JP2009192768A - 画像形成装置、および画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連続画像形成中に画像データにおけるトナーの必要量が大きく変化したり偏ったりした場合でも、感光体ドラムへのトナーの供給を高水準に維持しながら、現像剤の劣化を抑制できる画像形成装置を提供する
【解決手段】画像形成装置は感光体ドラム３０と現像ローラ１３１とを備える。現像ローラ１３１は、感光体ドラム３０に対して、二成分現像剤１３４を担持する表面の、少なくとも一部の現像領域１９９が対向し、二成分現像剤１３４を現像領域１９９に搬送するように駆動する。感光体ドラム３０は、画像データに基づく静電潜像が表面に形成される。制御部は、各画像データに対する画像形成時に、その画像データでの印字率を検出し、印字率が大きければ、現像領域１９９での感光体ドラム３０に対する現像ローラ１３１の相対速度を速く設定し、印字率が小さければ、相対速度を遅く設定する。
【選択図】図３

Description

この発明は、電子写真方式の画像形成装置と、画像形成装置の制御方法と、に関する。

電子写真方式の画像形成装置は現像装置と感光体ドラムとを備え、現像剤として、一成分現像剤や二成分現像剤が用いられる。一成分現像剤は、磁性を有するトナーを含むものであり、二成分現像剤はトナーとキャリアと呼ばれる磁性粒子とを含むものである。例えば、二成分現像剤を用いる現像装置では、キャリアとトナーとを撹拌して互いに摩擦帯電させる。磁石部材を内包する現像ローラで、キャリアを担持する。このキャリアが担持するトナーは、現像ローラから感光体ドラムの静電潜像上へ移行し、感光体ドラムの静電潜像を可視化させトナー像を形成する。

現像装置内にトナーカートリッジ等から供給するトナー量を最適化するため、画像形成装置の電源投入直後などに感光体ドラム上にパッチを形成し、このパッチの画像濃度に基づいて現像装置内に補給するトナー量が調整されていた（特許文献１参照。）。

画像形成装置で連続して画像形成を実施した場合、画像に供給したトナーが少なければ、現像装置内のトナーは長く撹拌されてトナー帯電量が上昇しやすく、供給量が多ければ逆にトナー帯電量が低下しやすかった。そのため、トナー帯電量が相違する条件下でパッチを形成すると、パッチの画像濃度が変動して現像装置内のトナー濃度を適切に設定できないことがあった。

そこで、現像装置内にトナーを補給する前に連続画像形成した複数の画像の平均画像濃度を算出し、その平均画像濃度が閾値よりも高ければ、パッチ形成時の現像ローラの駆動速度を減速させ、平均画像濃度が閾値よりも低ければ、パッチ形成時の現像ローラの駆動速度を加速することがあった（特許文献１の段落００８２参照。）。
特開平５−２８９５２２号公報

従来の画像形成装置では、連続画像形成中に現像ローラの駆動速度が一定であり、各画像におけるトナーの必要量が大きく変化した場合に、現像ローラから感光体ドラムに供給されるトナー量に過不足が生じることがあった。

現像ローラの駆動速度が速ければ、感光体ドラムへのトナーの供給量を高水準に維持することができるが、その場合には、現像剤が現像ローラに担持される頻度が高くなるなど、現像剤の劣化が進みやすくなってしまう。現像剤が劣化してしまえば、白抜けなどの画質不良が発生する危険性が大きくなる。

本発明の目的は、連続画像形成中に画像データにおけるトナーの必要量が大きく変化した場合でも、感光体ドラムへのトナーの供給を高水準に維持しながら、現像剤の劣化を抑制でき、画質不良を抑制できる画像形成装置と、その制御方法とを提供することにある。

本発明の画像形成装置は像担持体と現像剤担持体と要求量検出部と速度調整部とを備える。現像剤担持体は、像担持体に対して、現像剤を担持する表面の少なくとも一部の領域が対向し、現像剤を前記領域に搬送するように駆動する。像担持体は、画像データに基づく静電潜像が表面に形成される。要求量検出部は、各画像データに対する画像形成時に、その画像データでのトナーの要求量に関する検出値を検出する。速度調整部は、トナーの要求量が多ければ、前記領域での像担持体に対する現像剤担持体の相対速度を速く設定し、トナーの要求量が少なければ、相対速度を遅く設定する。画像形成装置は、像担持体の駆動を制御する像担持体速度調整部を備えてもよく、速度調整部にて像担持体の駆動を制御してもよい。

この構成では、画像形成時に、各画像データにおけるトナーの要求量に基づいて像担持体や現像剤担持体の駆動速度を調整する。したがって、連続した画像形成中に画像データのトナー要求量が大きく変化したり偏ったりした場合でも、像担持体や現像剤担持体の駆動速度を適切に調整して現像剤担持体から像担持体に十分なトナーを供給できる。その場合であっても適宜、相対速度を減速させるので現像剤の過度な劣化も防げる。

速度調整部は、要求量検出部にて検出したトナーの要求量に関する検出値が閾値よりも高い場合に、相対速度を所定値に設定するとよい。画像データのトナーの要求量が、有る程度以上に高くなると、トナーの供給量を増やしても印字のカスレの生じやすさはほぼ一定となる。そのため、その場合には、相対速度を加減速せずに所定値に設定しても、現像剤の劣化を防げる。

画像形成装置は、バイアス電圧検出部と不揮発性記憶部とを備えてもよい。バイアス電圧検出部は現像バイアス電圧値を検出する。不揮発性記憶部は電源オフ前の現像バイアス電圧値を記憶する。この場合、速度調整部は、不揮発性記憶部に記憶された以前の現像バイアス電圧値の平均値の絶対値から、バイアス電圧検出部にて検出する電源投入後の現像バイアス電圧値の絶対値が増加した場合に、相対速度の設定値を高速側に補正すると好適である。現像バイアス電圧値が上昇する場合は現像剤の劣化が進んでいる虞が高いため、通常通りの周速比の調整を行うと、現像剤担持体から像担持体へのトナーの供給量が不足して、印字のカスレが生じやすくなる。しかし、現像剤の劣化が進んでいても相対速度の設定値を高速側に補正すれば、印字のカスレを防ぐことができ、現像剤のさらなる劣化を防げる。

現像剤は、非磁性トナーと磁性キャリアとを備えてもよい。仮に一成分現像剤を用いた場合、相対速度を変化させると担持体同士の摩擦やトナー粒子同士、トナーとドクターブレードとの摩擦が変化することにより、画質が低下する。しかしながら、二成分現像剤を用いる構成では、相対速度を変化させても画質の低下は起こらない。

本発明の画像形成装置の制御方法は、要求量検出プロセスと速度調整プロセスとを実施する。要求量検出プロセスは、各画像データに対する画像形成時に、当該画像データでのトナーの要求量に関する検出値を検出する。速度調整プロセスは、トナーの要求量が多ければ、前記領域での像担持体に対する現像剤担持体の相対速度を速く設定し、トナーの要求量が小さければ、相対速度を遅く設定する。したがって、連続画像形成中に画像データにおけるトナーの必要量が大きく変化した場合でも、像担持体や現像剤担持体の駆動速度を適切に調整することにより、現像剤担持体から像担持体に供給するトナーの量を適切に調整でき、現像剤の過度な劣化を防げる。

本発明の画像形成装置および制御方法によれば、画像データにおけるトナーの要求量の増加に応じて現像剤担持体の相対速度を加速させ、トナーの要求量の減少に応じて相対速度を減速させることにより、連続画像形成中に画像データにおけるトナーの必要量が大きく変化した場合でも、像担持体と現像剤担持体との相対速度を適切に調整でき、像担持体へのトナーの供給を高水準に維持しながら現像剤の劣化を抑制して、画質不良を抑制できる。

以下に、この発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明に係る画像形成装置の概略の正面断面図である。

画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の現像剤を用いて画像を形成するカラー画像形成装置である。画像形成装置１００では、現像剤として、トナー及びキャリアからなる２成分現像剤が用いられる。画像形成装置１００は、スキャナ等の原稿読取装置によって読み取られた画像データ、又は、図示しないネットワークを介して通信自在に接続されたＰＣ（Personal Computer）等の端末装置から送信される画像データに基づいて、記録媒体である用紙に、カラー画像又はモノクロ画像を形成する。

画像形成装置１００は、給紙ユニット１１０、画像形成ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄ、露光ユニット１２０、中間転写ユニット１４０、二次転写ユニット１５０、定着装置１６０、および、原稿読取装置１７０を備えている。

原稿読取装置１７０は、原稿台の上面に配置された原稿を１枚ずつ読み取る。給紙ユニット１１０は、多数の用紙を収容する。露光ユニット１２０は、入力される画像データに基づいて、レーザ光を照射する。

画像形成ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄは、カラー画像を色分解して得られるシアン、マゼンタ、及びイエロー、および、ブラックの４色の各色相に対応し、各色相のトナー像を形成する。中間転写ユニット１４０は、無端状の中間転写ベルトを備え、この中間転写ベルト上に画像形成ユニット１３０Ａ〜１３０Ｄで形成される各色相のトナー像が転写される。二次転写ユニット１５０は、中間転写ベルト上のトナー像を給紙ユニット１１０から搬送されてくる用紙に転写する。定着ユニット１６０は、その用紙にトナー像を熱定着させる。

図２は、画像形成ユニット１３０Ａの周辺構成の概要を説明する図である。なお、画像形成ユニット１３０Ｂ〜１３０Ｄについての説明は省くが、それぞれの周辺構成は画像形成ユニット１３０Ａと同様である。

画像形成ユニット１３０Ａは、像担持体に相当する感光体ドラム３０を備えている。感光体ドラム３０の周囲には、感光体ドラム３０の回転方向に沿って、帯電装置３１、露光ユニット１２０、現像装置３２、一次転写ローラ４１、及びクリーニング装置３３が、この順に配置されている。一次転写ローラ４１は、中間転写ベルト５０を挟んで感光体ドラム３０に対向する位置に配置されている。

感光体ドラム３０は、アルミニウム等の金属ドラム３０Ａと、金属ドラム３０Ａの外周面上に形成された、有機光半導体（ＯＰＣ）やアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の薄膜状の光導電層３０Ｂとを備える。感光体ドラム３０は、同図において時計まわりの方向に回転する。

帯電装置３１は、タングステンワイヤ等の帯電線、金属製のシールド板、グリット板よりなるコロナ帯電器であり、感光体ドラム３０の周面を一様な電位に帯電させる。なお、コロナ帯電器に替えて接触式の帯電ローラや帯電ブラシなどであってもよい。

露光ユニット１２０は、半導体レーザやポリゴンミラーによって、レーザ光を感光体ドラム３０の周面で走査する。感光体ドラム３０のレーザビームが照射された部分は、感光層における光導電作用によって電位を失い、ここではブラックの色相の画像データに対応した静電潜像を形成する。露光ユニット１２０としては、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）、又は、発光素子をアレイ状に並べた書込み装置を用いてもよい。

現像装置３２は、ここではブラックのトナーを収容しており、感光体ドラム３０の周面にトナーを供給する。トナーは感光体ドラム３０の表面電位と同極性、ここではマイナスに帯電している。

中間転写ローラ４１は、感光体ドラム３０の周面に担持されたトナー像を中間転写ベルト５０に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性、ここではプラスの転写バイアス電圧が電源４２から印加される。これにより、感光体ドラム３０のブラックの色相のトナー像は、中間転写ベルト５０上で他の色相のトナー像と重なり転写される。これにより、中間転写ベルト５０にフルカラーのトナー像が形成される。

クリーニング装置３３は、感光体ドラム３０上に残留するトナーを回収する。

図３は、現像装置３２の構成を説明する図である。

現像装置３２は、現像ハウジング１３５と二成分現像剤１３４と撹拌スクリュー１３３Ａ，１３３Ｂとドクターブレード１３２と現像ローラ１３１とを備えている。現像ローラ１３１は現像剤担持体に相当する。

現像ハウジング１３５は二成分現像剤１３４の収容容器であり、感光体ドラム３０と対向する部分に、開口部を有している。

二成分現像剤１３４は、粒径６．２μｍのトナーと、粒径５０μｍの磁性粒子であるキャリアとを含む。キャリアは、摩擦帯電によるクーロン力によってトナーを表面に吸着する。トナーとキャリアの粒径は上記以外でもよい。

撹拌スクリュー１３３Ａ，１３３Ｂは、トナーとキャリアとを撹拌して互いに摩擦帯電させる。撹拌スクリュー１３３Ａと撹拌スクリュー１３３Ｂとの間には、撹拌スクリュー１３３Ａ，１３３Ｂの回転軸方向における両端部を除いて、隔壁が配置されている。

ドクターブレード１３２は、現像ハウジング１３５の開口部の下方位置に、先端が現像ローラ１３１の周面に対向するように取り付けられている。このドクターブレード１３２は、二成分現像剤１３４の層厚を規制し、現像ローラ１３１の現像スリーブ１３１Ｂに一定量の現像剤を供給する。

現像ローラ１３１は、現像ハウジング１３５の開口部から一部を露出した状態で、感光体ドラム３０の周面との間に所定間隔のギャップが設けられるように配置されている。現像ギャップは、例えば０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の範囲内の任意の間隔に設定される。

現像ローラ１３１は非磁性の現像スリーブ１３１Ｂと、マグネットローラ１３１Ａとを備えている。マグネットローラ１３１Ａは、現像領域１９９の近傍に配置された主極を含む複数の磁極を有している。複数の磁極は、マグネットローラ１３１Ａの周方向に沿って配置されている。このマグネットローラ１３１Ａは、二成分現像剤１３４のキャリアを引き寄せる。現像スリーブ１３１Ｂは、アルミニウムやステンレスなどの非磁性材料からなる円筒状の部材であり、マグネットローラ１３１Ａに対して回転自在に外嵌され、二成分現像剤１３４を下方から上方の現像領域１９９へ搬送する方向に回転する。即ち、感光体ドラム３０とは逆に、同図において反時計まわりに回転する。

以上の構成により、現像ローラ１３１の下方に溜まった二成分現像剤１３４のキャリアは、マグネットローラ１３１Ａの磁極による磁界によって現像スリーブ１３１Ｂの周面に吸着する。そして、現像ローラ１３１の回転に伴い上方に搬送され、ドクターブレード１３２によって高さが規制され、現像領域１９９まで搬送される。

現像スリーブ１３１Ａには現像バイアス電圧が印加される。現像バイアス電圧は、直流成分と交流成分とが重畳した電圧であって、キャリアが担持するトナーに対して、現像領域１９９にて現像ローラ１３１と感光体ドラム３０との間を飛翔する力を及ぼす。これにより、トナーが感光体ドラム３０の静電潜像上に付着し、感光体ドラム３０にトナー像が形成される。

現像スリーブ１３１Ｂの回転速度は可変制御される。仮に、現像スリーブ１３１Ｂの回転速度が一定であれば、単位時間当たりに現像領域１９９に供給される二成分現像剤１３４は一定量となるが、回転速度が可変制御されるため、単位時間当たりに現像領域１９９に供給される二成分現像剤１３４は、回転速度に応じて増減する。

また、ここでは感光体ドラム３０は回転速度を一定とする。したがって、感光体ドラム３０の単位面積当たりの、現像領域１９９から供給される二成分現像剤１３４は、単位時間当たりに現像領域１９９に供給される二成分現像剤１３４の量に比例したものになる。なお、感光体ドラム３０は、画像データの解像度や画像倍率に応じて、回転速度が可変制御されるものであってもよい。その場合には、感光体ドラム３０の単位面積当たりの、現像領域１９９から供給される二成分現像剤１３４は、対策を施さなければ感光体ドラム３０の回転速度に応じたものになるので、現像ローラ１３１の回転速度を感光体ドラム３０の回転速度に応じて補正して、感光体ドラム３０の単位面積当たりの、現像領域１９９から供給される二成分現像剤１３４を制御するようにしてもよい。

現像領域へ供給された現像剤のうち、キャリア、及び現像に用いられなかったトナーは、現像スリーブ１３１Ｂの回転によって、再び現像ハウジング１３５内に戻る。

図４は、現像スリーブ１３１Ｂと感光体ドラム３０との駆動部を説明する図である。

現像スリーブ１３１Ｂは駆動軸１３６Ａと接合している。駆動軸１３６Ａの先端にはカップリングギア１３７Ａが設けられている。現像スリーブモータ１３８は駆動軸１３６Ｂと接合している。駆動軸１３６Ｂの先端にはカップリングギア１３７Ｂが設けられている。カップリングギア１３７Ａとカップリングギア１３７Ｂとは歯面が噛み合わされていて、現像スリーブモータ１３８の作動により駆動軸１３６Ｂに生じるトルクを、駆動軸１３６Ａを介して現像スリーブ１３１Ｂに伝達する。感光体ドラム３０は駆動軸３６Ａと接合している。駆動軸３６Ａの先端にはカップリングギア３７Ａが設けられている。感光体ドラムモータ３８は駆動軸３６Ｂと接合している。駆動軸３６Ｂの先端にはカップリングギア３７Ｂが設けられている。カップリングギア３７Ａとカップリングギア３７Ｂとは歯面が噛み合わされていて、感光体ドラムモータ３８の作動により駆動軸３６Ｂに生じるトルクを、駆動軸３６Ａを介して現像スリーブ１３１Ｂに伝達する。現像スリーブモータ１３８と感光体ドラムモータ３８とは、制御部からの現像スリーブ駆動信号および感光体ドラム駆動信号に応じた角速度で、互いに独立に作動する。

図５は、画像形成装置１００の制御部のブロック図である。

制御部２００は、複数の制御ボードからなる。同図中には、制御部２００を構成するマシンコントローラボード２１０と画像処理ボード２２０とを示している。マシンコントローラボード２１０は、画像形成装置１００の全体動作を制御し、感光体ドラム、現像ローラなどの動作を制御する。画像処理ボード２２０は、主に画像処理を担い、ネットワークインターフェース２５０を介して外部装置から送られてくる画像データや、原稿読取装置１７０から送られてくる画像データに画像処理を施す。

画像処理ボード２２０は、画像処理部２２１とメモリ２２２と印字率判定部２２３とを備える。画像処理部２２１は、ここではカラーの画像データから、ブラック、シアン、マゼンタ、及びイエローの４色の各色相の画像データを形成する。メモリ２２２は、各色相の画像データを記憶する。印字率判定部２２３は、各色相の画像データそれぞれの印字率を判定する。印字率判定部２２３で判定した各色相の印字率に関するデータは、マシンコントローラボード２１０に送られる。

ここで印字率とは紙面に印字できる最大ドット数に対する印字するドット数の割合である。この印字率からは、画像データにおけるトナーの要求量を推定することができるので、本実施形態では、印字率をトナーの要求量に関する検出値として用いる。そのため印字率判定部２２３が、要求量検出部に相当する。

マシンコントローラボード２２０は、ＣＰＵ２１１とプログラムＲＯＭ２１２とメモリ２１３と不揮発性メモリ２１４とを備える。メモリ２１３は、画像処理ボード２２０から送られてきた各色相の印字率に関するデータを記憶する。メモリ２１３は、既に画像形成が完了した所定枚の画像データの印字率のデータについても、蓄積して記憶している。

プログラムＲＯＭ２１２は、各種処理に用いる複数のプログラムを記憶している。そして、少なくとも、各色相に対応する現像ローラの駆動速度を制御する制御プログラムを記憶している。ＣＰＵ２１１は、プログラムＲＯＭ２１２から現像ローラ制御プログラムを読み出し実行する。ＣＰＵ２１１とプログラムＲＯＭ２１２とが速度調整部を構成する。

プログラムＲＯＭ２１２は、各色相に対応する感光体ドラムの駆動速度を制御する制御プログラムも記憶している。ＣＰＵ２１１は、プログラムＲＯＭ２１２から感光体ドラム制御プログラムを読み出し実行する。したがって、ＣＰＵ２１１とプログラムＲＯＭ２１２とは像担持体速度調整部も構成する。現像ローラ制御プログラムと感光体ドラム制御プログラムとは、必ずしも、同一の制御ボードで行う必要はなく、いずれかを他の制御ボードで実行してもよい。

プログラムＲＯＭ２１２は、各色相に対応する現像ローラの現像バイアス電圧を制御する制御プログラムも記憶している。ＣＰＵ２１１は、プログラムＲＯＭ２１２から現像バイアス制御プログラムを読み出し実行する。ＣＰＵ２１１は画像印刷のたびに現像バイアス電圧の値をメモリ２１３に記憶させる。そして、画像形成装置の電源がオフされる前に、それらの現像バイアス電圧の値を読み出し、平均現像バイアス電圧を算出して不揮発性メモリ２１４に記憶させる。したがって、ＣＰＵ２１１とプログラムＲＯＭ２１２とは、バイアス電圧検出部も構成し、不揮発性メモリ２１４は不揮発性記憶部に相当する。

図６は、制御部での制御フローの一例を説明する図である。ここでは画像形成ユニット１３０Ａを制御してブラックの色相の画像データを処理する制御フローを説明する。なお、画像形成ユニット１３０Ｂ〜１３０Ｄについての説明は省くが、それぞれに対しての制御フローは画像形成ユニット１３０Ａと同様である。

画像形成装置１００の電源が投入されると、制御部２００はステップＳ１にてプロセスコントロールを行う。プロセスコントロールとしては、特開平５−２８９５２２号公報などに記載されている一般的な処理により、現像バイアス電圧の設定と現像装置へのトナー供給とを行う。

次に、制御部２００はステップＳ２にて現像バイアス電圧に基づく相対速度の補正を行う。具体的には、マシンコントローラボード２１０のＣＰＵ２１１が、不揮発性メモリ２１４から、前回の電源オフ前での平均現像バイアス電圧を読み出す。また、ＣＰＵ２１１が、プロセスコントロールにより設定される現像バイアス電圧を検出する。そして、現像バイアス電圧値が上昇している場合は、後述する相対速度の設定値を高速側に補正する。

このように、現像バイアス電圧の変化に基づいて、相対速度の設定値を高速側に補正することにより、現像剤の劣化が進んでいても印字のカスレを防ぐことができ、現像剤のさらなる劣化を防げる。

次に、制御部２００はステップＳ３にてコピー入力やプリント入力を受け付ける。

コピー入力やプリント入力を受け付けると、制御部２００はステップＳ４にて画像処理を行う。具体的には、画像処理ボード２２０の画像処理部２２１は画像データから、各色相の画像データを形成する。

次に、制御部２００はステップＳ５にて、iページ目の印字率を算出する。具体的には、画像処理ボード２２０の印字率判定部２２３が、ブラックの色相の画像データでの印字できる最大ドット数に対する印字するドット数の割合である印字率を算出する。

次に、制御部２００はステップＳ６にて、相対速度の設定を行う。ここでは、画像形成ユニット１３０Ａの現像ローラ１３１の回転速度を設定する。このステップの詳細については後述するが、所定の閾値よりも印字率が大きければ、現像ローラ１３１の回転速度が一定になり、閾値よりも小さい場合に現像ローラ１３１の回転速度が遅くなるように設定する。図７に、現像バイアス電圧の増加量に対する相対速度の加減速量の設定値の関係の一例であるグラフを示している。

このように画像形成時に、各画像データにおける印字率に基づいて現像ローラ１３１の回転速度を調整すれば、連続画像形成中に画像データの印字率が大きく変化した場合でも、現像ローラ１３１の回転速度を適切に調整して現像ローラ１３１から感光体ドラム３０に十分な量のトナーを供給できる。その場合であっても印字率が低くなれば、適宜、現像ローラ１３１の回転速度を減速させるので現像剤の過度な劣化も防げる。また、画像データの印字率が有る程度以上に高くなると、トナーの供給量を増やしても印字のカスレの生じやすさはほぼ一定となる。そのため、所定の閾値よりも印字率が大きければ現像ローラ１３１の回転速度が一定になるように設定することで、現像剤の劣化を防げる。

次に、制御部２００はステップＳ７にて、上記した現像ローラ１３１の回転速度の基で画像形成を行う。

次に、制御部２００はステップＳ８にて、次ページがあるか判定し、あればステップＳ５に処理を戻し、なければステップＳ３に処理を戻す。

図８はステップＳ６での相対速度の設定プロセスのより詳細なフローの一例を示す図である。

相対速度の設定プロセスにおいて、制御部２００はステップＳ１１にて、ｉページ目の印字率が閾値よりも小さいか判定する。具体的には、マシンコントローラボード２１０のＣＰＵ２１１が、メモリ２１３から、最新の画像データの印字率のデータについて読み出す。

ｉページ目の印字率が閾値よりも大きければステップＳ１２にて、相対速度を所定値に設定する。具体的には、マシンコントローラボード２１０のＣＰＵ２１１が、現像ローラ１３１の回転速度を所定値に設定する。これにより、画像データの印字率が有る程度以上に高くても、現像剤の劣化を防げる。

ｉページ目の印字率が閾値よりも小さければステップＳ１３にて、ｉ−１ページ目の印字率を読み出す。具体的には、マシンコントローラボード２１０のＣＰＵ２１１が、メモリ２１３から、既に画像形成が完了した前回の画像データの印字率のデータについて読み出す。

次に、制御部２００はステップＳ１４，Ｓ１６にて、ｉページ目の印字率とｉ−１ページ目の印字率を比較し、等しければＳ１５にて相対速度を前回から変化させずに設定する。ｉページ目の印字率が大きければＳ１７にて相対速度を前回から加速する。ｉページ目の印字率が小さければＳ１８にて相対速度を前回から減速する。この際には、前回と今回の印字率の差と、印字率１単位当たりの相対速度の変更量とを掛け合わせて、その値を前回の相対速度に加算して、最新の相対速度を設定する。

なお、以上の実施形態では、以前の印字率に基づいて、相対速度を設定する例を示したが、必ずしも以前の印字率に基づいて相対速度を設定しなくてもよい。例えば、数値演算により相対速度を設定したり、予め記憶した相対速度のテーブルを用いて相対速度を設定するようにしてもよい。

図９は、数値演算により相対速度を設定する場合の、ステップＳ６での相対速度の設定プロセスのより詳細なフローの他の一例を示す図である。

相対速度の設定プロセスにおいて、制御部２００は、ステップＳ２１にて、ｉページ目の印字率が閾値よりも小さいか判定する。ｉページ目の印字率が閾値よりも大きければ、ステップＳ２２にて、相対速度を所定値に設定する。ｉページ目の印字率が閾値よりも小さければ、ステップＳ２３にて、上記閾値から印字率を引いた差に、上述のステップＳ２にて平均現像バイアス電圧に基づき取得した加減速量を掛け合わせ、この値を上記所定値から差し引いた値を相対速度に設定する。このような制御フローによって相対速度を設定してもよい。

図１０は、ステップＳ６での相対速度の設定プロセスのより詳細なフローの他の一例を示す図である。

相対速度の設定プロセスにおいて、制御部２００は、ステップＳ３１にて、ｉページ目の印字率が閾値よりも小さいか判定する。ｉページ目の印字率が閾値よりも大きければ、ステップＳ３２にて、相対速度を所定値に設定する。ｉページ目の印字率が閾値よりも小さければ、ステップＳ３３にて、予めメモリ２１３に記憶しておいた、相対速度テーブルから、印字率に対応する相対速度を読み出し、相対速度を設定する。

上述の構成により、感光体ドラムと現像ローラとの相対速度を適切に調整でき、感光体ドラムへのトナーの供給を高水準に維持しながら現像剤の劣化を抑制して、画質不良を抑制できる。

以下では、画像形成装置として複写機（商品名：ＭＸ−７０００Ｎ、シャープ（株）社製）を用いて、画像形成を行った実験の結果を示す。実験では、流動性測定装置（商品名：振動移送式流動性測定装置、株式会社エトワス社製）を用いて、現像剤の流動性を測定した。また、ポータブル分光測色濃度計（商品名：Ｘ−Ｒｉｔｅ ９３９、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて、画像の濃度を測定した。

・同一印字率で連続印刷した場合の評価実験
複写機にて、現像ローラと感光体ドラムとの周速比、および印字率の組み合わせを一定として、１００００枚の連続画像形成を行った。その後、複写機から回収した現像剤を流動性測定装置に投入して流動性評価を行った。また、複写機で印刷された画像をポータブル分光測色濃度計で測定し、濃度評価を行った。評価結果を表１に示す。

表１で周速比の欄は、各設定例の印字率でＡ４用紙に全面ベタ印字を行った際にカスレが生じない場合の周速比を、パーセンテージの基準値として採用している。例えば実施例１は、周速比を基準値から−１０％として印字率３％のベタ画像を、１００００枚、連続画像形成した設定例である。

表１で現像剤劣化の欄は、現像剤２グラムを流動性測定装置に投入し、電圧６０Ｖ、周波数１３７Ｈｚの装置設定での、現像剤の流出開始時間を測定した結果を評価した結果を示している。この流動性測定装置に劣化していない未使用の現像剤を投入した場合、同装置設定での現像剤の流出開始時間が５分未満であったことから、同等の５分未満を◎と評価し、画質不良が発生しない程度として７分未満を○と評価し、７分以上を×と評価している。

表１でカスレの欄は、目視によりカスレを確認できないレベルである濃度１．５以上を◎と評価し、目視によりカスレをほとんど確認できないレベルである濃度１．５未満１．４以上を○と評価し、目視によりカスレが明確に確認できるレベルである濃度１．４以上を×と評価した。

表１で総合評価の欄は、現像剤劣化の評価とカスレの評価に×が無いものを○と評価し、×が有るものを×と評価した。

印字率が３％の例を比較すると、周速比が−２０％である実施例２と周速比が−１０％である実施例１と周速比が０％である比較例３とでは、周速比を減速させない比較例３で現像剤の劣化が激しいことがわかる。このことから、周速比を減速させることで現像剤の劣化を抑止できることがわかる。

印字率が１０％の例を比較すると、周速比が−２０％である実施例３と周速比が−２１％である比較例１とでは、周速比の減速が大きな比較例１でカスレが生じてしまうことがわかる。このことから、周速比を大きく減速させずに、一定の範囲内とすることでカスレを抑止できることがわかる。

周速比が−２０％の例を比較すると、印字率が０％である実施例４と印字率が３％である実施例２と印字率が１０％である実施例３と印字率が１１％である比較例２とでは、印字率が大きな比較例２でカスレが生じてしまうことがわかる。このことから、周速比を大きく減速させた場合には、印字率が大きくなるとカスレが生じやすくなることがわかる。

・連続印刷中に印字率を変更した場合の評価実験
複写機にて、２０００枚毎に印字率を変更して合計１００００枚の連続画像形成を行った。各設定例での印字率毎に設定する周速比を表２に示す。

表２で周速比の欄は、１０％の印字率でＡ４用紙に全面ベタ印字を行った際にカスレが生じない場合の周速比を、パーセンテージの基準値として採用している。

その後、複写機から回収した現像剤を流動性測定装置に投入して流動性評価を行った。また、複写機で印刷された画像をポータブル分光測色濃度計で測定し、濃度評価を行った。評価結果を表３に示す。

印字率が変化しても周速比の変化しない比較例４，６、および印字率が高い場合に周速比を遅くし、印字率が低い場合に周速比を速くする比較例５，７は、いずれも現像剤劣化またはカスレが生じやすくなることがわかる。特に、連続画像形成が進むにつれて、印字率を低くしていく場合には、現像剤の劣化が生じやすく、連続画像形成が進むにつれて、印字率を高くしていく場合には、カスレが生じやすくなることがわかる。一方、実施例５〜１１では、現像剤の劣化の評価、およびカスレの評価いずれも優良なものであった。

・現像バイアス電圧の上昇時の評価
複写機にて、印字率３％の画像を周速比−１５％で１００００枚連続印字した後、本体電源を切り、１２時間放置した。その後、本体を起動し、周速比を変更して再び印字率３％の画像を１００００枚連続印字した。実験には、本体電源を切る直前の平均現像バイアス値が−３００Ｖ、本体起動時のプロセスコントロール実施後の平均現像バイアス値が−３５０Ｖとなる現像剤を用いた。

その後、複写機から回収した現像剤を流動性測定装置に投入して流動性評価を行った。また、複写機で印刷された画像をポータブル分光測色濃度計で測定し、濃度評価を行った。評価結果を表４に示す。

表４で周速比の欄は、３％の印字率でＡ４用紙に全面ベタ印字を行った際にカスレが生じない場合の周速比を、パーセンテージの基準値として採用している。

電源オフ前の平均現像バイアス電圧値に比べて、本体起動時のプロセスコントロール実施後の現像バイアス電圧値が上昇する場合、周速比を変更しない比較例８や、周速比を低下させる比較例９は、カスレが生じやすくなることがわかる。一方、実施例１２では、現像剤の劣化の評価、およびカスレの評価いずれも優良なものであった。

以上の実験結果から、本発明の構成を採用した実施例１〜１２では現像剤の劣化が生じにくくなり、画像のカスレも抑止できることが確認された。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

なお、実施例においては二成分現像剤を用いた画像形成について説明したが、本発明は二成分現像剤に限定されるものではなく、一成分現像剤を用いても同様の効果が得られる。

この発明の実施形態に係る画像形成装置の概略の正面断面図である。 同画像形成装置の画像形成ユニットの概要を説明する図である。 同画像形成ユニットの現像装置の構成を説明する図である。 同画像形成ユニットの現像スリーブと、感光体ドラムとの駆動部の周辺構造の斜視図である。 同画像形成装置の制御部の機能構成を説明するブロック図である。 制御部での制御フローの一例を説明する図である。 相対速度の設定例を説明する図である。 相対速度を設定する制御フローの一例を説明する図である。 相対速度を設定する制御フローの他の一例を説明する図である。 相対速度を設定する制御フローの他の一例を説明する図である。

符号の説明

３０…感光体ドラム
３２…現像装置
３８…感光体ドラムモータ
１００…画像形成装置
１３０Ａ〜１３０Ｄ…画像形成ユニット
１３１…現像ローラ
１３４…二成分現像剤
１３５…現像ハウジング
１３８…現像スリーブモータ
１９９…現像領域
２００…制御部
２１０…マシンコントローラボード
２２０…画像処理ボード
２２３…印字率判定部

Claims (7)

1. 画像データに基づく静電潜像が表面に形成される像担持体と、
   前記像担持体に対して、現像剤を担持する表面の少なくとも一部の領域が対向し、前記現像剤を前記領域に搬送するように駆動する現像剤担持体と、
   各画像データに対する画像形成時に、当該画像データでのトナーの要求量に関する検出値を検出する要求量検出部と、
   前記トナーの要求量が多ければ、前記領域での前記像担持体に対する前記現像剤担持体の相対速度を速く設定し、前記トナーの要求量が少なければ、前記相対速度を遅く設定する速度調整部と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記速度調整部は前記像担持体の駆動も制御する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体の駆動を制御する像担持体速度調整部を備える、請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記速度調整部は、前記要求量検出部にて検出したトナーの要求量に関する検出値が閾値よりも高い場合に、前記相対速度を所定値に設定する請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 現像バイアス電圧値を検出するバイアス電圧検出部と、電源オフ前の現像バイアス電圧値を記憶する不揮発性記憶部と、を備え、
   前記速度調整部は、前記不揮発性記憶部に記憶された以前の現像バイアス電圧値の平均値の絶対値から、前記バイアス電圧検出部にて検出する電源投入後の現像バイアス電圧値の絶対値が増加した場合に、前記相対速度の設定値を高速側に補正する、請求項２〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記現像剤は、非磁性トナーと磁性キャリアとを備える、請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 画像データに基づく静電潜像が表面に形成される像担持体と、表面に現像剤を担持し、前記像担持体に対して前記表面の少なくとも一部の領域が対向し、前記現像剤を前記領域に搬送するように駆動する現像剤担持体と、を備える画像形成装置の制御方法であって、
   各画像データに対する画像形成時に、当該画像データでのトナーの要求量に関する検出値を検出する要求量検出プロセス、および、前記トナーの要求量が多ければ、前記領域での前記像担持体に対する前記現像剤担持体の相対速度を速く設定し、前記トナーの要求量が少なければ、前記相対速度を遅く設定する速度調整プロセス、を実施する画像形成装置の制御方法。

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