JP2010271598A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境条件による画像品質の低下を抑制する。
【解決手段】静電潜像を形成する像担持体と、前記像担持体に当接して前記静電潜像に現像剤を現像する現像剤担持体とを有する画像形成装置において、前記現像剤担持体の周囲の温度および湿度を計測する温度湿度計測手段と、前記現像剤担持体の前記像担持体への押圧力を変化させる押圧力切替手段と、前記温度湿度計測手段で計測した温度および湿度に応じて前記押圧力切替手段で前記押圧力を変化させる押圧力制御手段とを設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機などの画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置は、帯電装置により均一の帯電された感光体ドラムの表面を露光装置で露光して静電潜像を形成し、感光体ドラムに当接する現像装置の現像ローラにより静電潜像を現像して感光体ドラム上にトナー像を形成した後、そのトナー像を記録媒体に転写し、定着させるようにしている。一方、トナー像の転写後、感光体ドラム上に残留した転写残トナーをクリーニングブレードで除去するようにしている。

このような画像形成装置において、センサで検知した温度に基づいて感光体ドラムに現像ローラを当接離間させるタイミングを変更して感光体ドラム上の転写残トナーのクリーニング不良を防止するようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１５４５６２号公報（段落「００５６」〜段落「００６１」、図６）

しかしながら、上述した従来の技術においては、像担持体としての感光体ドラムと現像剤担持体としての現像ローラとのニップ量は一定であり、高温高湿環境では現像ローラが吸湿して電気的な抵抗が小さくなることによりトナーに帯電した電荷がリークし、低温低湿環境では現像ローラの電気的な抵抗が大きくなることによりトナーに帯電した電荷が逃げ難くなるため、現像ローラのトナー電位が不安定になり、温湿度等の環境条件によってはカブリ、汚れといった画像品質の低下が発生してしまうという問題がある。

本発明は、このような問題を解決することを課題とし、環境条件による画像品質の低下を抑制することを目的とする。

そのため、本発明は、静電潜像を形成する像担持体と、前記像担持体に当接して前記静電潜像に現像剤を現像する現像剤担持体とを有する画像形成装置において、前記現像剤担持体の周囲の温度および湿度を計測する温度湿度計測手段と、前記現像剤担持体の前記像担持体への押圧力を変化させる押圧力切替手段と、前記温度湿度計測手段で計測した温度および湿度に応じて前記押圧力切替手段で前記押圧力を変化させる押圧力制御手段とを設けたことを特徴とする。

このようにした本発明は、環境条件の変化による画像品質の低下を抑制することができるという効果が得られる。

第１の実施例における現像ローラ押圧力切替部の構成図 第１の実施例における画像形成装置の概略構成図 第１の実施例における画像形成装置のイメージドラムの構成図 第１の実施例における画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図 第１の実施例における現像ローラ押圧力切替部の構成図 第１の実施例における画像形成ユニットの平面図 第１の実施例における環境とトナー電位の関係を示すグラフ 第１の実施例におけるニップ量とトナー電位の関係を示すグラフ 第１の実施例におけるニップ量設定処理を示すフローチャート 第１の実施例におけるニップ量設定処理を示すフローチャート 第１の実施例におけるニップ量設定テーブルの説明図 第２の実施例における画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図 第２の実施例における印刷画像密度とトナー電位の関係を示すグラフ 第２の実施例におけるニップ量設定処理を示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明による画像形成装置の実施例を説明する。

図２は第１の実施例における画像形成装置の概略構成図である。本実施例では、画像形成装置を、電子写真方式を用いたカラープリンタとして説明する。

図２において、画像形成装置内には、複数のイメージドラム１が設けられ、本実施例では、ブラック、イエロー、マゼンダ、シアンの４色の現像剤としてのトナー毎に上流からイメージドラムＩＤ−Ｋ、ＩＤ−Ｙ、ＩＤ−Ｍ、ＩＤ−Ｃの順に略等間隔に配設されている。このイメージドラム１は、像担持体に画像を形成するものであり、各イメージドラム１は同一の構造を有している。なお、イメージドラム１の構成は後述する。

転写ベルトユニット２は、転写ローラ等の転写部材１０８、転写手段としての転写ベルト４、その転写ベルト４を駆動させるための搬送ローラ５ａおよび５ｂにより構成され、イメージドラム１に現像されたトナー像を記録媒体３上に転写する。

転写クリーニング装置６は、転写ベルト４上に付着したトナーを掻き落して清掃するものである。

また、給紙トレイ８には、記録媒体３が収容され、その記録媒体３はホッピングローラ９や搬送ローラ１０により給紙トレイ８から搬送されて転写ベルト４上を通過する。

さらに、ヒートローラおよびバックアップローラで構成された定着装置７で記録媒体３上に転写されたトナーを定着させた後、その記録媒体３は排出ローラ１１により画像形成装置から外部へ排出される。

図３は第１の実施例における画像形成装置のイメージドラムの構成図である。

図３において、イメージドラム１は、像担持体としての感光体ドラム１０１、帯電部材としての帯電ローラ１０２、露光装置１０３、現像部材または現像剤担持体としての現像ローラ１０４、供給部材としての供給ローラ１０５、トナー規制部材１０６、クリーニング装置１０７、転写部材１０８、帯電ローラ用電源２０１、現像ローラ用電源２０２、供給ローラ用電源２０３、および現像ローラ押圧力切替部４１０で構成されている。

この感光体ドラム１０１、帯電ローラ１０２、露光装置１０３、現像ローラ１０４、供給ローラ１０５、トナー規制部材１０６、およびクリーニング装置１０７を含めた部材を総称して画像形成ユニット１１０とする。

また、帯電ローラ用電源２０１、現像ローラ用電源２０２、および供給ローラ用電源２０３を含めた電源を総称して電源ユニット２０４とする。

感光体ドラム１０１は、有機系感光体であり、導電性支持体およびその表面の光導電層によって構成され、導電性支持体はアルミニウムの金属パイプであり、光導電層は電荷発生層および電荷輸送層を積層したものである。

帯電ローラ１０２は、金属シャフトおよび半導電性ゴム層によって構成され、感光体ドラム１０１と接触するように配置されている。この帯電ローラ１０２は、感光体ドラム１０１の表面を一様かつ均一に帯電させる。

露光装置１０３は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子、ＬＥＤ駆動素子、およびレンズアレイから構成され、ＬＥＤ素子が発した光を照射して帯電ローラ１０２で帯電させられた感光体ドラム１０１の表面を露光し、その表面に静電潜像を形成する。

現像ローラ１０４は、金属シャフトおよび半導電性ウレタンゴム材等によって構成され、感光体ドラム１０１と接触するように配置されている。この現像ローラ１０４はトナーを担持し、そのトナーで感光体ドラム１０１の表面に形成された静電潜像をトナー像として現像する。

供給ローラ１０５は、金属シャフトおよび発泡性のシリコンゴム材等によって構成され、現像ローラ１０４と接触するように配置されている。この供給ローラ１０５は、トナーを帯電させ現像ローラ１０４に供給する。

トナー規制部材１０６は、ステンレス等の板状部材で構成され、先端部が僅かに現像ローラ１０４に当接するように配置されている。このトナー規制部材１０６は、現像ローラ１０４の表面に接触して供給ローラ１０５から供給されたトナーを薄層化する。

クリーニング装置１０７は、ポリウレタンゴム等のゴム状弾性部材で構成され、感光体ドラム１０１の回転方向に対向する方向に向けて、感光体ドラム１０１の外周面に当接するように配置されている。このクリーニング装置１０７は、記録媒体３に転写されず、感光体ドラム１０１の表面に残留しているトナーを掻き落として清掃する。

転写部材１０８は、発泡性の弾性ゴム材で構成され、記録媒体３を搬送するための搬送路を挟んで感光体ドラム１０１に対向して配置されている。この転写部材１０８は、搬送された記録媒体３に感光体ドラム１０１の表面の現像トナーを転写する。

ここで、現像ローラ押圧力切替部４１０の構成を図１および図６に基づいて説明する。図６は第１の実施例における画像形成ユニットの平面図であり、現像ローラ押圧力切替部４１０は、現像ローラ１０４および供給ローラ１０５の両端部に設けられ、それぞれ同様の構造を有している。図１は、第１の実施例における現像ローラ押圧力切替部の構成図であり、現像ローラ１０４および供給ローラ１０５の両端部に設けられた現像ローラ押圧力切替部４１０の概略側面図である。

押圧力切替手段としての現像ローラ押圧力切替部４１０は、現像ローラ１０４、供給ローラ１０５、ユニット４０１、バネ４０２、リストアップバー４０３、ギア４０４および４０５で構成されている。

現像剤担持体支持部材としてのユニット４０１は現像ローラ１０４および供給ローラ１０５を回転可能に支持し、またユニット４０１にはリストアップバー４０３が固着されている。

リストアップバー４０３は、図中矢印ａ１、ｂ１が示す方向に摺動（移動）可能に構成され、弾性部材としてのバネ４０２の先端部に設けられた突起部４０６が当接して矢印ｂ１が示す方向に付勢され、ユニット４０１で支持された現像ローラ１０４を感光体ドラム１０１に押し付けている。

また、リストアップバー４０３は、ギア４０４に噛合するラックが形成され、そのギア４０４に噛合するギア４０５が図示しない駆動手段としての現像ローラ押圧力駆動部４１１により回転させられることにより図中矢印ａ１、ｂ１が示す方向に摺動するようになっている。

したがって、現像ローラ押圧力駆動部４１１により現像ローラ１０４の感光体ドラム１０１への押圧力を調整して現像ローラ１０４と感光体ドラムとのニップ量を調整、すなわち押圧力を強くしてニップ量を増加させ、一方押圧力を弱くしてニップ量を減少させることができるようになっている。

図３の説明に戻り、帯電ローラ用電源２０１はトナーと同極性のバイアス電圧を帯電ローラ１０２へ出力し、現像ローラ用電源２０２はトナーと同極性のバイアス電圧あるいは逆極性のバイアス電圧を現像ローラ１０４へ出力し、供給ローラ用電源２０３はトナーと同極性のバイアス電圧あるいは逆極性のバイアス電圧を供給ローラ１０５へ出力する。

次に、画像形成装置の制御系を図４の第１の実施例における画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図に基づき、図３を参照しながら説明する。

図４において、画像形成装置はプリンタ制御部３０１、インターフェイス部３０３、記憶部３０７、印刷制御部３０９、電圧制御部３１０、現像ローラ押圧力切替制御部３１１、温度湿度計測部３２０、タイマ部３３０、現像ローラ押圧力切替部４１０、および現像ローラ押圧力切替駆動部４１１で構成されている。

インターフェイス部３０３は、パーソナルコンピュータ等の上位装置３０２から印刷データとしての画像データを受信する。

印刷制御部３０９は、画像形成ユニット１１０の各ローラや露光装置１０３等を制御し、インターフェイス部３０３で受信した画像データに基づいて画像としてのトナー像を形成し、そのトナー像を記録媒体に転写する印刷動作を行う。

電圧制御部３１０は、帯電ローラ１０２、現像ローラ１０４、および供給ローラ１０５等の画像形成ユニット１１０に印加する電圧のＯＮ／ＯＦＦおよび電圧を制御する。

押圧力制御手段としての現像ローラ押圧力切替制御部３１１は、現像ローラ押圧力切替部４１０の動作を制御し、現像ローラ１０４の感光体ドラム１０１への押圧力を制御して現像ローラ１０４と感光体ドラムとのニップ量を制御する。なお、現像ローラ押圧力切替部４１０は、現像ローラ押圧力切替駆動部４１１により駆動される。

温度湿度計測部３２０は、画像形成ユニット１１０の周囲の温度および湿度をセンサ等により計測する温湿度計測手段であり、またタイマ部３３０は、経過時間を計測する計時手段である。

記憶部３０７は、メモリ等の記憶手段であり、温度湿度計測部３２０で計測した温湿度やタイマ部３３０で計測した時間、および閾値や各種設定値等を記憶するものである。

プリンタ制御部３０１は、制御手段および演算手段としての中央処理装置で構成され、記憶部３０７に記憶された制御プログラムに基づいてインターフェイス部３０３、記憶部３０７、印刷制御部３０９、電圧制御部３１０、現像ローラ押圧力切替制御部３１１、温度湿度計測部３２０、タイマ部３３０、現像ローラ押圧力切替部４１０、および現像ローラ押圧力切替駆動部４１１を含めた画像形成装置全体の動作を制御する。

上述した構成の作用について説明する。

まず、画像形成装置の印刷動作を図２、図３および図４に基づいて説明する。

感光体ドラム１０１は、帯電ローラ用電源２０１に接続された帯電ローラ１０２により、表面を一様に帯電させられる。上位装置３０２から受信した画像データは、プリンタ制御部３０１を介して露光装置１０３へ送られ、露光装置１０３は、その画像データの印刷パターンに応じて静電潜像を感光体ドラム１０１上に形成する。

供給ローラ用電源２０３に接続された供給ローラ１０５は、現像ローラ用電源２０２に接続された現像ローラ１０４と当接しており、周速比を一定に保ちながら互いに回転駆動することにより、トナーを現像ローラ１０４へ供給する。

現像ローラ１０４上のトナーは、現像ローラ１０４に当接している規制部材１０６との摩擦等により帯電される。また、現像ローラ１０４上のトナー層厚は、現像ローラ１０４への印加電圧、供給ローラ１０５への印加電圧、現像ローラ１０４に当接する規制部材１０６の押圧力等により決定される。

現像ローラ１０４は、感光体ドラム１０１に当接しており、電圧制御部３１０により制御された電源ユニット２０４で電圧を印加することにより、トナーを感光体ドラム１０１上に形成された静電潜像に付着させる。この後、感光体ドラム１０１上のトナーは、転写部材１０８との電界により記録媒体３上に転写され、記録媒体３上に転写されたトナーは、定着装置７により定着される。転写後に感光体ドラム１０１上に残留したトナーはクリーニング装置１０７により掻き取られる。

次に、温湿度を変化させた各環境において印刷動作を行った場合の現像ローラ上のトナー電位を図７の第１の実施例における環境とトナー電位の関係を示すグラフに基づいて説明する。

図７は、温度：２３℃、湿度：５０％とした環境ＮＮ、温度：２８℃、湿度：８０％とした環境ＨＨ、温度：１０℃、湿度：２０％とした環境ＬＬの各環境において、Ａ４判の記録媒体１頁あたりの印刷量が少ない印刷を連続で行った場合の現像ローラ１０４上のトナーの電位を示すグラフであり、トナーの帯電量の測定は、２Ｋ枚／日の印刷動作開始前およびその印刷動作終了時に行った。図７における横軸の「初期」は印刷動作開始前、「２Ｋ」は１日目の印刷動作終了時、「２Ｋ放置後」は印刷動作を終了した翌日、すなわち２日目の印刷動作開始前、「４Ｋ」は２日目の印刷動作終了時を表している。なお、印刷媒体の長手方向が画像形成装置の印刷媒体の搬送方向となるように印刷動作を行った。

図７に示すように現像ローラ上のトナー電位は、環境ＬＬ、環境ＮＮ、環境ＨＨの順で大きくなっている。これは、環境ＨＨのような高温高湿環境では現像ローラ、供給ローラが吸湿して電気的な抵抗が小さくなり、トナーに帯電した電荷がリークするためであり、反対に環境ＬＬのような低温低湿環境では現像ローラおよび供給ローラの電気的な抵抗が大きくなりトナーに帯電した電荷が逃げ難くなるためである。

このトナーの電位が高くなりすぎると電荷の大きいトナーが感光体ドラムに付着してしまい、いわゆる汚れとして印刷媒体に付着してしまう。一方、トナーの電位が低くなるとトナーの中に帯電が不十分なトナーや逆極性に帯電するトナーの割合が多くなり、このようなトナーが感光体ドラムに付着してしまい、いわゆるカブリとして印刷媒体に付着してしまう。この汚れやカブリは、どちらも画像品質を損なうものである。

本実施例では、現像ローラ１０４上のトナー電位を安定させることにより、汚れやカブリを防止し、画像品質を向上させるようにしている。

以下にその詳細を図１、図５および図６に基づいて説明する。

現像ローラ押圧力切替部４１０の突起部４０６には、バネ４０２から十分な加重がかけられ、その突起部４０６に当接するリストアップバー４０３により現像ローラ１０４を感光体ドラム１０１に押し付けている。また、リストアップバー４０３は突起部４０６を支持することにより、現像ローラ１０４の感光体ドラム１０１へのニップ量を一定に保っている。

図１に示す現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１の位置を設定Ａとすると設定Ａでの現像ローラ１０４の感光体ドラム１０１へのニップ量は０．０８ｍｍとしてある。

この設定Ａの状態から図示しない現像ローラ押圧力切替駆動部の駆動を得たギア４０５が図中矢印ｂで示す方向に回転すると、リストアップバー４０３は図中矢印ｂ１が示す方向へ摺動する。リストアップバー４０３には、勾配４０７が形成されており、突起部４０６が勾配４０７に当接している位置からリストアップバー４０３が矢印ｂ１で示す方向へ摺動してくとバネ４０２の加重により突起部４０６が自重で落下し、図５に示すように突起部４０６は平部４０８の位置でリストアップバー４０３に当接するようになる。このようにリストアップバー４０３が摺動することにより、ユニット４０１は図中矢印ｂ２が示す方向へ移動し、現像ローラ１０４の感光体ドラム１０１へのニップ量が増加する。

突起部４０６とリストアップバー４０３が平部４０８の位置で当接すると現像ローラ押圧力切替駆動部の駆動を停止する。このときの現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１の位置を設定Ｂとすると設定Ｂでの現像ローラ１０４の感光体ドラム１０１へのニップ量は０．１２ｍｍとしてある。なお、リストアップバー４０３を図中矢印ａ１が示す方向へ摺動すると設定Ａの位置に戻る。

図８は、現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量と現像ローラ１０４上のトナー電位の関係を表したグラフである。図８に示すようにニップ量とトナー電位には正の相関関係があり、ニップ量が大きくなると現像ローラ１０４上のトナーの電位が高くなる関係にある。

これは、ニップ量が大きくなると現像ローラ１０４上のトナーと感光体ドラム１０１の摩擦が大きくなり、現像ローラ１０４上のトナーの帯電量が増加するためである。

次に、プリンタ制御部が行うニップ量設定処理を図９の第１の実施例におけるニップ量設定処理を示すフローチャートの図中Ｓで表すステップしたがって図４を参照しながら説明する。

Ｓ１ａ：プリンタ制御部３０１は、電源投入後の初期設定として現像ローラ押圧力切替駆動部４１１により現像ローラ押圧力切替部４１０のリストアップバー４０３を摺動させて現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を設定Ｂになるようにする。この設定Ｂは、現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量が大きいため、現像ローラ１０４上のトナー電位を高くする。

Ｓ２ａ：プリンタ制御部３０１は、タイマ３３０をリセットする。

Ｓ３ａ：プリンタ制御部３０１は、タイマ３３０をスタートさせて時間の経過を計測する。

Ｓ４ａ：温度湿度計測部３２０は、画像形成ユニット１１０の周囲の温度および湿度を計測し、その計測値としての温度値および湿度値をプリンタ制御部３０１へ通知する。プリンタ制御部３０１は、通知された温度値および湿度値を記憶部３０７に記憶させる。

Ｓ５ａ：プリンタ制御部３０１は、現在のニップ量の設定が、設定Ａまたは設定Ｂであるかを判定し、設定Ａであると判定すると処理をＳ１０ａへ移行し、一方設定Ｂであると判定すると処理をＳ６ａへ移行する。本実施例では、まず設定Ｂになっているため処理をＳ６ａへ移行する。

Ｓ６ａ：プリンタ制御部３０１は、記憶部３０７に記憶された温度値と予め記憶部３０７に記憶されている閾値とを比較し、温度値がその閾値以上であると判定すると処理をＳ２ａへ移行し、その閾値未満であると判定すると処理をＳ７ａへ移行する。本実施例では、閾値を１５℃とする。

Ｓ７ａ：プリンタ制御部３０１は、記憶部３０７に記憶された湿度値と予め記憶部３０７に記憶されている閾値とを比較し、湿度値がその閾値を超えていると判定すると処理をＳ８ａへ移行し、その閾値未満であると判定すると処理をＳ２ａへ移行する。本実施例では、閾値を３０％とする。

Ｓ８ａ：プリンタ制御部３０１は、Ｓ３ａにおいてスタートさせたタイマ３３０の経過時間値と記憶部３０７に予め記憶された閾値とを比較し、経過時間値がその閾値に満たないと判定すると処理をＳ４ａへ移行し、その閾値を経過していると判定すると処理をＳ９ａへ移行する。本実施例では、閾値を３０分とする。

Ｓ９ａ：プリンタ制御部３０１は、現像ローラ押圧力切替駆動部４１１により現像ローラ押圧力切替部４１０のリストアップバー４０３を摺動させて現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を設定Ａになるようにし、処理をＳ２ａへ移行してＳ２ａ〜Ｓ５ａの処理を行う。

現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を設定Ａになるようにするのは画像形成ユニット１１０の周囲の温度湿度が現像ローラ１０４上のトナー電位が高くなる低温低湿環境であると判定したとき、現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を小さくし、現像ローラ１０４上のトナー電位の上昇を抑えるためである。

Ｓ１０ａ：一方、Ｓ５ａにおいて、現在のニップ量の設定が設定Ａであると判定するとプリンタ制御部３０１は、記憶部３０７に記憶された温度値を予め記憶部３０７に記憶されている閾値と比較し、温度値がその閾値未満であると判定すると処理をＳ２ａへ移行し、その閾値以上であると判定すると処理をＳ１１ａへ移行する。本実施例では、閾値を１５℃とする。

Ｓ１１ａ：プリンタ制御部３０１は、記憶部３０７に記憶された湿度値と予め記憶部３０７に記憶されている閾値とを比較し、湿度値がその閾値以上であると判定すると処理をＳ８ａへ移行し、その閾値未満であると判定すると処理をＳ２ａへ移行する。本実施例では、閾値を４０％とする。

なお、Ｓ７ａにおける閾値を３０％、Ｓ１１ａにおける閾値を４０％とすることにより、現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１間のニップ圧の切替タイミングにヒステリシスを持たせている。

Ｓ１２ａ：プリンタ制御部３０１は、Ｓ３ａにおいてスタートさせたタイマ３３０の経過時間値と記憶部３０７に予め記憶された閾値とを比較し、経過時間値がその閾値に満たないと判定すると処理をＳ４ａへ移行し、その閾値を経過していると判定すると処理をＳ１３ａへ移行する。本実施例では、閾値を３０分とする。

Ｓ１３ａ：プリンタ制御部３０１は、現像ローラ押圧力切替駆動部４１１により現像ローラ押圧力切替部４１０のリストアップバー４０３を摺動させて現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を設定Ｂになるようにし、処理をＳ２ａへ移行する。

現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を設定Ｂになるようにするのは画像形成ユニット１１０の周囲の温度湿度が現像ローラ１０４上のトナー電位が低くなる高温高湿環境であると判定したとき、現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を大きくし、現像ローラ１０４上のトナー電位の低下を抑えるためである。

プリンタ制御部３０１は、画像形成ユニット１１０の周囲の温度湿度によって現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を変更し、印刷制御部３０９により上位装置３０２から受信した印刷データに基づいて印刷動作を行う。

このように画像形成時、画像形成ユニット１１０の周囲の温度湿度に応じて現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を可変にすることにより、現像ローラ１０４上のトナー電位を安定させることができる。

次に、プリンタ制御部が行うニップ量設定処理の変形例を図１０の第１の実施例におけるニップ量設定処理を示すフローチャートの図中Ｓで表すステップしたがって図４を参照しながら説明する。

Ｓ１ｂ：プリンタ制御部３０１は、インターフェイス部３０３を介して上位装置３０２から印刷データを受信する。

Ｓ２ｂ、Ｓ３ｂ：温度湿度計測部３２０は、画像形成ユニット１１０の周囲の温度および湿度を計測し、その計測値としての温度値および湿度値をプリンタ制御部３０１へ通知する。プリンタ制御部３０１は、通知された温度値および湿度値を記憶部３０７に記憶させる。

Ｓ４ｂ：プリンタ制御部３０１は、温度湿度計測部３２０で計測された温度値および湿度値に基づいてニップ量設定テーブルを検索し、その温度値および湿度値に最適な現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量の設定（例えば、上述した設定Ａまたは設定Ｂ）を抽出する。

このニップ量設定テーブルは、例えば図１１に示すように、湿度が０％以上３０％未満のとき設定Ａ、湿度が３０％以上４０％未満かつ温度が１５℃未満のとき設定Ａ、湿度が３０％以上４０％未満かつ温度が１５℃以上のとき設定Ｂ、湿度が４０％以上１００％以下のとき設定Ｂとするデータテーブルである。例えば、温度が１２℃で湿度が２０％の場合、設定Ａが抽出される。

プリンタ制御部３０１は、抽出したニップ量の設定にしたがって、現像ローラ押圧力切替駆動部４１１により現像ローラ押圧力切替部４１０のリストアップバー４０３を摺動させて現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を設定Ａまたは設定Ｂになるようにする。

なお、抽出されたニップ量の設定が既に設定されている設定と同じ場合、その設定を維持し、抽出されたニップ量の設定が既に設定されている設定と異なる場合、抽出されたニップ量の設定に変更するものとする。

Ｓ５ｂ：プリンタ制御部３０１は、画像形成ユニット１１０の周囲の温度湿度に応じて現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を設定し、印刷制御部３０９により上位装置３０２から受信した印刷データに基づいて印刷動作を行う。

このように画像形成時、画像形成ユニット１１０の周囲の温度湿度によって現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を可変にすることにより、現像ローラ１０４上のトナー電位を安定させることができる。

以上説明したように、第１の実施例では、画像形成ユニットの周囲の温度湿度等の環境条件に応じて現像ローラと感光体ドラムとのニップ量を変化させることにより、現像ローラ上のトナー電位を安定させることができ、カブリ、汚れを防止して画像品質を向上させることができるという効果が得られる。

第２の実施例の画像形成装置は、画像形成ユニットの周囲の環境に加え、印刷した印刷画像密度に応じて現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を可変にする構成を有するものである。

画像形成装置の制御系を図１２の第２の実施例における画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図に基づき、図３を参照しながら説明する。

なお、図２に示す画像形成装置、図３に示す画像形成ユニット、図１、図５、および図６に示す現像ローラ押圧力切替部は、上述した第１の実施例と同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１２において、画像形成装置はプリンタ制御部３０１、インターフェイス部３０３、画像信号処理部３０４、ドットカウンタ３０５、印刷濃度演算部３０６、記憶部３０７、感光体ドラム回転数計測部３０８、印刷制御部３０９、電圧制御部３１０、現像ローラ押圧力切替制御部３１１、温度湿度計測部３２０、タイマ部３３０、現像ローラ押圧力切替部４１０、および現像ローラ押圧力切替駆動部４１１で構成されている。

インターフェイス部３０３は、パーソナルコンピュータ等の上位装置３０２から印刷データとしての画像データを受信する。

画像信号処理部３０４は、インターフェイス部３０３で受信した画像データを印刷イメージデータとしてのドットデータに変換する。

ドットカウンタ３０５は、画像信号処理部３０４で変換されたドットデータから印刷されるドット（画素）数を計数する。計数されたドット数は記憶部３０７に記憶される。

印刷画像密度算出手段としての印刷濃度演算部３０６は、記憶部３０７に記憶されたドット数を読出し、読み出したドット数から印刷画像密度を算出し、算出した印刷画像密度をプリンタ制御部３０１へ通知する。

ここで、印刷画像密度とは、印刷媒体の印刷領域に対する実際に印刷するドットの割合であり、Ｃｍ（ｉ）を感光体ドラムがＣｄ回転したときに実際に印刷で用いられたドットの数、すなわち露光装置により露光されたドット数、Ｃ０を感光体ドラム１回転当たりのドット数、すなわち露光の有無にかかわらず感光体ドラム１回転あたり印刷が可能なドット数（例えば、ベタ（ソリッド）画像の場合に用いられるドット数）、Ｃｄ×Ｃ０を感光体ドラムがＣｄ回転したときの印刷可能なドット数とすると、[Ｃｍ（ｉ）／（Ｃｄ×Ｃ０）]×１００％で算出される。

このように印刷画像密度は、所定の面積（例えば、印刷用紙１００枚分や感光体ドラム１００回転分の面積）で実際に画像形成されたドット数Ａと、所定の面積で画像形成可能な総ドット数Ｂから求められる密度（密度＝ドット数Ａ／ドット数Ｂ×１００％）である。

なお、感光体ドラム１回転当たりのドット数は、後述する記憶部３０７に予め記憶されているものとする。

印刷枚数計測手段としての感光体ドラム回転数計測部３０８は、感光体ドラム１０１の回転数を計測し、プリンタ制御部３０１へ通知する。プリンタ制御部３０１は、計測された感光体ドラム１０１の回転数に基づいて印刷媒体の印刷枚数を算出することができるようになっている。なお、計測された回転数は記憶部３０７に記憶される。

印刷制御部３０９は、画像形成ユニット１１０の各ローラや露光装置１０３等を制御し、インターフェイス部３０３で受信した画像データを画像信号処理部３０４が変換したドットデータに基づいて画像としてのトナー像を形成し、そのトナー像を記録媒体に転写する印刷動作を行う。

電圧制御部３１０は、帯電ローラ１０２、現像ローラ１０４、および供給ローラ１０５等の画像形成ユニット１１０に印加する電圧のＯＮ／ＯＦＦおよび電圧を制御する。

現像ローラ押圧力切替制御部３１１は、現像ローラ押圧力切替部４１０の動作を制御し、現像ローラ１０４の感光体ドラム１０１への押圧力を制御して現像ローラ１０４と感光体ドラムとのニップ量を制御する。なお、現像ローラ押圧力切替部４１０は、現像ローラ押圧力切替駆動部４１１により駆動される。

温度湿度計測部３２０は、画像形成ユニット１１０の周囲の温度および湿度をセンサ等により計測する温湿度計測手段であり、またタイマ部３３０は、経過時間を計測する計時手段である。

記憶部３０７は、メモリ等の記憶手段であり、温度湿度計測部３２０で計測した温湿度、タイマ部３３０で計測した時間、ドットカウンタ３０５で計数したドット数、感光体ドラム回転数計測部３０８で計測された感光体ドラム１０１の回転数、および閾値や各種設定値等を記憶するものである。

プリンタ制御部３０１は、制御手段および演算手段としての中央処理装置で構成され、記憶部３０７に記憶された制御プログラムに基づいてインターフェイス部３０３、画像信号処理部３０４、ドットカウンタ３０５、印刷濃度演算部３０６、記憶部３０７、感光体ドラム回転数計測部３０８、印刷制御部３０９、電圧制御部３１０、現像ローラ押圧力切替制御部３１１、温度湿度計測部３２０、タイマ部３３０、現像ローラ押圧力切替部４１０、および現像ローラ押圧力切替駆動部４１１を含めた画像形成装置全体の動作を制御する。

上述した構成の作用について説明する。なお、画像形成装置の動作は第１の実施例と同様なのでその説明を省略する。

次に、温湿度を変化させた各環境において、１ページ当たりの印刷量の少ない印刷動作を連続で行った場合の現像ローラ上のトナー電位について、図７の第１の実施例における環境とトナー電位の関係を示すグラフに基づいてさらに説明する。

印刷動作を行う環境によって現像ローラ上のトナー電位に違いがあることは第１の実施例で説明したが、さらに図７は、１ページ当たりの印刷量が少ない印刷、すなわちトナー消費の少ない印刷を連続で行った場合、２Ｋ枚／日の印刷動作を行った後の現像ローラ上のトナー電位は、印刷動作を行う前の現像ローラ上のトナー電位より上昇していることを示している。

図１３は第２の実施例における印刷画像密度とトナー電位の関係を示すグラフであり、低印刷画像密度、中印刷画像密度、高印刷画像密度で連続印刷した場合の印刷動作前と印刷動作後の現像ローラ上のトナー電位を示したグラフである。

ここで、印刷画像密度は、上述したように印刷媒体の印刷領域に対する実際に印刷するドットの割合であり、例えばＡ４判１枚の印刷媒体の印刷領域に全ドットを印刷した場合を１００％とし、低印刷画像密度は３％、中印刷画像密度は２０％、高印刷画像密度は６０％の割合であることを示している。

図１３において、トナー消費の少ない低印刷画像密度の印刷パターンでの連続印刷動作では現像ローラ上のトナー電位の上昇が大きく、トナー消費の多い高印刷画像密度の印刷パターンでの連続印刷動作では現像ローラ上のトナー電位の上昇が小さく、また中印刷画像密度の印刷パターンでの連続印刷動作では現像ローラ上のトナー電位の上昇は低印刷画像密度と高印刷画像密度の中間となっている。

これは、低印刷画像密度の印刷パターンでの連続印刷動作では、現像ローラに付着したトナーが消費されることなく、図３における現像ローラ１０４と、トナー供給ローラ１０５、トナー規制部材１０６および感光体ドラム１０１等の他の部材との摩擦によりトナーの帯電量が上昇するためである。

一方、高印刷画像密度の印刷パターンでの連続印刷動作では、現像ローラに付着したトナーが感光体ドラムに搬送されて消費され、現像ローラにはフレッシュなトナーが供給され付着することによりトナー帯電量の上昇は少なくなるためである。

第２の実施例では、印刷画像密度の変化による現像ローラ上のトナー電位の変化を抑え、安定した画像品質を維持するようにした。

次に、プリンタ制御部が行うニップ量設定処理を図１４の第２の実施例におけるニップ量設定処理を示すフローチャートの図中Ｓで表すステップしたがって図１２を参照しながら説明する。

Ｓ１ｃ：プリンタ制御部３０１は、電源投入後の初期設定として現像ローラ押圧力切替駆動部４１１により現像ローラ押圧力切替部４１０のリストアップバー４０３を摺動させて現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を設定Ｂになるようにする。この設定Ｂは、現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量が大きいため、現像ローラ１０４上のトナー電位を高くする。

Ｓ２ｃ：プリンタ制御部３０１は、パラメータＰを０に設定する。なお、パラメータＰは記憶部３０７に記憶される。

Ｓ３ｃ：プリンタ制御部３０１は、タイマ３３０をリセットする。

Ｓ４ｃ：プリンタ制御部３０１は、タイマ３３０をスタートさせて時間の経過を計測する。

Ｓ５ｃ：感光体ドラム回転数計測部３０８は、感光体ドラムの回転数を計測する。プリンタ制御部３０１は、計測された回転数を記憶部３０７に記憶させる。

Ｓ６ｃ：ドットカウンタ３０５は、画像信号処理部３０４で変換されたドットデータから印刷されるドット（画素）数を計数する。プリンタ制御部３０１は、計数された印刷ドット数を記憶部３０７に記憶させる。

Ｓ７ｃ：プリンタ制御部３０１は、Ｓ４ｃにおいてスタートさせたタイマ３３０の経過時間値と記憶部３０７に予め記憶された閾値とを比較し、経過時間値がその閾値に満たないと判定すると処理をＳ５ｃへ移行して感光体ドラムの回転数を計測および印刷ドット数の計数を継続し、その閾値を経過していると判定すると処理をＳ８ｃへ移行する。本実施例では、閾値を３０分とする。

Ｓ８ｃ：プリンタ制御部３０１は、記憶部３０７に記憶された感光体ドラムの回転数に基づいてＳ４ｃにおいてタイマ３３０をスタートさせた時点からの感光体ドラムの回転数の増加分を計算し、所定時間における感光体ドラムの回転数を算出する。

Ｓ９ｃ：プリンタ制御部３０１は、算出した感光体ドラムの回転数と記憶部３０７に予め記憶された印刷枚数閾値としてのドラム回転数既定値とを比較し、算出した感光体ドラムの回転数がドラム回転数既定値以上であると判定すると処理をＳ１０ｃへ移行し、ドラム回転数既定値未満であると判定すると処理をＳ１３ｃへ移行する。本実施例では、ドラム回転数既定値をＡ４判の印刷媒体１００ページ分に相当する感光体ドラムの回転数とする。

Ｓ１０ｃ：プリンタ制御部３０１は、記憶部３０７に記憶された印刷ドット数に基づいてＳ４ｃにおいてタイマ３３０をスタートさせた時点からの印刷ドット数の増加分を計算し、所定時間における感光体ドラムの回転数がドラム回転数既定値以上である場合の印刷ドット数を算出する。

Ｓ１１ｃ：プリンタ制御部３０１は、Ｓ８ｃにおいて算出した感光体ドラムの回転数とＳ１０ｃにおいて算出した印刷ドット数に基づいてＡ４判の印刷媒体１枚当たりの平均印刷画像密度を算出する。平均印刷画像密度は、例えばＡ４判の印刷媒体１枚の印刷領域に全ドットを印刷した場合を１００％と考え、比例計算で行う。

Ｓ１２ｃ：プリンタ制御部３０１は、算出した平均印刷画像密度と記憶部３０７に予め記憶された印刷画像密度閾値としての印刷画像密度既定値とを比較し、算出した平均印刷画像密度が印刷画像密度既定値以上であると判定すると処理をＳ１３ｃへ移行し、印刷画像密度既定値未満であると判定すると処理をＳ１４ｃへ移行する。

Ｓ１３ｃ：プリンタ制御部３０１は、パラメータＰから０．５を減算し、処理をＳ３ｃへ移行する。なお、パラメータＰは、０より小さい値を持たないため、減算前のパラメータＰの値が０であれば０のままとする。

Ｓ１４ｃ：一方、算出した平均印刷画像密度が印刷画像密度既定値未満であると判定するとプリンタ制御部３０１は、パラメータＰに１を加算する。

Ｓ１５ｃ：プリンタ制御部３０１は、加算したパラメータＰと記憶部３０７に予め記憶された閾値とを比較し、パラメータＰが閾値以上であると判定すると処理をＳ１６ｃへ移行し、閾値未満であると判定すると処理をＳ１７ｃへ移行する。本実施例では、閾値を２とする。

Ｓ１６ｃ：プリンタ制御部３０１は、現像ローラ押圧力切替駆動部４１１により現像ローラ押圧力切替部４１０のリストアップバー４０３を摺動させて現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を設定Ａになるようにし、処理をＳ３ｃへ移行して処理を継続する。

現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を設定Ａになるようにするのは、印刷画像密度が低く、かつ印刷枚数が多い印刷動作を行った場合、現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を小さくし、現像ローラ１０４上のトナー電位の上昇を抑えるためである。

Ｓ１７ｃ：プリンタ制御部３０１は、現像ローラ押圧力切替駆動部４１１により現像ローラ押圧力切替部４１０のリストアップバー４０３を摺動させて現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を設定Ｂになるようにし、処理をＳ３ｃへ移行して処理を継続する。

現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を設定Ｂになるようにするのは、所定の時間内において、印刷画像密度が高く、または印刷枚数が少ない状態が継続した場合、現像ローラ１０４上のトナー電位が低くなる状態と推定し、現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を大きくし、現像ローラ１０４上のトナー電位の低下を抑えるためである。

プリンタ制御部３０１は、所定時間内に行われた印刷動作の印刷画像密度および印刷枚数に応じて現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を変更し、印刷制御部３０９により上位装置３０２から受信した印刷データに基づいて印刷動作を行う。

このように画像形成時、所定時間内に行われた印刷動作の印刷画像密度および印刷枚数に応じて現像ローラ１０４と感光体ドラム１０１のニップ量を可変にすることにより、現像ローラ１０４上のトナー電位を安定させることができる。

以上説明したように、第２の実施例では、印刷枚数および印刷画像密度に応じて現像ローラと感光体ドラムとのニップ量を変化させることにより、現像ローラ上のトナー電位を安定させることができ、カブリ、汚れを防止して画像品質を向上させることができるという効果が得られる。

なお、第１の実施例および第２の実施例において、画像形成装置をプリンタとして説明したが、それの限られることなく、複合機やファクシミリ、複写装置等としてもよい。

１ イメージドラム
２ 転写ベルトユニット
３ 記録媒体
４ 転写ベルト
５、１０ 搬送ローラ
６ 転写クリーニング装置
７ 定着装置
８ 給紙トレイ
９ ホッピングローラ
１１ 排出ローラ
１０１ 感光体ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 露光装置
１０４ 現像部材（現像ローラ）
１０５ 供給部材（供給ローラ）
１０６ トナー規制部材
１０７ クリーニング装置
１０８ 転写部材
１１０ 画像形成ユニット
３０１ プリンタ制御部
３０４ 画像信号処理部
３０６ 印刷濃度演算部
３０７ 記憶部
３０８ 感光体ドラム回転数計測部
３１１ 現像ローラ押圧力切替制御部
３２０ 温度湿度計測部
４１０ 現像ローラ押圧力切替部
４１１ 現像ローラ押圧力切替駆動部

Claims (5)

1. 静電潜像を形成する像担持体と、前記像担持体に当接して前記静電潜像に現像剤を現像する現像剤担持体とを有する画像形成装置において、
   前記現像剤担持体の周囲の温度および湿度を計測する温度湿度計測手段と、
   前記現像剤担持体の前記像担持体への押圧力を変化させる押圧力切替手段と、
   前記温度湿度計測手段で計測した温度および湿度に応じて前記押圧力切替手段で前記押圧力を変化させる押圧力制御手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   前記押圧力制御手段は、前記温度湿度計測手段で計測した温度および湿度が予め記憶部に記憶されたそれぞれの閾値を超えた高温多湿を検知したとき前記押圧力を強くし、前記温度および前記湿度が予め記憶部に記憶されたそれぞれの閾値を超えない低温低湿を検知したとき前記押圧力を弱くすることを特徴とする画像形成装置。
3. 静電潜像を形成する像担持体と、前記像担持体に当接して前記静電潜像に現像剤を現像する現像剤担持体とを有する画像形成装置において、
   像担持体に現像された現像剤を転写した印刷媒体の枚数を計測する印刷枚数計測手段と、
   印刷媒体の印刷可能領域の総ドット数に対して現像剤で印刷する印刷ドット数の割合で表される印刷画像密度を、記憶部に予め記憶された前記総ドット数および計数した前記印刷ドット数から算出する印刷画像密度算出手段と、
   前記現像剤担持体の前記像担持体への押圧力を変化させる押圧力切替手段と、
   経過時間を計測する計時手段と、
   前記計時手段で計測された所定の時間内に、前記印刷枚数計測手段で計測した印刷枚数および前記印刷画像密度算出手段で算出された印刷画像密度に応じて前記押圧力切替手段で前記押圧力を変化させる押圧力制御手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３の画像形成装置において、
   前記押圧力制御手段は、前記印刷枚数計測手段で計測した印刷枚数が予め記憶部に記憶された印刷枚数閾値を超え、かつ前記印刷画像密度算出手段で算出された印刷画像密度が予め記憶部に記憶された印刷画像密度閾値未満であることを検知したとき前記押圧力を弱くし、前記印刷枚数が予め記憶部に記憶された印刷枚数閾値を超え、かつ前記印刷画像密度が予め記憶部に記憶された印刷画像密度閾値以上であることを検知したとき前記押圧力を強くすることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項の画像形成装置において、
   前記押圧力切替手段は、前記現像剤担持体を回転可能に支持しつつ移動可能な現像剤担持体支持部材と、前記現像剤担持体支持部材を移動させる駆動手段とからなり、
   前記駆動手段で前記現像剤担持体支持部材を移動させて前記現像剤担持体の前記像担持体への押圧力を変化させることを特徴とする画像形成装置。

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