JP2009198697A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像スリーブの軸方向の全ての領域の固着に対して対応可能でしかもトナー消費を抑制することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】制御手段２９では、分割印字画素カウント手段２８から送給されたベタ画像形成要求信号と、画像形成処理が行われているか否かを検知する印字状態検出手段３０からの画像形成処理が行われていない状態を検知する検知信号と、印字要求なしの時間を計測し、印字要求の時間が所定時間に到達したときに印字要求なし計測手段３２から出力する入力するベタ画像形成許可信号とによって、前記ベタ画像要求信号とベタ画像形成許可信号が入力されたときに画像処理が行われていない状態で際に、ベタ画像形成手段３３を作動させて、感光体１０の少なくとも該当する分割領域においてベタ画像を形成するようにしている。
【選択図】図８

Description

本発明は、高速複写機、ファクシミリ、プリンター等の電子写真方式の画像形成装置に係り、特に、現像装置の現像スリーブへのトナー等の固着による画像不良の発生を抑制した画像形成装置に関する。

一般に、複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真式や静電記録式の画像形成装置においては、感光体ドラムや感光体ベルトなどからなる像担持体上に画像情報に応じた静電潜像が形成され、現像装置によって現像動作が実行され、当該静電潜像がトナー像として可視像が得られるようになっている。このように現像動作を実行するにあたり、転写性、ハーフトーンの再現性、温度・湿度に対する現像特性の安定性などの観点から、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式が主流になってきている。つまり、現像装置では、現像剤担持体上に２成分現像剤がブラシチェーン状に穂立ちを起こし、現像領域において、現像剤中のトナーを像担持体上の潜像部分に供給するのである。ここで現像領域とは、現像剤担持体上で磁気ブラシが立ち上がり像担持体と接触している範囲である。

上記現像剤担持体は、通常円筒状に形成された現像スリーブで構成され、当該現像スリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁石体（磁石ローラ）をスリーブ内部に備えている。穂立ちの際、磁性キャリアが磁石ローラで生じる磁力線に沿うように現像スリーブ上に穂立ちすると共に、この穂立ちに係る磁性キャリアに対して帯電トナーが付着されている。上記磁石ローラは、複数の磁極を備え、それぞれの磁極を形成する磁石が棒状などに形成されていて、特に現像スリーブ表面の現像領域部分では現像剤を立ち上げる現像主磁極を備えている。上記現像スリーブと磁石ローラの少なくとも一方が移動することでスリーブ表面に穂立ちを起こした現像剤が移動するようになっている。
その際、現像スリーブ表面には長手方向（軸方向）に延びた溝が形成され、この溝によって現像剤の搬送性を確保するようになっている。溝の代わりにサンドブラスト等により表面に凹凸処理を施すこともある。現像領域に搬送された現像剤は上記現像主磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちを起こし、この現像剤のチェーン穂は撓むように像担持体表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が像担持体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながら、トナー供給（現像）を行う。

ところで、現像スリーブと像担持体の最近接点の距離乃至間隔（以下、現像ギャップと称する）は画質に大いに関係する。即ち、現像ギャップが広い場合には、潜像端部のトナー付着量が増加する所謂「エッジ強調画像」が発生し、画質を低下させてしまう問題がある。この現象を低減する方法の１つとして、現像ギャップを狭くする措置がよく用いられる。しかしながら、現像ギャップを狭くすると現像電界が大きくなるために現像γが高くなる。この現像γについては、高すぎると階調性が劣化し、低すぎると最大付着量が得られにくくなるので、当該現像γは最適な範囲をもつものである。
現像γはスリーブ線速比（現像スリーブ周速度／像担持体周速度）に比例するので、高くなりすぎた現像γを低下させるためには、現像スリーブの回転数を下げて、スリーブ線速比を下げ、それによって所望の現像γを得ることができる。ところが、このようにスリーブ線速比を下げると階調性は回復するものの現像能力が低下する。そして表面に長手方向溝を有した現像スリーブでは、その溝の部分に現像剤のチェーン穂が集中するので、その溝に対応するピッチでトナーの付着ムラが発生してしまう。そのため、表面凹凸処理を施したスリーブの使用が考慮される。ところがサンドブラスト等により表面凹凸を形成したスリーブは、溝付きスリーブよりも現像剤搬送力が弱く、現像ギャップを小さくスリーブ線速比も小さくして用いた場合、現像スリーブ表面にトナー乃至現像剤の固着が発生する。

このようなトナー乃至現像剤の固着が発生すると、現像スリーブを有して回転する現像ローラの回転トルクが上昇し、現像駆動ギヤ等の駆動伝達系のギヤピッチで駆動ムラを生じバンディングを生じてしまう。また、像担持体に対しても駆動ムラを発生させるため、レーザ等によるドット状静電潜像形成時には、ドット間隔にムラを生じ、同様なバンディング画像を生じるという不具合がある。更に、そのまま画像形成動作を続けると像担持体と現像スリーブに線速差があるため、像担持体の感光層を削ったり、像担持体駆動を停止させたりして著しい不具合を生じてしまう。
上記「エッジ強調画像」を低減する別の方法として、現像バイアスにＡＣバイアスを用いることも有効な措置として知られている。ＡＣバイアスを印加することにより、現像剤の穂の電気抵抗が低下し、現像電極が磁気ブラシの先端部近傍になり、実質的に現像ギャップが小さくなった効果（エッジ強調画像改善）が得られる。しかしながら、同時に現像γも高くなり、上記ギャップ狭化と同じように所望の現像γを得るにはスリーブ線速比を小さくする必要があり、その結果、上記の場合と同様な不具合を発生する。

ここで固着のメカニズムを説明する。固着は、像担持体の振れと現像剤担持体の振れによって正規現像ギャップ幅が減少したり、現像スリーブ上の現像剤が正規汲み上げ量を越えた場合に発生し易い。現像スリーブ上の汲み上げ量が部分的に増加し、量の多くなった現像剤が現像ニップ（現像スリーブ上に形成される磁気ブラシが像担持体と摺擦する部分で発生する接触部）内で押圧されながら通過する際に狭い空隙で生じるストレスにより
１．トナーが力学的に軟化
２．トナーが熱的に軟化及び溶融
３．トナー内に含有されたワックスが力学的に染み出る
等の問題を発生する。更に、このような状態において、現像スリーブ表面の現像剤搬送力が弱いと、現像ニップを通過できない高密度の現像剤は、スリーブ表面で滑ることによりスリーブ表面での摩擦熱でトナーが溶融、固着してしまう。さらに、軟化、溶融したトナーに他のトナー又は磁性キャリア等が凝集し始め、この部分が核となって固着部が成長する。固着開始は、ほぼ１個所から始まり周方向に次第に広がる場合と、複数個所発生して成長する場合とがある。

他の間接的な要因として、装置内トナー濃度が高くなり（低湿環境でトナー濃度センサを制御する際や元々トナー濃度が高いカラー剤使用時等）流動性が低下したり、現像剤の経時劣化や放置により帯電量の落ちた浮遊トナーが増加して流動性が低下しているとき、等の場合に固着が発生し易い。また経時的に現像スリーブ表面粗さが小さくなって現像剤の搬送性が低下するとき、高温環境や連続コピーで現像スリーブ温度が上昇する時（渦電流）、更には現像スリーブ汚れが多いとき等にも特に固着が発生し易い。いずれの場合も、現像スリーブと磁性キャリアやトナーの間で相対的速度差が大きいほど摩擦熱が発生し、固着を誘発する。
そこで、この現像スリーブへのトナー固着の対処法として、固着が発生し易い現像装置の軸方向の両端部に所定のタイミングでベタ黒画像を形成し、このベタ黒画像を像担持体上に形成することによって、固着が発生し易い現像装置の両端でのトナー固着を抑制することが提案されている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００１−３１２１２６公報

しかしながら、特許文献１記載のものでは、現像スリーブの両端部のみの固着に対処するものであり、現実の画像形成装置においては、現像スリーブへのトナー等の固着は、現像スリーブの両端に限らず、現像スリーブの軸方向の全ての領域で発生するが、このような現像スリーブの軸方向の全ての領域におけるトナー等の固着に対応できないという問題がある。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、現像スリーブの軸方向の全ての領域の固着に対して対応可能でしかもトナー消費を抑制することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、像担持体と、当該担持体の表面に光線を照射走査させて静電潜像を形成する光書込み装置と、前記像担持体の静電潜像に対してトナーを供給してトナー像を形成する現像装置とを有し、前記光書込み装置に入力された画像データを前記像担持体の静電潜像形成時の主走査方向で分割し、分割されたそれぞれの領域の印字画素数をカウントする分割印字画素カウント手段と、当該分割印字画素カウント手段で前記分割された領域毎にカウントされた印字画素数が所定の印字画素数に達しないときに、少なくとも当該分割された領域でベタ画像を形成するベタ画像形成手段と、を備えた画像形成装置において、前記ベタ画像形成手段は、前記像担持体に対して前記静電潜像を形成する要求が所定時間行われなかったときに、少なくとも前記該当する分割された領域でベタ画像を形成するように制御されていることを特徴とする。
また、請求項２の発明は、像担持体と、当該担持体の表面に光線を照射走査させて静電潜像を形成する光書込み装置と、前記像担持体の静電潜像に対してトナーを供給してトナー像を形成する現像装置とを有し、前記光書込み装置に入力された画像データを前記像担持体の静電潜像形成時の主走査方向で分割し、分割されたそれぞれの領域の印字画素数をカウントする分割印字画素カウント手段と、当該分割印字画素カウント手段で前記分割された領域毎にカウントされた印字画素数が所定の印字画素数に達しないときに、少なくとも当該分割された領域でベタ画像を形成するベタ画像形成手段と、を備えた画像形成装置において、前記画像形成装置は、前記現像装置又は当該画像形成装置本体内の温度を検出する温度検出手段を備え、当該温度検出手段で検出された温度が所定温度を超えたときに、前記ベタ画像形成手段は、少なくとも該当する前記分割された領域でベタ画像を形成するように制御されていることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、像担持体と、当該担持体の表面に光線を照射走査させて静電潜像を形成する光書込み装置と、前記像担持体の静電潜像に対してトナーを供給してトナー像を形成する現像装置とを有し、前記光書込み装置に入力された画像データを前記像担持体の静電潜像形成時の主走査方向で分割し、分割されたそれぞれの領域の印字画素数をカウントする分割印字画素カウント手段と、当該分割印字画素カウント手段で前記分割された領域毎にカウントされた印字画素数が所定の印字画素数に達しないときに、少なくとも当該分割された領域でベタ画像を形成するベタ画像形成手段と、を備えた画像形成装置において、前記画像形成装置は、連続して画像形成する記録媒体の枚数をカウントする連続枚数カウント手段を備え、当該連続枚数カウント手段によるカウント枚数が所定枚数を超えたときに、前記ベタ画像形成手段は、少なくとも該当する前記分割された領域でベタ画像を形成するように制御されていることを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記連続枚数カウント手段は、連続して同一画像を形成する記録媒体の枚数をカウントするものであることを特徴とする。

また、請求項５の発明は、像担持体と、当該担持体の表面に光線を照射走査させて静電潜像を形成する光書込み装置と、前記像担持体の静電潜像に対してトナーを供給してトナー像を形成する現像装置とを有し、前記光書込み装置に入力された画像データを前記像担持体の静電潜像形成時の主走査方向で分割し、分割されたそれぞれの領域の印字画素数をカウントする分割印字画素カウント手段と、当該分割印字画素カウント手段で前記分割された領域毎にカウントされた印字画素数が所定の印字画素数に達しないときに、少なくとも当該分割された領域でベタ画像を形成するベタ画像形成手段と、を備えた画像形成装置において、前記画像形成装置は、画像形成される記録媒体に対する片面印刷と両面印刷の通紙枚数比率を算出する両面印刷通紙枚数比率算出手段を備え、当該両面印刷通紙枚数比率算出手段で算出された両面印刷通紙枚数比率が所定の比率を超えたときに、前記ベタ画像形成手段は、少なくとも該当する前記分割された領域でベタ画像を形成するように制御されていることを特徴とする。

本発明によれば、前記ベタ画像形成手段は、前記像担持体に対して前記静電潜像を形成する要求が所定時間行われなかったときに、少なくとも前記該当する分割された領域でベタ画像を形成するように制御されていることによって、現像スリーブの軸方向の全ての領域の固着に対して対応可能でしかもトナー消費を抑制することが可能な画像形成装置を提供することができる。
また、本発明によれば、前記画像形成装置は、前記現像装置又は当該画像形成装置本体内の温度を検出する温度検出手段を備え、当該温度検出手段で検出された温度が所定温度を超えたときに、前記ベタ画像形成手段は、少なくとも該当する前記分割された領域でベタ画像を形成するように制御されていることによって、現像スリーブの軸方向の全ての領域の固着に対して対応可能でしかもトナー消費を抑制することが可能な画像形成装置を提供することができる。

また、本発明によれば、前記画像形成装置は、連続して画像形成する記録媒体の枚数をカウントする連続枚数カウント手段を備え、当該連続枚数カウント手段によるカウント枚数が所定枚数を超えたときに、前記ベタ画像形成手段は、少なくとも該当する前記分割された領域でベタ画像を形成するように制御されていることによって、現像スリーブの軸方向の全ての領域の固着に対して対応可能でしかもトナー消費を抑制することが可能な画像形成装置を提供することができる。
また、本発明によれば、前記画像形成装置は、画像形成される記録媒体に対する片面印刷と両面印刷の通紙枚数比率を算出する両面印刷通紙枚数比率算出手段を備え、当該両面印刷通紙枚数比率算出手段で算出された両面印刷通紙枚数比率が所定の比率を超えたときに、前記ベタ画像形成手段は、少なくとも該当する前記分割された領域でベタ画像を形成するように制御されていることによって、現像スリーブの軸方向の全ての領域の固着に対して対応可能でしかもトナー消費を抑制することが可能な画像形成装置を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による一実施形態の画像形成装置の主要部の概略構成を示す図である。図中符号１０は、像担持体であるドラム状の感光体である。図１から判るとおり、感光体１０の周りには、その横に設けるローラ状の帯電装置１１から感光体１０の矢印Ａ方向で示す回転方向に順に、下に現像装置１２、横に転写装置１３と記録媒体分離装置１４、上にクリーニング装置１５を備える。
そして、コピーを取るときは、公知のとおり、不図示のコンタクトガラス上に原稿をセットしてから、コピースイッチを押し、図示しない光学読取装置で原稿の画像を読み取ると同時に、感光体１０と転写装置１３間に紙シート、プラスチックシート等の記録媒体Ｓを送り込む。

一方、感光体１０は、所定の周速度で回転軸１０ａ上で矢印Ａ方向に回転し、その回転に伴い、クリーニングパッド１６で表面が清掃される帯電装置１１で表面を一様に帯電される。このように帯電された感光体１０の表面に、後述する光書込み装置１８からレーザ光Ｌを照射して感光体１０の回転軸１０ａに沿って走査（主走査方向）されて書き込みを行い、感光体１０上に、上記読み取った原稿画像の静電潜像を形成する。続いて、感光体１０上の静電潜像に対して現像装置１２からトナーを供給して前記静電潜像をトナー像化して逐次可視像化する。そして、この可視像化して形成されたトナー画像を、感光体１０と転写装置１３間に矢印Ｃ方向に搬送された記録媒体Ｓ上に転写装置１３で転写する。
転写後、記録媒体Ｓは、記録媒体分離装置１４で放電して、静電的に付着しているトナー像を感光体１０から分離し、不図示の定着装置へ搬送してそこで転写画像を加熱、加圧して定着し、不図示の排紙部へと排出する。記録媒体分離装置１４に代えて分離爪を設け、感光体１０上のトナー像を感光体１０から機械的に分離するようにしてもよい。

他方、画像転写後の感光体１０は、表面に残った残留トナーを、クリーニング装置１５に備えるクリーニングブレード１７で掻き落として表面を清掃した後、不図示の除電ランプで除電して表面電位を初期化する。このようにして一連の画像形成処理が繰り返される。
光書込み装置１８は、前述の光学読取装置で原稿の画像を読み込むことによって形成された画像データを受信する画像データ受信手段１９を備えている。そして、画像データ受信手段１９からの画像データに基づいて変調されたレーザ光を発光する光源、このようにして発光されたレーザ光を回転しながら反射するポリゴンミラー、ｆθレンズ等の光学系が組み込まれており、原稿情報に応じたレーザ光Ｌが感光体１０の表面に照射し、感光体１０の軸方向（主走査方向）に走査させて感光体１０の表面に形成するようになっている。
現像装置１２は、粒状のトナーと粒状の磁性キャリアからなる乾式の２成分現像剤を収容する現像ケーシング２１内に、トナーを感光体１０の表面に供給する現像ローラ２４と現像ローラ２４に現像剤を攪拌、混合しながら供給する攪拌パドル２３とを備えている。

現像ローラ２４は、円筒状に形成された現像スリーブ２４ａを有し、さらに、現像スリーブ２４ａの内部に所定の磁界を形成する磁石等からなる磁界発生手段２４ｂが固定されて取り付けられている。そして、現像スリーブ２４ａは、回転軸２４ｃで矢印Ｂ方向に回転され、攪拌パドル２３によって現像ローラ２４の近傍に搬送された現像剤を磁界発生手段２４ｂの磁界で磁気的に現像スリーブ２４ａ表面に保持する。このようにして、現像スリーブ２４ａ上に汲み上げられた現像剤は、ドクターブレード３４によって、堰きとめられ、ドクターブレード３４と現像スリーブ２４ａの表面で形成されたドクターギャップで所定厚みの現像剤層に規制されて感光体１０の表面に搬送される。さらに、感光体１０の表面の現像領域２６では、磁界発生手段２４ｂの磁界によって、現像スリーブ２４ａの表面に現像剤の穂立ちを生じさせ、現像剤中に含まれるトナーが現像ローラ２４から印加される現像バイアス電圧で電界力によって感光体１０の表面に形成された静電潜像に付着してトナー像を形成する。

さらに、本実施形態に係る画像形成装置においては、一定の印字枚数毎に（本実施形態では１０枚に一回）、基準濃度パッチ潜像がレーザ光３によって書き込まれ、パッチの現像バイアスが印加され、その現像バイアスで基準濃度トナー像が現像される。そして基準濃度トナー像の反射濃度を図示しない反射濃度センサ（Ｐセンサー）によって検知し、その反射濃度が一定範囲になるように図示しないトナーホッパー中のトナーが搬送手段上に補給されるため、２成分現像剤のトナー濃度は常に最適な比率に保たれるようになっている。
現像ローラ２４の現像スリーブ２４ａの表面に、前述のように、トナーや現像剤等が固着すると、バンディング画像を発生したり、感光体の表面を損傷させる等の不具合が発生する。本発明においては、このようなトナー等の固着が現像スリーブ２４ａの表面に発生したと考えられるときに、少なくとも現像スリーブ２４ａの固着発生部分に対応する感光体１０の表面に強制的にベタ画像を形成し、このベタ画像形成時に供給する現像スリーブ２４ａの軸方向の固着発生部分での感光体１０の表面へのトナー供給によって、固着を現像スリーブ２４ａ上から除去しようとするものである。

先ず、トナー等の固着の発生状況及び対応策について、図２〜図６に基づいて説明する。図２は、図１で示す画像形成装置を使用して矢印Ｃ方向に搬送されて印字された画像パターンを示す図、図３は、図２に示す画像パターンを１０枚印刷（画像形成）した時の感光体１０の軸方向位置（以下長手位置という）と当該長手位置における静電潜像の画素数の累計との関係を示すグラフである。図４は、図２で示す画像パターンを５０００枚印刷した際の現像スリーブ２４ａの軸方向位置（長手位置）における現像スリーブ表面のトナー濃度分布を示すグラフ、図５は、図２で示す画像パターンを５０００枚印刷した後、全面黒ベタ画像を印刷した際の感光体１０の長手位置に置ける感光体１０のトナー像の画像濃度分布を示すグラフ、図６は、図５に示す全面黒ベタ画像を印刷した際の現像スリーブ２４ａの長手位置における現像スリーブ表面のトナー濃度分布を示すグラフである。
今、記録媒体Ｓ上に、図２に示すように、記録媒体Ｓの搬送方向Ｃのほぼ全幅Ｄに亘って印刷された印字部Ｐ１及び搬送方向Ｃの略中央部のみに印刷された印字部Ｐ２を有する画像パターンが印刷されている。この画像パターンを１０枚連続して印刷した際の感光体上に形成される静電潜像の画素数の累計は、図３に示すように、前記画像パターンの印字部Ｐ１及びＰ２に相当する部分Ｇ１及びＧ２の部分のみが突出し、印字部分がない非印字部Ｐ０に相当する部分Ｇ０は０となる。

次に、図２の画像パターンを記録媒体に５０００枚連続して印刷した場合には、現像スリーブの表面のトナー濃度分布は、図４に示すように、画像パターンの印字部Ｐ１及びＰ２に相当する部分Ｔ１及びＴ２で感光体１０上にトナーが供給されてトナー固着量が少ないものの、非印字部Ｐ０に相当する部分Ｔ０では、トナー固着量が多いことが明らかである。このように、連続して同一画像パターンを印刷すると現像スリーブ２４ａ上の端部に限らず中央部でもトナー固着が多く発生する。
一方、図２の画像パターンを記録媒体Ｓに上記画像形成装置を使用して５０００枚連続して印刷したのち、全面黒ベタ印刷を行うと、図５に示すように、感光体のトナー画像濃度分布は、印字部Ｐ１及びＰ２に相当する部分Ｋ１及びＫ２では、非印字部Ｐ０に相当する部分Ｋ０に比較してトナー画像濃度が若干高くなるが、図６で示すように、現像スリーブ表面のトナー濃度分布は、図４で示す現像スリーブ表面のトナー濃度分布と比較すると明らかなように、非印字部Ｐ０に相当する部分Ｔ０のトナー濃度Ｘ１に対してＴ０に対応する部分でのトナー濃度がＸ２と低減し、Ｔ１及びＴ２のトナー濃度に漸近していることが明らかである。
これらのことから、静電潜像の画素数、言い換えると単位面積内の印字部面積の占有率（印字率）と現像スリーブへのトナー固着には相関があり、印字率の低いスリーブ位置のトナー固着が多いことが判明した。さらに、トナー固着が発生している現像スリーブを使用してベタ画像印刷を行うと印字率の低い非印字部におけるトナー固着が減少されることを見出した。

このような検討結果から、さらに検討を進め、画像形成装置において、光書込み装置１８に入力された画像パターン１０枚分の画像データを感光体１０の静電潜像形成時の主走査方向（長手方向）で分割し、分割されたそれぞれの領域の印字画素数をカウントする分割印字画素カウント手段と、当該分割印字画素カウント手段で前記分割された領域毎にカウントされた印字画素数が所定の印字画素数に達しないときに、少なくとも当該分割された領域でベタ画像を形成するベタ画像形成手段とを備えるようにしている。そして、このベタ画像形成手段は、後述する次の条件に達したときに、少なくとも該当する分割された領域でベタ画像を形成するように制御すれば、現像スリーブ上でのトナー固着が減少されることを究明し、発明を完成するに至った。

次に、トナー等の固着に対する本発明による実施形態に係る対応策について図７〜図１２に基づいて説明する。図７は、放置時間と現像スリーブの表面トナー濃度との関係を示すグラフ、図８は、本発明による第１実施形態のベタ画像形成手段を制御する制御装置のブロック図である。図９は、現像装置１２内の温度と現像スリーブの表面トナー濃度との関係を示すグラフ、図１０は、本発明による第２実施形態のベタ画像形成手段を制御する制御装置のブロック図である。図１１は、第３実施形態のベタ画像形成手段を制御する制御装置のブロック図、図１２は、第４実施形態のベタ画像形成手段を制御する制御装置のブロック図である。

先ず第１に、通紙（画像形成処理）直後の現像スリーブの表面トナー濃度より、次の日に測定した現像スリーブの表面トナー濃度が高くなっていることに着目した。即ち、画像形成処理が行われない放置時間と現像スリーブの表面トナー濃度の関係を見ると、図７の曲線１に示すように放置時間が長くなるほど、現像スリーブの表面トナー濃度が高くなっていることがわかる。これは画像形成装置内、または現像スリーブ２４ａの温度や現像装置１２内の温度が高い状態でスリーブにトナーが付着したまま放置する事によって、背景技術で説明した通り、トナーが熱的に軟化及び融解しやすくなり、固着しているものである。
このことから、印字（画像形成処理）後に一定時間印刷（画像形成）の要求が無く放置されてしまった場合を想定して、印字後１時間、３時間及び５時間放置後に感光体１０上にベタ画像を形成し、現像スリーブ２４ａ上に固着したトナーを減少させるようにした。その結果、図７の曲線２に示すように、何もしていない曲線１の場合 よりも現像スリーブの表面トナー濃度、つまり現像スリーブ２４ａへのトナー固着を抑えられることがわかった。印刷終了後に毎回、感光体１０上にベタ画像の形成を行なえば、現像スリーブへのトナー固着を抑えられる事は明確であるが、その場合、ユーザーにとって印字に関係ないトナーを使用してしまうためトナーの消費量が増加するという問題を招く。従って、現像スリーブへのトナー固着が最も発生しやすい条件でのみ行なう事で、余分なトナーを消費することなく効果を得る事が可能となる。

そのため、第１の実施形態に係る画像形成装置においては、図８に示すような制御装置を用いて、印字要求なしの時間を計測して、印字要求なしの時間が所定時間に達したときに、ベタ画像形成を感光体上に形成するようにしている。即ち、前述のように、光読取装置から出力された画像データを光書込み装置１８内の画像データ受信手段１９で受信したとき、画像データに基づいたレーザ光Ｌを感光体１０に対してその主走査方向（長手方向）に走査、照射すると共に、当該画像データを印字画素カウント手段２７に入力する。
印字画素カウント手段２７では、前記画像データから感光体１０の主走査方向の印字画素をカウントし、印字画素数を分割印字画素カウント手段２８に送給する。分割印字画素カウント手段２８では、感光体１０の主走査方向においてレーザ光の走査時間に基づいて、所定の時間間隔毎に分割し、この分割された印字区画毎に印字画素数を累積カウントする。そして、予め設定されているカウント数に達しないときに、ベタ画像を感光体１０上に形成することを要求する信号を制御手段２９に入力する。

制御手段２９では、画像データ受信手段１９からの信号に基づいて光書込み装置１８、感光体１０、帯電装置１１、現像装置等の画像形成手段３０の駆動を制御して画像形成処理を行う。また、制御手段２９では、分割印字画素カウント手段２８から送給されたベタ画像形成要求信号と、画像形成処理が行われているか否かを検知する印字状態検出手段３０からの画像形成処理が行われていない状態を検知する検知信号と、印字要求なしの時間を計測し、印字要求の時間が所定時間に到達したときに印字要求なし計測手段３２から出力する入力するベタ画像形成許可信号とによって、前記ベタ画像要求信号とベタ画像形成許可信号が入力されたときに画像処理が行われていない状態で際に、ベタ画像形成手段３３を作動させて、感光体１０の少なくとも該当する分割領域においてベタ画像を形成するようにしている。ベタ画像は、感光体１０の長手方向の全長に亘って形成することもできるが、印字画素数が少なくてトナー固着が発生している可能性が高い分割領域のみで行う方が余分なトナーの使用を軽減できるため好ましい。
このように、制御手段２９で、少なくとも印字画素数が少なくてトナー固着が発生している可能性が高い領域でベタ画像を形成して現像スリーブ２４ａ上に形成されたトナー固着を感光体１０の表面に転移付着させることによって現像スリーブ２４ａ上のトナー固着を低減させると共に、印字要求の時間が長く放置状態に置かれて、現像スリーブ２４ａ上にトナー固着が発生している可能が高い状態でのみベタ画像形成を行うので、余分なトナーを消費することを抑制することが可能となる。

また、現像スリーブ２４ａ上でのトナー固着は、前述のように、画像形成装置本体内、又は現像装置１２内の温度が高い場合に発生しやすい。上記のように現像装置１２内の温度が、トナー固着に関係していることからも、現像スリーブ２４ａの表面トナー濃度と現像装置内の温度の関係を図９に示した。図９中、曲線３は、後述する本発明による温度制御を行わない場合の関係曲線で、曲線４は、温度制御を行った場合の関係曲線を示している。この図から、印字後１時間放置した後の現像スリーブの表面トナー濃度は、現像装置内の温度が高いほど現像スリーブ２４ａへのトナー固着が進み、現像スリーブの表面トナー濃度が高くなることが明確になった。

ここで、現像装置１２内に温度センサ３４（図１参照）を取り付け、温度が３０℃以上になったら連続通紙など通紙中（画像形成処理中）であっても、通紙を中断し、記録媒体Ｓと次の記録媒体Ｓの間の画像形成をしていない状況の直後で感光体１０上にトナー像を形成する制御を行なった。その結果、図８の曲線４から明らかなように、現像スリーブ２４ａへのトナー固着が減り、現像スリーブの表面トナー濃度を低くする事が出来た。ここでも印刷終了後に毎回像担持体上にトナー像の形成を行なえば、現像スリーブへのトナー固着を抑えられる事は明確であるが、その場合ユーザーにとって印字に関係ないトナーを使用してしまうためトナーの消費量が悪くなるという問題を招く。よって、現像スリーブへのトナー固着が最も発生しやすい条件でのみ行なう事で、余分なトナーを消費することなく効果を得る事が可能となる。

このような温度制御は、図１０に示す制御装置を使用することによって適切に行うことが可能となる。図１０中、図８で示した構成と同一構成については、同一符号を付し、説明を省略する。本第２実施形態に係る制御装置においては、第１実施形態のものとは、印字要求なし計測手段３２に代えて温度センサ３４からの現像装置１２内の検出温度を制御手段２９に入力するようにしている。現像装置１２内の温度が所定温度、例えば、３０℃に達した場合に、印字状態検出手段３０からの検出信号が画像形成処理中であることを示した際に、制御手段２９は、画像形成中断手段３５を作動させて画像形成処理を中断する。その後、制御手段２９は、温度センサ３４からの検出温度に基づいてベタ画像形成手段３３を作動させて少なくとも印字画素数が少なくてトナー固着が発生している可能性が高い領域でベタ画像を形成して現像スリーブ２４ａ上に形成されたトナー固着の発生を抑制するようになっている。

このように、温度センサ３４からの現像装置１２内の検出温度が所定の温度を超えたとき、画像形成処理を中断して、ベタ画像を形成するようにしているので、不良画像が多数形成されることを予防し、無駄なトナーの使用を回避することが可能となる。
また、温度センサが備えられていない装置に対しては、連続通紙枚数が一定枚数以上に達したところで、通紙中であっても、通紙を中断し、記録媒体Ｓと次の記録媒体Ｓの間の画像形成をしていない状況の直後で像担持体上にトナー像を形成する制御を行なうようにしている。図１１は、連続通紙枚数を基準にして、ベタ画像を形成することによって現像スリーブ２４ａ上のトナー固着を抑制するように制御した制御装置を示している。

図１１中、図８で示した構成と同一構成については、同一符号を付し、説明を省略する。本発明による第３実施形態に係る制御装置においては、第２実施形態のものとは、温度センサ３４に代えて連続通紙枚数計測手段３６が備えられており、連続通紙枚数計測手段３６で連続通紙枚数が一定枚数以上に達したところで画像形成中段手段３５が作動して、通紙中であっても、通紙を中断し、記録媒体Ｓと次の記録媒体Ｓの間の画像形成をしていない状況の直後で像担持体上にトナー像を形成する制御を行なうようにしている。この場合も、前述の第２実施形態の場合と同様に、連続通紙枚数が一定枚数以上に達したところで画像形成処理を中断して、ベタ画像を形成するようにしているので、不良画像が多数形成されることを予防し、無駄なトナーの使用を回避することが可能となる。
さらに、両面印刷が多く行われると、現像装置１２又は画像形成装置内の温度が上昇し、現像スリーブ２４ａ上にトナー固着が起こり易くなる。本発明による第４の実施形態においては、このような両面印刷による現像スリーブ２４ａ上のトナー固着の発生を抑制するため、片面印刷と両面印刷での通紙の割合に着目し、この割合が所定の割合を超えた場合に、ベタ画像を形成するようにしている。図１２は、片面印刷通紙枚数に対する両面印刷通紙枚数の比（両面印刷通紙枚数／片面印刷通紙枚数）を基準にして、ベタ画像を形成することによって現像スリーブ２４ａ上のトナー固着を抑制するように制御した制御装置を示している。

図１２中、図８で示した構成と同一構成については、同一符号を付し、説明を省略する。本発明による第３実施形態に係る制御装置においては、第２実施形態のものとは、温度センサ３４に代えて両面印刷通紙枚数比率計測手段３７が備えられており、両面印刷通紙枚数比率計測手段３７で両面印刷通紙枚数比率が一定値以上に達したところで画像形成中段手段３５が作動して、通紙中であっても、通紙を中断し、記録媒体Ｓと次の記録媒体Ｓの間の画像形成をしていない状況の直後で感光体１０上にトナー像を形成する制御を行なうようにしている。この場合も、前述の第２実施形態の場合と同様に、両面印刷通紙枚数比率が一定値以上に達したところで画像形成処理を中断して、ベタ画像を形成するようにしているので、不良画像が多数形成されることを予防し、無駄なトナーの使用を回避することが可能となる。

なお、本第３実施形態における制御装置は、前述の第２実施形態における制御装置と併用することが可能である。例えば、両面印刷で連続通紙する場合には、片面印刷で連続通紙する場合よりも少ない枚数に設定してベタ画像を形成する必要がある。この場合に、片面印刷での連続通紙を考慮して第２実施形態の制御装置を用いて連続通紙枚数を設定すると、両面印刷で連続通紙すると設定された連続通紙枚数に達しない前に現像スリーブ上のトナー固着が増大してしまい異常画像が発生してしまう。このような事故の対策として、第３実施形態と第２実施形態の制御装置を併用し、両面印刷で連続通紙した際に第２実施形態で設定された連続通紙枚数に達しない前であっても第３実施形態で示す制御装置が作動するようにしてベタ画像形成を行わせることが可能となり、現像スリーブ上のトナー固着の増大を抑制することが可能となる。

本発明による一実施形態の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 図１で示す画像形成装置を使用して矢印Ｃ方向に搬送されて印字された画像パターンを示す平面図である。 図２に示す画像パターンを１０枚印刷（画像形成）した時の感光体１０の軸方向位置（以下長手位置という）と当該長手位置における静電潜像の画素数の累計との関係を示すグラフ図である。 図２で示す画像パターンを５０００枚印刷した際の現像スリーブ２４ａの軸方向位置（長手位置）における現像スリーブ表面のトナー濃度分布を示すグラフ図である。 図２で示す画像パターンを５０００枚印刷した後、全面黒ベタ画像を印刷した際の感光体１０の長手位置に置ける感光体１０のトナー像の画像濃度分布を示すグラフ図である。 図５に示す全面黒ベタ画像を印刷した際の現像スリーブ２４ａの長手位置における現像スリーブ表面のトナー濃度分布を示すグラフ図である。 放置時間と現像スリーブの表面トナー濃度との関係を示すグラフ図である。 本発明による第１実施形態のベタ画像形成手段を制御する制御装置のブロック図である。 現像装置１２内の温度と現像スリーブの表面トナー濃度との関係を示すグラフ図である。 本発明による第２実施形態のベタ画像形成手段を制御する制御装置のブロック図である。 第３実施形態のベタ画像形成手段を制御する制御装置のブロック図である。 第４実施形態のベタ画像形成手段を制御する制御装置のブロック図である。

符号の説明

１０ 感光体、１１ 帯電装置、１２ 現像装置、１３ 転写装置、１４ 記録媒体分離装置、１５ クリーニング装置、１８ 光書込み装置、１９ 画像データ受信手段、２１ 現像ケーシング、２４ 現像ローラ、２４ａ 現像スリーブ、２４ｂ 磁界発生手段、２４ｃ 回転軸、２５ ドクターブレード、２６ 現像領域、２７ 印字画素カウント手段、２８ 分割印字画素カウント手段、２９ 制御手段、３０ 印字状態検出手段、３１ 画像形成手段、３２ 印字要求なし時間計測手段、３３ ベタ画像形成手段、３４ 温度センサ、３５ 画像形成中段手段、３６ 連続通紙枚数計測手段、３７ 両面印刷通紙枚数比率計測手段

Claims (5)

1. 像担持体と、当該担持体の表面に光線を照射走査させて静電潜像を形成する光書込み装置と、前記像担持体の静電潜像に対してトナーを供給してトナー像を形成する現像装置とを有し、前記光書込み装置に入力された画像データを前記像担持体の静電潜像形成時の主走査方向で分割し、分割されたそれぞれの領域の印字画素数をカウントする分割印字画素カウント手段と、当該分割印字画素カウント手段で前記分割された領域毎にカウントされた印字画素数が所定の印字画素数に達しないときに、少なくとも当該分割された領域でベタ画像を形成するベタ画像形成手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記ベタ画像形成手段は、前記像担持体に対して前記静電潜像を形成する要求が所定時間行われなかったときに、少なくとも前記該当する分割された領域でベタ画像を形成するように制御されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体と、当該担持体の表面に光線を照射走査させて静電潜像を形成する光書込み装置と、前記像担持体の静電潜像に対してトナーを供給してトナー像を形成する現像装置とを有し、前記光書込み装置に入力された画像データを前記像担持体の静電潜像形成時の主走査方向で分割し、分割されたそれぞれの領域の印字画素数をカウントする分割印字画素カウント手段と、当該分割印字画素カウント手段で前記分割された領域毎にカウントされた印字画素数が所定の印字画素数に達しないときに、少なくとも当該分割された領域でベタ画像を形成するベタ画像形成手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、前記現像装置又は当該画像形成装置本体内の温度を検出する温度検出手段を備え、当該温度検出手段で検出された温度が所定温度を超えたときに、前記ベタ画像形成手段は、少なくとも該当する前記分割された領域でベタ画像を形成するように制御されていることを特徴とする画像形成装置。
3. 像担持体と、当該担持体の表面に光線を照射走査させて静電潜像を形成する光書込み装置と、前記像担持体の静電潜像に対してトナーを供給してトナー像を形成する現像装置とを有し、前記光書込み装置に入力された画像データを前記像担持体の静電潜像形成時の主走査方向で分割し、分割されたそれぞれの領域の印字画素数をカウントする分割印字画素カウント手段と、当該分割印字画素カウント手段で前記分割された領域毎にカウントされた印字画素数が所定の印字画素数に達しないときに、少なくとも当該分割された領域でベタ画像を形成するベタ画像形成手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、連続して画像形成する記録媒体の枚数をカウントする連続枚数カウント手段を備え、当該連続枚数カウント手段によるカウント枚数が所定枚数を超えたときに、前記ベタ画像形成手段は、少なくとも該当する前記分割された領域でベタ画像を形成するように制御されていることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３記載の画像形成装置において、
   前記連続枚数カウント手段は、連続して同一画像を形成する記録媒体の枚数をカウントするものであることを特徴とする画像形成装置。
5. 像担持体と、当該担持体の表面に光線を照射走査させて静電潜像を形成する光書込み装置と、前記像担持体の静電潜像に対してトナーを供給してトナー像を形成する現像装置とを有し、前記光書込み装置に入力された画像データを前記像担持体の静電潜像形成時の主走査方向で分割し、分割されたそれぞれの領域の印字画素数をカウントする分割印字画素カウント手段と、当該分割印字画素カウント手段で前記分割された領域毎にカウントされた印字画素数が所定の印字画素数に達しないときに、少なくとも当該分割された領域でベタ画像を形成するベタ画像形成手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、画像形成される記録媒体に対する片面印刷と両面印刷の通紙枚数比率を算出する両面印刷通紙枚数比率算出手段を備え、当該両面印刷通紙枚数比率算出手段で算出された両面印刷通紙枚数比率が所定の比率を超えたときに、前記ベタ画像形成手段は、少なくとも該当する前記分割された領域でベタ画像を形成するように制御されていることを特徴とする画像形成装置。

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