JP2009025614A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像ローラ上のトナーを強制排出するリフレッシュ工程の実行タイミングを変化させることにより、リフレッシュ工程を従来に比べて有効に機能させる画像形成装置を提供する。
【解決手段】制御部90は、印刷1枚毎の印字率bnと第1の基準印字率C1とを比較し、bn<C1の場合は印刷1枚毎に基準印字率C1と印字率bnとの差分だけトナーの吐出を行う第1の工程を実行する。印刷枚数nが所定枚数Aに到達すると、所定枚数A当たりの平均印字率Bを算出し、第2の基準印字率C2と比較してB<C2である場合はA枚分のトナー吐出量を算出してトナーの吐出を行う第2の工程を実行する。
【選択図】図6
【解決手段】制御部90は、印刷1枚毎の印字率bnと第1の基準印字率C1とを比較し、bn<C1の場合は印刷1枚毎に基準印字率C1と印字率bnとの差分だけトナーの吐出を行う第1の工程を実行する。印刷枚数nが所定枚数Aに到達すると、所定枚数A当たりの平均印字率Bを算出し、第2の基準印字率C2と比較してB<C2である場合はA枚分のトナー吐出量を算出してトナーの吐出を行う第2の工程を実行する。
【選択図】図6
Description
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。
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、現像剤担持体(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、画像濃度低下やカブリ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。
このような場合には、ベタ黒等の原稿印字率が高いパターン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、長期にわたりベタ黒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湿度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。
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。
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。
特開2000−206770号公報
特開2003−76079号公報
上記特許文献1、2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、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。
本発明は、上記問題点に鑑み、現像ローラ上のトナーを強制排出するリフレッシュ工程の実行タイミングを変化させることにより、リフレッシュ工程を従来に比べて有効に機能させる画像形成装置を提供することを目的とする。
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前記像担持体に供給するトナー担持体と、該トナー担持体にトナーを供給するトナー供給部材と、を有し、前記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、前記リフレッシュ工程は、各印刷動作の直後にトナーを吐出する第1の工程と、所定の印刷枚数毎にトナーを吐出する第2の工程とを組み合わせて構成されることを特徴としている。
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、印刷1枚毎に算出された印字率に基づいて前記第1の工程の要否を判断し、所定の印刷枚数毎に算出された平均印字率に基づいて前記第2の工程の要否を判断することを特徴としている。
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、印刷1枚毎の印字率bnが第1の基準印字率C1より小さいときC1とbnの差に基づいてトナー吐出量を算出して前記第1の工程を実行することを特徴としている。
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記第2の工程の要否を決定する印刷枚数をAとするとき、前記制御手段は、印刷枚数A当たりの平均印字率Bが第2の基準印字率C2(>C1)より小さいとき前記第2の工程を実行するとともに、B≦C1のとき(C2−C1)×Aにより前記第2の工程におけるトナー吐出量を算出し、C1<B<C2のとき(C2−B)×Aにより前記第2の工程におけるトナー吐出量を算出することを特徴としている。
本発明の第1の構成によれば、第1の工程によって印刷1枚毎のトナー滞留によるトナー担持体上でのトナーの劣化を抑制しつつ、リフレッシュを一定時間以上継続させる第2の工程によってトナー担持体、さらにはトナー供給部材上のトナーが像担持体側に吐出されて積極的に消費される。
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、印刷1枚毎に算出された印字率に基づいて第1の工程の要否を判断し、所定の印刷枚数毎に算出された平均印字率に基づいて第2の工程の要否を判断することにより、第1及び第2の工程の実行を必要最低限に抑えることができる。
また、本発明の第3の構成によれば、上記第2の構成の画像形成装置において、印字率が高く印刷1枚毎のトナー消費が不要である場合は第1の工程の実行が制限され、且つ第1の工程の実行時におけるトナー吐出量も印字率に応じた最適な量となる。
また、本発明の第4の構成によれば、上記第3の構成の画像形成装置において、平均印字率が高く所定枚数毎のトナー消費が不要である場合は第2の工程の実行が制限され、且つ第2の工程の実行時におけるトナー吐出量も印字率に応じた最適な量となる。
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、本発明の現像装置を備えたロータリー現像式のカラー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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
図2は、本発明の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。
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。
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(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。
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。
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。
本発明の現像装置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。
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。
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。
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。
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、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。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、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。
また、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11、定着装置16、画像入力部40、操作部50等が挙げられる。
画像入力部40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40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。
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。
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。
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。
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。
リフレッシュ工程においては、所定時間毎に印字率を算出し、基準印字率と比較することによりリフレッシュ工程の継続時間、即ちトナー吐出パターンTの印字長さLが決定され、所定枚数毎に、或いは印字率に応じて定期的に実行されていた。しかし、極端な低印字率の画像が連続する場合は、定期的にリフレッシュ工程を実行してトナーを強制消費するだけでは現像ローラ25上のトナー消費が不十分となり、トナーの劣化が進行して濃度低下や画像かぶり等の不具合が発生し易くなっていた。そこで、印刷1枚毎の印字率(トナー消費量)を嵩上げするような工夫が必要となる。
本発明は、各印刷動作の直後にトナーを吐出する工程(以下、第1の工程という)と、所定の印刷枚数毎にトナーを吐出する工程(以下、第2の工程という)とを組み合わせたリフレッシュ工程を実行することにより、従来に比べて高いリフレッシュ効果を引き出すものである。この構成によれば、第1の工程によって印刷1枚毎のトナー滞留によるトナーの劣化を抑制しつつ、リフレッシュを一定時間以上継続させる第2の工程によって現像ローラ25、さらには供給ローラ26上のトナーが感光体ドラム1側に吐出されて積極的に消費される。
図5は、第1の工程及び第2の工程から成るリフレッシュ工程が実行される様子を示す模式図である。図5を用いて、印字率から第1の工程及び第2の工程におけるトナー吐出量(トナー吐出パターンTの印字長さL)を算出する方法、及び各工程の要否を決定する方法を、必要に応じて図1〜図4を参照しながら詳細に説明する。なお、図5では4色の画像のうち1色についてのみ示しているが、他の3色についても同様に説明される。
先ず、第1の工程について説明する。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(%)を算出する。第1の工程の要否を判断する際の印字率の閾値(以下、第1の基準印字率という)をC1(%)とすると、印刷1枚毎にbn<C1であるか否かを判断し、bn<C1の場合は印刷1枚毎に基準印字率C1と印字率bnとの差分だけトナーの吐出を行う第1の工程を実行する。そして、図5に示すように、各画像が形成された後の感光体ドラム1上にトナー吐出パターンT1が形成される。
基準印字率C1を1.5%とすると、1枚目(n=1)の画像の印字率b1は0.5%であるからC1との差1.0%分のトナーを吐出すれば良い。印刷n枚目のトナー吐出パターンT1の印字長さLn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、Ln=L0×(C1−bn)/100により算出される。従って、A4サイズ画像(幅210mm×周方向長さ297mm)を印字率算出の基準としたとき、L1=297(=L0)×(1.5−0.5)/100=2.97mmとなり、1枚目の画像の後に形成されるトナー吐出パターンT1の印字長さはL1=2.97mmとなる。
同様に、2枚目(n=2)の画像の印字率b2は1.0%であるから、L2=297×(1.5−1.0)/100≒1.49mmとなり、2枚目の画像の後に形成されるトナー吐出パターンT1の印字長さはL2=1.49mmとなる。一方、3枚目(n=3)の画像の印字率b3は1.5%(≧C1)であるから、3枚目の印刷後には第1の工程を実行しない。
以下、カウンタ95が第2の工程の要否を判断する所定枚数A(ここでは10枚)をカウントするまでbnをC1と比較し、bn<C1である場合はC1とbnとの差に基づいてトナー吐出パターンT1の印字長さLnを算出して第1の工程を実行する。これにより、印刷1枚毎のトータル印字率(画像+トナー吐出パターンT1)は1.5%以上に嵩上げされ、印字率が極端に低い場合(<1.5%)であっても現像ローラ25上から常に一定量のトナーが消費されるため、後述する第2の工程が実行されるまでトナーの劣化を効果的に抑制できる。
次に、第2の工程について説明する。印刷枚数がAに到達すると、制御部90は、印字率bnを積算した積算印字率Σbnを算出する。そして、積算印字率Σbnを印刷枚数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。第2の工程の要否を判断する際の印字率の閾値(以下、第2の基準印字率という)をC2(%)とすると、B<C2であるか否かを判断し、B<C2の場合は第2の工程を実行する。なお、第2の基準印字率C2は第1の基準印字率C1よりも大きい値に設定される。そして、図5に示すように、A枚目(ここでは10枚目)画像が形成された後の感光体ドラム1上にトナー吐出パターンT2が形成される。
所定枚数分のトナーをまとめて吐出する第2の工程では、感光体ドラム1側へのトナー吐出が一定時間以上継続するため、現像ローラ25、さらには供給ローラ26上のトナーが感光体ドラム1側に吐出されて積極的に消費される。そのため、第1の工程と第2の工程とを組み合わせたリフレッシュ工程を実行することにより、リフレッシュ効果を一層高めることができ、画像かぶりや濃度低下等の発生をより効果的に防止できる。
第2の工程におけるトナー吐出量の算出方法は平均印字率Bによって異なる。C1<B<C2である場合、第2の基準印字率C2と平均印字率Bとの差分(C2−B)が画像1枚当たりの必要吐出量(消費不足分)であり、これに印刷枚数Aを乗じた(C2−B)×A(%)が第2の工程のトナー吐出量となる。例えば、印刷枚数Aを10枚、平均印字率Bを3%、第2の基準印字率C2を5%とすると、(5−3)%×10枚分のトナーを吐出すれば良い。
トナー吐出パターンT2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×(C2−B)×A/100により算出される。従って、A4サイズ画像(幅210mm×周方向長さ297mm)を印字率算出の基準としたとき、L=297(=L0)×(5−3)×10/100=59.4mmとなり、トナー吐出パターンT2の印字長さはL=59.4mmとなる。感光体ドラム1の回転速度を150mm/秒とすると、59.4/150≒0.4秒間トナーを吐出すれば良い。
一方、B≦C1である場合、平均印字率Bは第1の基準印字率C1以下であるが、第1の工程により各印刷のトータル印字率は少なくともC1まで嵩上げされている。そこで、第2の基準印字率C2と第1の基準印字率C1との差分(C2−C1)を画像1枚当たりの必要吐出量(消費不足分)とみなし、これに印刷枚数Aを乗じた(C2−C1)×A(%)を第2の工程のトナー吐出量とする。例えば、印刷枚数Aを10枚、第1の基準印字率C1を1.5%、第2の基準印字率C2を5%とすると、(5−1.5)%×10枚分のトナーを吐出すれば良い。
トナー吐出パターンT2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×(C2−C1)×A/100により算出される。A4サイズ画像を印字率算出の基準としたとき、L=297×(5−1.5)×10/100≒104mmとなり、トナー吐出パターンT2の印字長さはL=104mmとなる。感光体ドラム1の回転速度を150mm/秒とすると、104/150≒0.693秒間トナーを吐出すれば良い。
このように平均印字率Bによって算出方法を切り換えることで、トナーの消費不足分に応じた適切なトナー吐出量が算出されるため、高いリフレッシュ効果を維持しつつ無駄なトナー消費を抑えることができる。なお、第1及び第2の基準印字率C1、C2は各色のトナーの特性等に応じて適宜設定される。また、ここでは平均印字率Bを算出する印刷枚数Aを10枚としたが、ユーザの使用状況等に応じて任意に設定することができる。
図6は、本発明の画像形成装置において実行されるリフレッシュ工程の一例を示すフローチャートである。図1〜図5を参照しながら、図6のステップに従いリフレッシュ工程の実行手順について説明する。なお、ここでは現像装置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。
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が開始されると、制御部90はカウンタ95により印刷枚数nをカウントするとともに(ステップS1)、一時記憶部94内のデジタル信号に基づいて印刷1枚毎に印字率bnを算出する(ステップS2)。次に、印字率bnと第1の基準印字率C1とを比較し(ステップS3)、bn<C1である場合はC1とbnとの差を用いて印刷1枚毎のトナー吐出量を求め、さらに印刷1枚毎の印字長さLnを算出する(ステップS4)。そして、第1の工程を実行し、感光体ドラム1上に印字長さLnのトナー吐出パターンT1を吐出する(ステップS5)。一方、ステップS3でbn≧C1である場合は第1の工程を実行せずに次のステップへ進む。
その後、印刷枚数nが所定枚数Aに到達したか否かが判断され(ステップS6)、n<Aである場合はn=AとなるまでステップS1〜S5を繰り返す。そして、n=Aとなった場合は、制御部90はA枚分の印字率bnを積算した積算印字率Σbnを算出し、Σbn/Aにより平均印字率Bを算出する(ステップS7)。
次に、平均印字率Bと第2の基準印字率C2とを比較し(ステップS8)、B<C2である場合は、さらにC1<B<C2であるか否かを判断する(ステップS9)。C1<B<C2である場合は第2の基準印字率C2と平均印字率Bとの印字率差C2−Bに印刷枚数Aを乗じてトナー吐出量(C2−B)×A(%)を算出する(ステップS10)。一方、ステップS9においてB≦C1である場合は、第2の基準印字率C2と第1の基準印字率C1との印字率差C2−C1に印刷枚数Aを乗じてトナー吐出量(C2−C1)×A(%)を算出する(ステップS11)。
さらに、算出されたトナー吐出量、及び印字率算出の基準(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T2の印字長さLを算出する(ステップS12)。そして、第2の工程を実行し、感光体ドラム1上に印字長さLのトナー吐出パターンT2を吐出する(ステップS13)。一方、ステップS8においてB≧C2である場合は第2の工程を実行せずに次のステップへ進む。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S14)再びステップS1に戻る。
なお、上記実施形態では、印刷枚数A、印刷1枚毎の印字率bn、平均印字率B、第1の基準印字率C1、及び第2の基準印字率C2を用いて計算によりトナー吐出量(トナー吐出パターンT1、T2の印字長さLn、L)を求めているが、他の方法により印字長さLn、Lを求めても良い。例えば、第1及び第2の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Ln、Lを決定することもできる。
トナー吐出量設定テーブルの一例を図7に示す。図7において、トナー吐出量設定テーブルの各行には印字率bnが0%から6%まで1%間隔で割り当てられ、各列には0〜5まで6段階のトナー吐出モードが割り当てられている。各トナー吐出モードには、印字率レベルに応じた印刷1枚当りのトナー吐出量が印字長さ(mm)で規定されている。モード0では平均印字率に関係なくトナー吐出を行わず、モード5まで各印字率レベルでのトナー吐出量が段階的に増加するように設定されている。また、各モード内では平均印字率が高くなるほどトナー吐出量が少なくなるように設定されており、平均印字率が5%以上のときはいずれのモードにおいてもトナー吐出は行われない。なお、トナー吐出モードは手動で設定しても良いし、装置内部の温湿度等に応じて自動的に設定されるようにしても良い。
制御部90で印字率bnが算出されると、算出された印字率bn及び設定モードに対応する行及び列の交差する位置のトナー吐出量(印刷1枚当りの印字長さLn)が決定される。例えば、算出された印字率bnが1.5%、設定モードがMODE4であった場合、1≦bn<2の行とモード4の列とが交差する位置の印刷1枚当りの印字長さ4.0mmが選定される。なお、ここではトナー吐出量設定テーブルを用いて第1の工程におけるトナー吐出量を決定する方法について説明したが、第2の工程におけるトナー吐出量についても平均印字率Bとトナー吐出モードを関連づけて格納したトナー吐出量設定テーブルを用いて全く同様に決定することができる。
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る。例えば上記実施形態においては、制御部90において印字率及び平均印字率を算出しているが、印字率及び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。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。
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、リフレッシュ工程実行時のトナー吐出パターン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、各印刷動作後にトナー吐出を行う第1の工程と所定枚数(10枚)毎にトナー吐出を行う第2の工程を組み合わせたリフレッシュ工程を実行した場合(本発明)と、第2の工程のみを実行した場合(比較例)とで、連続印刷時における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、第1の工程において印字長さ1mmのトナー吐出パターンT1を形成し、第2の工程において印字長さ20mmのトナー吐出パターンT2を形成した場合を本発明1、印字長さ1mmのトナー吐出パターンT1を形成し、印字長さ40mmのトナー吐出パターンT2を形成した場合を本発明2とし、印字長さ30mmのトナー吐出パターンT2を形成した場合を比較例1、印字長さ50mmのトナー吐出パターンT2を形成した場合を比較例2とした。
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8及び図9に示す。
図8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ID値は初期値(1.4)から殆ど低下しなかった。また、本発明1(図に△印で表示)では10,000枚印刷後にID値が1.2まで低下し、比較例2(図に□印で表示)とほぼ同等であった。一方、比較例1(図に黒丸印で表示)では、10,000枚印刷後にID値が1.1まで低下した。
また、図9から明らかなように、本発明1(図に△印で表示)及び本発明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及び0.05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(図に黒丸印で表示)及び比較例2(図に□印で表示)では、10,000枚印刷後にID値が0.12及び0.07まで上昇し、特に比較例1では顕著な画像かぶりが認められた。
この結果より、第1の工程と第2の工程とを組み合わせた本発明1、2では、第2の工程のみを実行する比較例1、2に比べて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、濃度低下については本発明1と比較例2でほぼ同等であったが、トナー吐出パターンT1、T2の総印字長さを比較すると、本発明1では(20mm+1mm×10枚)=30mmとなり、比較例2の50mmよりも短くなった。従って、無駄なトナー消費を抑制できるため好ましいといえる。
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と、該トナー担持体にトナーを供給するトナー供給部材と、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、リフレッシュ工程は、各印刷動作の直後にトナーを吐出する第1の工程と、所定の印刷枚数毎にトナーを吐出する第2の工程とを組み合わせて構成される。
これにより、極端に印字率が低い画像が連続して印刷される場合でもリフレッシュ効果を一層高めることができ、画像かぶりや濃度低下等の発生を効果的に防止可能な画像形成装置を提供することができる。
また、印刷1枚毎に算出された印字率に基づいて第1の工程の要否を判断し、所定の印刷枚数毎に算出された平均印字率に基づいて第2の工程の要否を判断するので、印字率や平均印字率が高くトナー消費が不要である場合は第1及び第2の工程の実行が制限され、各工程の実行時には印字率に応じた最適なトナー吐出量が算出されるので、無駄なトナー消費やリフレッシュ工程の実行による画像形成効率の低下を極力抑えた画像形成装置となる。
1 感光体ドラム
4 現像ユニット
4a〜4d 現像装置
25 現像ローラ
26 供給ローラ
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
4 現像ユニット
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25 現像ローラ
26 供給ローラ
90 制御部(制御手段)
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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
Claims (4)
- 像担持体に対向配置されトナーを担持して前記像担持体に供給するトナー担持体と、該トナー担持体にトナーを供給するトナー供給部材と、を有し、前記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、
前記リフレッシュ工程は、各印刷動作の直後にトナーを吐出する第1の工程と、所定の印刷枚数毎にトナーを吐出する第2の工程とを組み合わせて構成されることを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、印刷1枚毎に算出された印字率に基づいて前記第1の工程の要否を判断し、所定の印刷枚数毎に算出された平均印字率に基づいて前記第2の工程の要否を判断することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、印刷1枚毎の印字率bnが第1の基準印字率C1より小さいときC1とbnの差に基づいてトナー吐出量を算出して前記第1の工程を実行することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記第2の工程の要否を決定する印刷枚数をAとするとき、前記制御手段は、印刷枚数A当たりの平均印字率Bが第2の基準印字率C2(>C1)より小さいとき前記第2の工程を実行するとともに、B≦C1のとき(C2−C1)×Aにより前記第2の工程におけるトナー吐出量を算出し、C1<B<C2のとき(C2−B)×Aにより前記第2の工程におけるトナー吐出量を算出することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007189427A JP2009025614A (ja) | 2007-07-20 | 2007-07-20 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2007
- 2007-07-20 JP JP2007189427A patent/JP2009025614A/ja active Pending
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