャージアップや外添剤剥がれ等）による濃度低下や粒状性悪化といった画像劣化を引き起こしてしまう。

（本実施形態に係る吐き出し制御）
以上のような検討結果に鑑み、本実施形態では上記制御方式を更に進化させ、印字比率が途中で変化した場合でも良好な生産性を補償できるまったく新しい吐き出し制御のアルゴリズムを提供する。

現像剤中の外添剤量を反映する方法を考察するにあたって、短期的な印字比率の変動に対してはそれを平均化するアルゴリズムが必要であると判断できる。しかし、平均化するアルゴリズムを採用した場合、初期の高画像比率をとったあとに低画像比率が続いた場合は現像剤中の外添剤量は減ってしまうという弊害が残る。しかし、低画像比率が続いた後に新しい現像剤を補給すると現像剤中の外添剤量が適正の方向に戻ることを確認した。

つまり、現像剤中の外添剤量は現像剤補給に対して、単純に増減するのではない。外添剤量が適正量以上にある場合はそれ以上現像剤補給をしても効果がなく、いわゆる外添剤の「貯蓄」はできないのである。なぜならば、初期の現像剤中に含まれる外添剤量と、現像剤に含まれる外添剤量は略等しいので、初期にいくら現像剤を補給しても外添剤量としては増大しないのである。

一方、外添剤量が適正量以下の場合は現像剤補給をすると、外添剤は適正量に戻る方向に動く。これは、いわゆる外添剤の「不足分の返済」が可能であることを意味する。

これを数式で表す。吐き出し制御実施閾値画像比率の画素数Ｖrefは外添剤量が適正量以上あるかの判断基準である。一方、現在までの画像比率積算値を現在までに出力した枚数Ｎで割ったものが現在までの平均画像比率である。

カウンタリセット後からの累積平均画像比率が吐き出し制御実施閾値画像比率の画素数（Ｖref）以上ならば、最新の画像形成後の、現像剤中の外添剤は必要最低限の量が存在することになるので、吐き出しは不要である。またその逆ならば吐き出しは必要となる。これを式で表すと(1)(2)式になる。

(1) Ｖref≦Ｖsum／Ｎ →吐き出し不要「貯蓄状態」

(2) Ｖref＞Ｖsum／Ｎ →吐き出し要「不足状態」

ここで、本実施形態では、過去の出力画像比率履歴は変動するものであり、その変動履歴を考慮しながら、現在の出力画像比率と比較して、吐き出し実行の可否を判断する。そのために、変数としてカウンタリセット後から最新画像形成の１枚前までの原稿濃度の画素数を１枚毎に検出し、１枚前までの積算画素数Ｖsum(-1)と、現在のシートへ印刷する画像の画素数Ｖnを定義する。

ここで、Ｖsum(-1)＋Ｖn＝Ｖsum

なので、上記(1)、(2)式は、

(1-1) Ｖref≦（Ｖsum(-1)＋Ｖn）／Ｎ →吐き出し不要「貯蓄状態」

(2-1) Ｖref＞（Ｖsum(-1)＋Ｖn）／Ｎ →吐き出し要「不足状態」

と変形できる。

ここで現在の画像比率Ｖnを比較対象とするために、それ以外を移項すると、上記(1-1)、(2-1)式は、

(1-2) Ｖref×Ｎ−Ｖsum(-1)≦Ｖn →吐き出し不要「貯蓄状態」

(2-2) Ｖref×Ｎ−Ｖsum(-1)＞Ｖn →吐き出し要「不足状態」

と変形できる。

ここで上(1-2)、(2-2)式の左辺に着目する。これは、現在のシートの１枚前まで、すなわち、現在までの画像形成に使用された現像剤量指標値の履歴を示している。そこで、この値を、所定単位ごとに変更され設定される現像剤理想使用指標値である基準値Ｖsとして用いる。

前記基準値Ｖsの算出は、吐き出し制御実施閾値画像比率の画素数Ｖrefに、カウンタリセット後からの出力枚数Ｎを乗算した画素数Ｖref×Ｎと、カウンタリセット後から最新画像形成の１枚前までの原稿濃度の画素数を１枚毎に検出する。そして、前記画素数を積算する画素カウンタＶsum(-1)との差分で以下のように算出されるものである。

(3) Ｖs＝Ｖref×Ｎ−Ｖsum(-1)
つまり、この(3)式は上記(1)、(2)式を変形したものであり、過去（現在のシートの１枚前まで）の画像履歴による変数であるＶsと、現在の画像比率であるＶnを比較することにより、現像剤吐き出し実行の可否を判断するようにしたものである。

そして、上記(1-2)、(2-2)、(3)式により、

(1-3) Ｖs≦Ｖn →吐き出し不要「貯蓄状態」

(2-3) Ｖs＞Ｖn →吐き出し要「不足状態」
そして、(1-3)式の場合は吐き出し分を蓄積すべきデータがそもそもないと判断し、出力枚数Ｎと最新画像形成の１枚前までの原稿濃度の画素数を１枚毎に検出して前記画素数を積算する画素カウンタＶsum(-1)を蓄積しない。つまり、カウンタをクリアしてカウント値をリセットすることにした。

そして、(2-3)式に該当する場合は、その画素数を積算カウントし、カウント値が吐き出し開始所定値Ｖ以上となったときに、前記Ｖ量の現像剤吐き出しを行うようにする。

上記制御方法だと、印字画像比率が低い状態になってから、枚数Ｎのカウントが始まるので、初期にベタ画像を取られても、そのデータは蓄積されることはない。従って、前述した印字画像比率が高い状態が初期にあり印字画像が低い状態がつづいても、吐き出しがなかなか行われないという問題は解決されるのである。

図６は上記概念の詳細をフローチャートにまとめたものである。まず画像形成を開始した後、ステップ10ではＡ４サイズ換算で本体ＣＰＵに格納された各色の画像形成枚数Ｎと、カウンタリセット後から最新画像形成の１枚前までの原稿濃度の画素数を１枚毎に検出する。そして、その画素数を積算する画素カウンタＶsum(-1)及び最新画像形成時の画素数Ｖnをロードする。

次に、ステップ11で上記で定義したＶsを計算し、Ｖnと比較する。そして、ＶnがＶsより大きいときＶs≦Ｖnは、吐き出し分がないと判断し、ステップ12へ進み、そのデータを蓄積せずにリセットする。それ以外の場合は、ステップ13に進み、以後は図３のフローチャートと同様の動作を行う。なお、前記ステップ11では、Ｖs＝Ｖnのときはステップ13へ進むように構成してもよい（すなわち、Ｖs≧Ｖnのときステップ13へ進む）。

上記のように、吐き出し分を蓄積すべきデータがそもそもあるかをまず初めに判定することで、吐き出し制御間隔を広げ、生産を犠牲にすることなく、印字率変化に伴う想定以上の画像形成停止を防止することができる。このため、濃度低下や粒状性の悪化を防止できる。

〔第２実施形態〕
前述した第１実施形態においては、Ｎ枚目までのＡ４サイズの印字率2.0％の画素積算Ｖref×Ｎと、画素カウンタによる画像データの積算画素数Ｖsumとの差分Ｖｃが所定画素数Ｖに達した場合、吐き出し制御を実施することで、生産性の向上を達成した。しかし、各色の印字率が異なっていると、吐き出し制御を実施するタイミングが各色ごとにズレてしまう。その場合、画像形成の停止回数が増えてしまい、生産性が低下してしまうことになる。

例えば、イエローの印字率が1.0％、マゼンタの印字率が1.6％、シアンの印字率が1.3％、ブラックの印字率が6.0％の低印字率パターンの画像を、Ａ４サイズ紙で連続4500枚の画像形成を行うとする。この場合、平均印字率を2.0％とすると、イエローの吐き出し制御が200枚毎、マゼンタの吐き出し制御が500枚毎、シアンの吐き出し制御が約300枚毎に実施され、そのたびに画像形成を停止することになる。さらに第１実施形態で説明したような画像比率が急激に変化して所定画素数Ｖの算出条件を満足した状態では更に停止頻度が増加してしまう。

そこで本実施形態においては、図７のフローチャートに示すように、複数有するプロセスユニットのうち、少なくとも一つが吐き出し制御の条件を満たしたときは、その色ユニットの吐き出し制御を実行する。このとき、他の色の履歴による基準値Ｖs値を確認し、０より大きい色ステーションが存在した場合には、その色ごとのＶs相当量分の現像剤を同時に吐き出すことを実施する。

例えば、前記の場合はイエローが吐き出し制御を実施する際に、同時にマゼンタがＡ４ベタ（0.4×2＝）0.8枚相当、シアンがＡ４ベタ（0.7×2＝）1.4枚相当の現像剤を吐き出しを実行する。

上記のように、少なくとも一つのプロセスユニットが吐き出しの条件を持たした時に、他のプロセスユニットでＮ枚目までに算出されているＶs値が０より大きい場合（Ｖs＞０）には、同時にその差分を吐き出す。これによって、各色の印字率が異なり、吐き出しタイミングが異なるような場合においても、個々のタイミングで画像形成を停止させることがなくなり、生産性の向上を達成することができる。尚、上述では他色の値を確認し、Ｖs＞０の場合としたが、Ｖs≧０の場合にしてもよい。

〔第３実施形態〕
前述した実施形態においては、ある特定色がＮ枚目までのＡ４サイズ印字率2.0％画素積算Ｖref×Ｎと、画素カウンタによる画像データの画素積算値Ｖsumとの差分（Ｖref×Ｎ−Ｖsum＝）Ｖｃを求める。そして、前記差分Ｖｃが所定画素数Ｖに達した場合に、それ以外の色で差分Ｖｃ値が正であった場合、同時に他色の吐き出し制御を実行することで、生産性の向上を達成している。この吐き出し制御の実行時は、画像形成を強制的に一次停止させ実行することになる。

そこで本実施形態では、吐き出し実施可否を画像形成終了（後回転動作開始）時に判断させることを行った。図８のフローチャートに示すように、画像形成終了時に各色のＶs値を参照し、Ｖｃ＞０の大きい場合には画像形成装置を完全に停止する直前に吐き出し制御を実施し、Ｖｃ値をリセットする（尚、Ｖｃ≧０の場合にＶｃ値をリセットするようにしてもよい）。これにより、次の画像形成中での停止回数を減らすことができる。

〔第４実施形態〕
前述した各実施形態においては、吐き出し制御を実施する基準をＡ４サイズ２枚分のベタ画像の相当する画素数Ｖとしたが、本発明はこれに限る必要はない。各色の現像剤特性に応じて各色独立の設定値を定義することや、現像剤の耐久特性に応じて設定値を変化させるといった制御を加えることで更なる安定した制御を行うことができる。

このようにすることにより、前述した実施形態で得られたように現像剤のチャージアップに起因する濃度低下や現像剤劣化に起因するハーフトーン画像での粒状性の増加を防止し、良好な画像を長期にわたって形成することができる。そして、吐き出し制御を実施する間隔が更に広がり、生産性の向上を達成することができる。

画像形成装置の概略構成図である。 画像形成装置のプロセスユニットの概略構成図である。 吐き出し制御２のフローチャートである。 吐き出し制御１と吐き出し制御２の吐き出し実行比率を示す表図である。 吐き出し制御２における画像比率に対する画像形成装置停止枚数を示す図である。 第１実施形態に係る吐き出し制御フローを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る吐き出し制御フローを示すフローチャートである。 第３実施形態に係る吐き出し制御フローを示すフローチャートである。 従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

Ｎ１ …一次転写部
Ｐ …プロセスユニット
１ …感光体ドラム
２ …帯電器
３ …露光装置
４ …現像装置
６ …クリーナ
９ …画素カウンタ
41 …現像剤容器
42 …現像スリーブ
43 …マグネットローラ
44 …規制ブレード
45 …現像室
45ｓ，46ｓ …スクリュー
46 …撹拌室
47 …補給室
49 …現像剤濃度検知手段
51 …中間転写ベルト
53 …一次転写ローラ
55 …中間転写ベルトクリーナ
56，57 …二次転写ローラ
61 …クリーニングブレード
62 …搬送スクリュー

Claims (5)

1. 像担持体に形成された静電像を現像手段により現像剤を用いて画像形成する画像形成装置において、
   画像形成枚数ごとの画像の画素数及び画像形成枚数を積算してカウントするカウンタと、
   現像手段の現像剤を前記像担持体へ転移する吐き出し動作を行なう現像剤吐き出し制御手段と、
   を有し、
   前記現像剤吐き出し制御手段は、基準値Ｖsと、画像形成枚数ごとに最新の画像形成の画素数Ｖnとを比較し、
   Ｖs≧Ｖnのときは前記画素数Ｖnを前記カウンタに蓄積し、
   Ｖs＜Ｖnのときは前記カウンタをリセットし、
   前記蓄積した積算値が画像形成枚数に応じた所定値Ｖ以上になると前記現像剤吐き出し動作を行ない、
   前記基準値Ｖsは、最新の画像より前に画像形成された画像の積算画素数に応じた値であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記基準値Ｖsは、
   現像剤吐き出しを行わせる閾値となる１枚あたりの画素数をＶref、
   前記カウンタのリセット後からの画像形成枚数をＮ、
   前記カウンタのリセット後から最新画像形成までの画像の積算画素数をＶsum、
   前記カウンタのリセット後から最新画像形成の１枚前までの画像の積算画素数をＶsum(-1)、
   としたとき、
   Ｖref×Ｎ−Ｖsum(-1)
   として算出される値であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記カウンタに積算された画像の画素数Ｖsumと、前記閾値となる画素数Ｖrefと、前記画像形成枚数Ｎは、前記吐き出し制御手段により前記現像剤吐き出し動作を行なったときに、リセットされ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。
4. 像担持体に形成された静電像を現像手段により現像剤を用いて画像形成するプロセスユニットを複数有し、
   １つのプロセスユニットにおいて前記カウンタに蓄積した積算値が前記所定値Ｖ以上となって前記現像剤吐き出し制御手段により前記現像剤吐き出し動作を行うときに、
   他のプロセスユニットにおいて、Ｖref×Ｎ−Ｖsum≧０のとき、前記他のプロセスユニットにおいてその差分であるＶref×Ｎ−Ｖsumの現像剤の吐き出し動作を行なうことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記現像剤吐き出し制御手段による前記現像剤吐き出し動作は画像形成後に実行されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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