以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態1
図2はこの発明の実施の形態1に係る画像形成装置としてのタンデム方式のフルカラープリンタを示すものである。なお、このタンデム方式のフルカラープリンタは、画像読取装置を備えており、フルカラーの複写機としても機能するように構成されているが、画像読取装置を備えていなくとも勿論良い。また、このフルカラープリンタは、単位時間あたりに画像形成可能な記録用紙の枚数である生産性が高く設定されており、例えば、A4サイズのLEF(Long Edge Feed)の記録用紙に毎分当たり100枚程度画像を形成することが可能となっている。ただし、本発明は、高速のタンデム方式の画像形成装置に限定されるものではないことは勿論である。
図2において、1は画像形成装置の本体を示すものであり、この画像形成装置本体1の上部の一端(図示例では、左端)には、原稿2の画像を読み取る画像読取装置4が配置されている。この画像読取装置4は、原稿押え部材3によって押圧された状態でプラテンガラス5上に置かれた原稿2を光源6によって照明し、原稿2からの反射光像をフルレートミラー7及びハーフレートミラー8、9及び結像レンズ10からなる縮小光学系を介してCCD等からなる画像読取素子11上に走査露光することにより、画像読取素子11によって原稿2の画像を予め定められたドット密度で読み取るように構成されている。
上記画像読取装置4によって読み取られた原稿2の画像は、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)(各8bit)の3色の画像データとして画像処理装置12に送られ、この画像処理装置12では、原稿2の画像データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色/移動編集等の予め定められた画像処理が施される。また、上記の如く画像処理装置12で予め定められた画像処理が施された画像データは、同じく画像処理装置12によってイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)(各8bit)の4色の画像データに変換される。なお、上記画像処理装置12に入力される画像データとしては、図示しない通信回線を介してパーソナルコンピュータ等から送られてくるものであっても勿論良い。
ところで、この実施の形態では、互いに色の異なるトナーを用いて画像を形成する複数の画像形成手段を備えるように構成されている。
すなわち、この実施の形態に係る画像形成装置本体1の内部には、図2に示すように、複数の画像形成手段として、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色に対応した画像形成部13Y、13M、13C、13Kが、水平方向に沿って一定の間隔をおいて並列的に配置されているとともに、これらの画像形成部13Y、13M、13C、13Kの上流側には、例えば、透明トナー(CT)を用いて画像を形成する特定色の画像形成部13CTが、他の画像形成部と等しい間隔をおいて配置されている。このように、透明トナーの画像形成部13CTを上流側に配置したのは、フルカラー等の画像に光沢を付与したりする場合に使用される透明トナーからなる画像が、記録媒体上においてフルカラー等の画像の表面に転写・定着されるようにするためである。また、透明トナーの画像形成部13CTを上流側に配置することにより、透明トナーの画像を形成しない場合には、下流側のイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各画像形成部13Y、13M、13C、13Kにおいて直ちに画像形成動作を開始することができ、透明トナーの画像形成部13CTを配置しても、生産性が低下することがなく望ましい。
なお、上記イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各画像形成部13Y、13M、13C、13Kと、透明トナーの画像形成部13CTとの配列順序は、図示のものに限定される訳ではなく、異なる順序で配列しても良い。また、透明トナーの画像形成部13CTに代わって、又は透明トナーの画像形成部13CTとともに濃度の異なるカラートナーなどの複数の特定色の画像形成部を併せて配置しても良い。さらに、1つ又は複数の特定色の画像形成部は、必要に応じて他の画像形成部と交換可能に画像形成装置本体に装着しても良い。
上記透明トナーとしては、例えば、他のイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各画像形成部13Y、13M、13C、13Kで使用されるトナーを構成する樹脂材料から着色剤としての顔料を除いたものが用いられる。また、上記画像処理装置12からは、透明トナーの画像形成部13CTに透明トナーに対応した画像データが出力される。この透明トナーに対応した画像データは、例えば、記録媒体の全面に予め定められた画像濃度で一様に透明トナー像を形成するものや、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像データが存在する領域にのみ、予め定められた画像濃度で一様に透明トナー像を形成するもの、あるいはイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像データが存在しない領域にのみ、予め定められた画像濃度で一様に透明トナー像を形成するものであっても良い。
これらの5つの画像形成部13CT 、13Y、13M 、13C、13Kは、図2に示すように、使用するトナーの種類を除いて、基本的にすべて同様に構成されており、大別して、矢印A方向に沿って予め定められた回転速度で駆動される像保持体としての感光体ドラム15と、この感光体ドラム15の表面を一様に帯電する一次帯電手段としてのスコロトロン16と、当該感光体ドラム15の表面に各色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段としての画像露光装置14と、感光体ドラム15上に形成された静電潜像を対応する色のトナーで現像する現像手段としての現像装置17と、クリーニング装置18とから構成されている。
上記画像露光装置14は、図2に示すように、半導体レーザ19を画像データに応じて変調し、この半導体レーザ19からレーザ光LBを画像データに応じて出射する。この半導体レーザ19から出射されたレーザ光LBは、反射ミラー20、21を介して回転多面鏡22によって偏向走査され、図示しないf−θレンズで走査角度に応じて焦点距離が調整された状態で、複数枚の反射ミラー23、24等を介して像保持体としての感光体ドラム15上に走査露光される。
上記画像処理装置12からは、透明トナー(CT)、イエロー(Y)、マゼンタ、シアン(C)、黒(K)の各色の画像形成部13CT 、13Y、13M 、13C、13Kの画像露光装置14CT 、14Y、14M 、14C、14Kに各色に対応した画像データが順次出力される。これらの画像露光装置14CT 、14Y、14M 、14C、14Kから画像データに応じて出射されるレーザ光LBは、対応する感光体ドラム15CT 、15Y、15M 、15C、15Kの表面に主走査方向に沿って走査露光されて静電潜像が形成される。上記各感光体ドラム15CT 、15Y、15M 、15C、15K上に形成された静電潜像は、現像装置17CT 、17Y、17M 、17C、17Kによって、それぞれ透明トナー(CT)、イエロー(Y)、マゼンタ、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像として現像される。
上記現像装置17CT 、17Y、17M 、17C、17Kとしては、図3に示すように、例えば、現像装置本体170の内部にトナーとキャリアとからなる二成分の現像剤171を収容した二成分方式の現像装置が用いられる。上記現像装置本体170の内部には、予め定められたタイミングでトナーカートリッジ175CT〜175K(図2参照)からトナーが補給される。また、上記現像装置本体170の内部に供給されたトナーは、2本の現像剤攪拌搬送用のオーガ172、173によって現像装置本体170内の現像剤171と攪拌されて摩擦帯電され、循環移動する間に現像ロール174へ供給されるとともに、当該現像ロール174の表面に形成された現像剤171の磁気ブラシとして感光体ドラム15の表面と対向する現像領域へと搬送され、感光体ドラム15の表面に形成された静電潜像の現像に供される。
上記各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kの感光体ドラム15CT、15Y、15M、15C、15K上に、順次形成された透明トナー(CT)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像は、図2に示すように、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kの下方に配置された中間転写体としての中間転写ベルト25上に、一次転写ロール26CT、26Y、26M、26C、26Kによって互いに重ね合わせた状態で一次転写される。
上記中間転写ベルト25は、駆動ロール27と、張力付与ロール28と、従動ロール29と、従動ロール30と、二次転写部の背面支持ロール31と、従動ロール32からなる複数のロール間に予め定められた張力で掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用の駆動モータによって回転駆動される駆動ロール27により、矢印B方向に沿って感光体ドラム15CT 、15Y、15M、15C、15Kの回転速度(周速)と略等しい予め定められた速度で循環移動するように駆動される。上記中間転写ベルト25としては、例えば、可撓性を有するポリイミドやポリアミドイミド等の合成樹脂フィルムを無端ベルト状に形成したものが用いられる。
上記中間転写ベルト25上に多重に転写された透明トナー(CT)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像は、背面支持ロール31に中間転写ベルト25を介して圧接する二次転写ロール33によって記録媒体としての記録用紙34上に一括して二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された記録用紙34は、二連の搬送ベルト35、36によって定着装置37へと搬送される。そして、上記各色のトナー像が転写された記録用紙34は、定着装置37の加熱ベルト38及び加圧ロール39によって熱及び圧力で定着処理を受け、片面プリントの場合には、そのまま画像形成装置本体1の外部に設けられた排出トレイ40上に排出される。
上記記録用紙34は、図2に示すように、例えば、複数の給紙トレイ41、42のうちの何れかから予め定められたサイズや材質のものが、給紙ロール43及び用紙搬送用のロール対44、45からなる用紙搬送経路46を介して、レジストロール47まで一旦搬送されて停止される。上記給紙トレイ41、42のうちの何れかから供給された記録用紙34は、所定のタイミングで回転駆動されるレジストロール47によって中間転写ベルト25の二次転写位置へと送り出される。
また、上記画像形成装置によって記録用紙34の両面に画像を形成する場合には、定着装置37によって片面に画像が定着された記録用紙34を、そのまま機外に排出せずに、図示しない切り替えゲートによって、記録用紙34の搬送経路を下方に切り替え、反転用の用紙搬送路48に一旦搬送する。そして、この反転用の用紙搬送路48に搬送された記録用紙34は、その搬送方向を反転した状態で、両面用の用紙搬送路49及び通常の用紙搬送経路46を介して、表裏が反転された状態で、再度、中間転写ベルト25の二次転写位置まで搬送され、裏面に画像が形成された後、定着装置37の加熱ベルト38及び加圧ロール39によって熱及び圧力で定着処理を受けて、画像形成装置本体1の外部に設けられた排出トレイ40上に排出される。
なお、複数枚の記録用紙34の両面に連続して画像を形成する場合には、1枚の記録用紙34毎に両面に画像を形成するのではなく、反転用の用紙搬送路48及び両面用の用紙搬送路49を利用して記録用紙34の搬送順序を制御するとともに、複数枚の記録用紙34の両面に画像を形成する順次を制御し、生産性が高い条件で画像を形成することが可能となっている。
上記トナー像の一次転写が終了した後の感光体ドラム16は、その表面がクリーニング装置18によって清掃される。また、トナー像の二次転写が終了した後の中間転写ベルト25は、その表面が駆動ロール27の近傍に配置されたベルトクリーニング装置50によって清掃される。
ところで、上記の如く構成される画像形成装置では、透明トナー(CT)、イエロー(Y)、マゼンタ、シアン(C)、黒(K)の各画像形成部13CT 、13Y、13M 、13C、13Kのうち、少なくともいずれか1つの画像形成部13CT 、13Y、13M 、13C、13Kにおいて、画像密度の低い画像が形成される頻度が高いと、該当する画像形成部13の現像装置17内のトナーが殆ど消費されずに現像装置本体170内部に滞留する時間が長くなり、トナーが過剰に摩擦帯電されて劣化してしまい、感光体ドラム15の表面に形成された静電潜像を現像するのに寄与するトナーの量が減少し、画像濃度が低下するなど画質低下の原因となる。
そこで、この実施の形態に係る画像形成装置では、像保持体上の静電潜像を現像手段によって現像剤を用いて可視像化することにより画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって過去に画像が形成された予め定められた数にわたる画像の平均画像密度を検出する平均画像密度検出手段と、前記現像手段の現像剤を強制的に消費する強制消費動作を予め定められた画像数で決定される動作間隔毎に実行する強制消費手段と、前記平均画像密度検出手段によって検出された平均画像密度に応じて、前記強制消費手段によって強制消費動作を実行する動作間隔を変更する動作間隔変更手段と、を備えるように構成されている。
図4はこの実施の形態に係る画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
図4において、100は画像形成装置の画像形成動作を制御するCPUやMCU等からなる制御手段としての制御回路を示すものであり、この制御回路100は、例えば、ROM101に記憶されたプログラムに従って、NVRAM(不揮発性メモリ)102に記憶された制御データに基づき、透明トナー(CT)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kにおける各色のトナー像の画像形成条件を制御する制御手段としての機能を兼ね備えている。
また、13CT、13Y、13M、13C、13Kは、上述した透明トナー(CT)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各画像形成部をそれぞれ示している。
上記制御回路100は、図5(a)に示すように、透明トナー(CT)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって画像が形成された画像601、602、・・・の数をそれぞれ累積的に検出する累積画像数検出手段としての機能をも備えている。
制御回路100では、図5(a)に示すように、直前に形成された画像をN枚目の画像60Nとすると、1枚目前の画像が60N-1、・・・62枚目前の画像が60N-62、63枚目前の画像が60N-63、64枚目前の画像が60N-64となる。
上記画像形成装置では、図2に示すように、記録用紙34を給紙トレイ41や給紙トレイ42から給紙することにより、任意のサイズの記録用紙34に対して画像を形成することが可能となっているが、この実施の形態では、図5(b)に示すように、A4サイズの記録用紙34を相対的に長さが長く設定された一辺34aを先頭にして給紙(LEF:Long Edge Feed)するように設定された画像領域を基準となる画像パネル61として画像の数を計数するように構成されている。即ち、1つの画像パネル61が1つの画像60に対応している。ここでは簡略化のため、A4サイズ(LEF)の記録用紙以下のサイズの記録用紙34は、すべて画像パネル61の数を「1」として計数し、A4サイズ(LEF)の記録用紙よりも大きく最大サイズであるA3サイズまでの記録用紙34は、すべて画像パネル61の数を「2」として計数することとする。なお、これに限らず、画像の数は、A4サイズ(LEF)の記録用紙34を画像パネル「1」とし、他のサイズの記録用紙34は、その面積のA4サイズ(LEF)の記録用紙34に対する比に応じた係数を乗算して計数するように構成しても勿論良い。
また、上記制御回路100は、透明トナー(CT)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kにおいて、過去に形成された複数の画像にわたる平均画像密度を画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13K毎に検出する平均画像密度検出手段としても機能するように構成されている。ここで、上記平均画像密度は、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kの現像装置17CT、17Y、17M、17C、17Kにおけるトナーの劣化度合いを評価するパラメータとして用いられる。
更に説明すると、上記平均画像密度は、例えば、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって過去に予め定められた数にわたって画像が形成された画像パネルの累積的な画像面積率を、当該過去に予め定められた数(例えば、64)にわたって形成された画像の数によって除算した値として与えられる。
上記制御回路100は、図2に示すように、画像処理装置12から透明トナー(CT)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kに出力される画像データに基づいて、当該各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kの画像露光装置14によって形成される画像の総画素数を、画像データのピクセル(画素)数を累積的に計数し、1つの画像パネル61当たりの総画素数で除算することによって画像面積率を求める。例えば、1つの画像パネル61当たりのすべての画素に画像が形成される場合には、画像面積率は1(100%)となる。上記画像露光装置14では、図6に示すように、画像処理装置12から出力される画像データに基づいて、当該画像データの解像度に応じて1ドット毎に画像露光が施されるため、制御回路100は、画像処理装置12から出力される画像データのピクセル(画素)数を累積的に計数することで、1つの画像パネル61当たりの画像が占める面積の割合である画像面積率(Area Coverage Rate)が求められる。なお、画像面積率の代わりに累積的な画素数をそのまま用いても良い。
制御回路100は、図5に示すように、1枚目の画像60の画像面積率をAC1、2枚目の画像60の画像面積率をAC2、・・・N枚目の画像60の画像面積率をACNとすると、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって過去に形成された画像のうち、例えば、直前に予め定められた数(例えば、64個)にわたって画像60が形成された画像パネル61の累積的な画像面積率ΣAC=ACN、ACN-1、・・・ACN-63を計数する。
一方、制御回路100は、図5に示すように、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって過去に形成された画像の数を累積的に計数して、予め定められた数(例えば、64個)の画像数を求める。
そして、制御回路100は、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって過去に予め定められた数にわたって画像60が形成された画像パネル61の累積的な画像面積率ΣACを、当該過去に画像が形成された予め定められた数である「64」で除算した値として、平均画像密度ACAVE=ΣAC/64を演算することにより求める。
なお、上記平均画像密度は、上述したように、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kの現像装置17CT、17Y、17M、17C、17Kにおけるトナーの劣化度合いを評価するパラメータとして用いられる。そのため、平均画像密度を求める際に、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって過去に予め定められた数にわたって画像60が形成された画像パネル61の累積的な画像面積率ΣACを、当該過去に画像が形成された予め定められた数である「64」で除算した値を用いても良いが、その代りに、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって過去に予め定められた数にわたって画像60が形成された画像パネル61の累積的な画像面積率ΣACを、過去に予め定められた数にわたる画像60を現像するのに必要とした現像装置17の累積駆動時間で除算して求めるように構成しても良い。
この場合、制御回路100は、図7に示すように、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって過去に予め定められた数(例えば、64個)の画像を現像するのに必要とする現像装置17の駆動時間ΣT=TN、TN-1、・・・TN-63を累積的に計数することによって、過去に予め定められた数にわたる画像60を現像するのに必要とした現像装置17の累積駆動時間が求められる。
また、上記制御回路100では、図5(a)に示すように、平均画像密度ACAVEとして、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって直前に(最新の)画像が形成されたN枚目の画像パネル61を基準として、常に、予め定められた数だけ過去に遡った画像の画像面積率ACを平均した所謂移動平均をとった移動平均画像面積率を求めている。
その際、上記制御回路100では、図5(a)に示すように、予め定められた数の画像パネル61のみからなる平均画像密度ACAVEと、画像パネル61と後述するトナーバンド用パネルを含む予め定められた数のパネルからなる平均画像密度ACAVEの双方を求めるように構成されている。
さらに、上記制御回路100は、画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kで形成された画像の数が、予め定められた画像数で決定される動作間隔に達したときに、当該動作間隔に達した画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって実行中の画像形成動作を中断して現像装置17の現像剤を強制的に消費する強制消費手段としても機能する。実際、上記画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kで形成される画像の数は、個々の画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13K毎に異なるが、いずれか1つの画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kでも、当該画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kで形成された画像の数が、予め定められた画像数で決定される動作間隔に達したときに、当該条件を満たしたと判断される。
また、いずれか1つの画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kでも、当該画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kで形成された画像の数が、予め定められた画像数で決定される動作間隔に達したときに、他の画像形成部も同時に動作間隔に達したとみなして、現像装置17の現像剤を強制的に消費する強制消費動作を実行するように構成しても良い。
この現像剤の強制的な消費動作は、図8に示すように、条件を満たした画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって、予め定められた画像濃度(例えば、50〜60%程度)で、中間転写ベルト25の移動方向に沿って予め定められた長さLにわたりイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)、透明トナー(CT)及び予備(#)の各色の帯状のトナー像62Y、62M、62C、62K、62CT、62#(以下、「トナーバンド」という。)を形成し、当該トナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#を中間転写ベルト25上に転写することによって行われる。上記トナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#の形成動作は、基本的に通常の画像形成動作と同様の条件で実行されるが、トナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#を形成可能なものであれば、通常の画像形成動作と異なる条件で実行しても勿論よい。なお、中間転写ベルト25上に転写されたトナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#は、記録用紙34を通紙しない状態で形成され、中間転写ベルト25のクリーニング装置50によって除去される。
上記トナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#は、図5(b) に示すように、画像パネル61に相当して設定されたトナーバンド用のパネル63に、その現像装置17の長手方向における全幅において、感光体ドラム15の回転方向に沿って予め定められた長さLのトナー像を、予め定められた画像濃度(例えば、50〜60%)で形成するものである。なお、トナー像の長さLは、適宜設定できるように可変にしても良い。
また、いずれか1つの画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kでもトナーバンドの形成条件を満たさなかった場合には、空いたトナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#の領域に他の色のトナーバンドを形成しても良い。
更に説明すると、上記トナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#は、図8に示すように、例えば、トナーバンド用パネル63の進行方向に沿って先頭部からイエロー、マゼンタ、シアン、黒、透明トナー、予備の順で形成される。なお、上記トナーバンド用パネル63の先端には、画像濃度や画像位置を検出するためのパッチを形成するパッチ領域64が設けられている。トナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#は、パッチ領域64の下流側に一次転写ロール26に印加する電圧を切り替えるのに要する間隙65を開けて形成される。
上記トナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#は、例えば、画像濃度が50%か60%程度に設定されるが、これに限定されるものではなく、他の濃度で形成しても良いことは勿論である。
さらに、上記トナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#は、当該トナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#を含めて算出された平均画像密度ACが予め定められた画像密度閾値(例えば、4%)に達するまで行なわれる。即ち、上記トナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#は、1つのトナーバンド用パネル63ですべての色の現像装置17において予め定められた閾値に平均画像密度が達した場合、トナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#の形成が終了するが、1つのトナーバンド用パネル63では、すべての色の現像装置17において予め定められた閾値に平均画像密度が達しない場合は、図1に示すように、すべての色の現像装置17において予め定められた閾値に平均画像密度が達するまで、新たなトナーバンド用パネル63が連続して設定されてトナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#の形成動作が繰り返される。
また、予め定められた閾値に平均画像密度が達した現像装置17は、その時点で停止される。
さらに、上記制御回路100は、平均画像密度検出手段によって検出された平均画像密度に応じて、強制消費手段によって強制消費動作を実行する動作間隔を変更する動作間隔変更手段としても機能するように構成されている。
制御回路100は、図1に示すように、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって形成された累積的な画像数が、予め定められた画像数で決定される動作間隔に達すると、実行中の画像形成動作を中断して、トナーバンドトナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#を形成することによりトナーを強制的に消費する強制消費動作を実行する。
その際、制御回路100は、常時、平均画像密度検出手段によって検出された平均画像密度ACをモニターしており、当該平均画像密度ACの値に応じてトナーバンド形成動作を実行する予め定められた画像数で決定される動作間隔を変更する。
さらに説明すると、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kでは、形成される画像の平均画像密度が相対的に高く、各現像装置17CT 、17Y、17M 、17C、17K内の現像剤171が相対的に多く消費される場合には、図3に示すように、トナーが比較的劣化し難いため、トナーバンドを形成する間隔を予め定められた固定値に設定すると、不必要にトナーバンドの形成動作が実行されてしまい、生産性が低下し易い。
一方、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kでは、形成される画像の平均画像密度が相対的に低く、各現像装置17CT 、17Y、17M 、17C、17K内の現像剤171がほとんど消費されない場合には、図3に示すように、トナーが劣化し易いため、トナーバンドを形成する間隔を予め定められた固定値に設定すると、画質劣化が発生しやすい。
そこで、この実施の形態では、平均画像密度検出手段によって検出された平均画像密度に応じて、トナーバンド形成動作を実行する動作間隔を制御回路100によって変更するように構成されている。
本発明者は、平均画像密度検出手段によって検出された平均画像密度に応じて、どの程度の動作間隔でトナーバンドの形成動作を実行すれば、生産性の低下を抑えつつ、画質を維持することができるかを明らかにするため、次のようなシミュレーションを行った。
図2に示すように構成される画像形成装置において、原稿となる画像の画像面積率が0.1%、1%、2%、3%と異なる複数(4種類)のテスト画像を用意し、これらのテスト画像を透明トナー(CT)、イエロー(Y)、マゼンタ、シアン(C)、黒(K)の各画像形成部13CT 、13Y、13M 、13C、13Kにおいて連続して形成するとともに、トナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#の形成間隔を30パネル、60パネル、120パネル、180パネル、420パネルと変化させ、トナーバンドを含む実効的な平均画像密度がどのように変化するかを確認するシミュレーションを行った。
なお、上記トナーバンドの形成動作は、予め定められた30パネル、60パネル、120パネル、180パネル、420パネルの各トナーバンドの形成間隔に達する毎に、当該トナーバンドを含む実効的な平均画像密度が4%に達する条件で実施した。
図9〜図12は上記シミュレーションの結果をそれぞれ示すグラフである。なお、図9は、原稿となる画像の画像面積率が0.1%の場合、図10は、原稿となる画像の画像面積率が1%の場合、図11は、原稿となる画像の画像面積率が2%の場合、図12は、原稿となる画像の画像面積率が3%の場合をそれぞれ示している。
図9から明らかなように、原稿となる画像の画像面積率が0.1%と極端に低い画像の場合には、トナーバンド62Y、62M、62C、62K、62CT、62#の形成間隔が30パネルと60パネルであると、トナーバンドを含む実効的な平均画像密度を3%、3%と良好に維持することができるものの、トナーバンドの形成間隔が120パネルであると、トナーバンドを含む実効的な平均画像密度が2.2%、1.8%と大幅に低下し、画質の低下が発生すると考えられる。
これに対して、原稿となる画像の画像面積率が1%と比較的低い画像の場合には、図10及び図13から明らかなように、トナーバンドの形成間隔が30パネルと60パネルであると、トナーバンドを含む実効的な平均画像密度を3.9%、3.3%と良好に維持することができ、トナーバンドの形成間隔が120パネルであっても、トナーバンドを含む実効的な平均画像密度が5%に達するまでトナーバンドを形成する条件であれば、図13のパネル作成AC閾値5%の欄から明らかなように、トナーバンドを含む実効的な平均画像密度を2.8%と比較的良好に維持することができることがわかる。
しかし、原稿となる画像の画像面積率が1%と比較的低い画像の場合には、図10及び図13から明らかなように、トナーバンドの形成間隔が180パネルであると、トナーバンドを含む実効的な平均画像密度が2.2%、1.9%と低下し、画質の低下が発生すると考えられる。
同様に、原稿となる画像の画像面積率が2%及び3%と比較的高い画像の場合には、図11〜図12及び図13から明らかなように、トナーバンドの形成間隔が180パネルと420パネルであっても、トナーバンドを含む実効的な平均画像密度を2.9%、2.7%、3.3%、3.1%と比較的良好に維持することができることがわかる。
上記の結果を踏まえ、この実施の形態では、図14に示すように、平均画像密度検出手段によって検出された平均画像密度が1%以下の場合には、トナーバンドを60パネル毎の動作間隔で形成し、平均画像密度検出手段によって検出された平均画像密度が1%を越えて2%以下の場合には、トナーバンドを120パネル毎、平均画像密度が2%を越えて3%以下の場合には、トナーバンドを240パネル毎、平均画像密度が3%を越えて4%以下の場合には、トナーバンドを480パネル毎に、それぞれトーバンドを形成するように設定されている。
以上の構成において、この実施の形態に係る画像形成装置では、次のようにして、現像剤の強制的な消費動作が頻繁に実行されることに伴う生産性の低下を軽減しつつ画質を良好に維持することが可能となっている。
すなわち、上記画像形成装置では、図2に示すように、例えば、画像処理装置12に入力された原稿2の画像データに基づいて、透明トナー(CT)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kにおいて各色のトナー像が形成され、これらの各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kで形成された透明トナー(CT)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像は、中間転写ベルト25上に多重に転写された後、当該中間転写ベルト25上から記録用紙34に一括して二次転写される。
そして、上記画像形成装置では、図2に示すように、透明トナー(CT)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)等の画像データに応じた色のトナー像が転写された記録用紙34が、定着装置37によって定着処理を受けて、画像形成装置本体1の外部に設けられた排出トレイ40上に排出される。
その際、上記画像形成装置では、図2に示すように、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kにおいて作像動作が実行されると、制御回路100では、図1及び図15に示すように、前回のトナーバンド作成後から各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kにおいて画像が形成された画像パネル61の数を累積的に計数することにより、画像パネルの積算値(E)が算出される(ステップ101)。
次に、制御回路100では、図15に示すように、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって形成された原稿の画像にトナーバンドを含めて過去の64パネル分の平均画像密度(A)が算出されるとともに(ステップ102)、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって形成された原稿の画像のみのトナーバンドを含まない過去の64パネル分の平均画像密度(B)が算出される(ステップ103)。
また、制御回路100では、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって形成された原稿の画像のみのトナーバンドを含まない過去の64パネル分の平均画像密度(B)が算出されると、NVRAN102に記憶された図14に示すようなテーブルを参照して、トナーバンドの形成間隔であるトナーバンド作成インターバル(C)が決定される(ステップ104)。
さらに、制御回路100では、図15に示すように、原稿2の画像にトナーバンド62を含めた過去の64パネル分の平均画像密度(A)と画像密度閾値(D)とが比較され、原稿の画像にトナーバンドを含めた過去の64パネル分の平均画像密度(A)が画像密度閾値(D)未満となっているか否かが判別されて(ステップ105)、原稿の画像にトナーバンドを含めた過去の64パネル分の平均画像密度(A)が画像密度閾値(D)未満でない場合には、ステップ101に戻る。
一方、制御回路100では、図15に示すように、原稿2の画像にトナーバンド62を含めた過去の64パネル分の平均画像密度(A)が画像密度閾値(D)未満であると判別されると、画像パネルの積算値(E)がステップ104で決定されたトナーバンド62の形成間隔であるトナーバンド作成インターバル(C)と比較され、画像パネル61の積算値(E)がトナーバンドの形成間隔であるトナーバンド作成インターバル(C)以上に達したか否かが判別される(ステップ106)。そして、制御回路100では、画像パネルの積算値(E)がトナーバンド作成インターバル(C)以上に達していない場合には、ステップ101に戻る。
これに対して、制御回路100では、図15に示すように、画像パネル61の積算値(E)がトナーバンド作成インターバル(C)以上に達していると判別すると、各画像形成部13CT、13Y、13M、13C、13Kによって実行中の画像形成動作を中断して、トナーバンド62を含む過去の64パネル分の平均画像密度(B)が予め定められた値に達するまでトナーバンド62の作成動作を実行し(ステップ107)、ステップ101に戻る。その際、制御回路100では、画像パネルの積算値(E)が「0」にクリアされる。
このように、ル上記実施の形態では、制御回路100によって原稿2の画像のみからなる過去の64パネ分の平均画像密度(B)に応じてトナーバンド作成インターバル(C)を変更し、当該トナーバンド作成インターバル(C)に達した場合に、画像形成動作を中断してトナーバンド62を作成するように構成されている。そのため、上記画像形成装置では、トナーバンド62の作成動作が頻繁に実行されることに伴う生産性の低下を軽減しつつ画質を良好に維持することが可能となる。
また、上記実施の形態では、図16から明らかなように、原稿の画像のみのトナーバンドを含まない過去の64パネル分の平均画像密度(B)が0.1%及び1%と相対的に大幅に低い場合でも、実効的な平均画像密度を3%程度に維持することができ、画質の低下を抑制することができ、しかも図17から明らかなように、原稿の画像のみのトナーバンドを含まない過去の64パネル分の平均画像密度(B)が3%と相対的に高い場合には、片面約45枚/分、両面約90枚/分と生産性の低下を軽減することができる。
実施の形態2
図18及び図19はこの発明の実施の形態2を示すものであり、前記実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態2では、前記画像形成装置が設置される少なくとも湿度を含む環境を検知する環境検知手段を備え、前記環境検知手段の検知結果に応じて、前記強制消費手段によって強制消費動作を実行する動作間隔、又は前記強制消費手段によって強制消費動作を実行する画像密度閾値を変更するように構成されている。
すなわち、この実施の形態2では、図18に示すように、シアン(C)の画像形成部13Cと黒(K)の画像形成部13Kとの間に、画像形成装置本体1の内部の温度及び湿度を検出する環境センサ201が配置されており、当該環境センサ201の検知結果に応じて、強制消費手段によって強制消費動作を実行する動作間隔、又は強制消費手段によって強制消費動作を実行する画像密度閾値を変更するように構成されている。
また、制御回路100には、図19に示すように、環境センサ200の検知結果に応じて、強制消費手段によって強制消費動作を実行する動作間隔を変更するか、又は強制消費手段によって強制消費動作を実行する画像密度閾値を変更するかを切り替える動作モード切り替えスイッチ200が接続されている。
上記動作モード切り替えスイッチ200によって、強制消費手段によって強制消費動作を実行する動作間隔を変更するモードが選択された場合には、制御回路100では、環境センサ201の検知結果に応じて、当該環境センサ201によって高湿環境(例えば、相対湿度70%RH以上)であることが検知されると、強制消費手段によって強制消費動作を実行するトナーバンド作成インターバル(C)を、前記実施の形態1よりも相対的に短くなるように変更する制御が行なわれる。
また、上記動作モード切り替えスイッチ200によって、強制消費手段によって強制消費動作を実行する画像密度閾値を変更するモードが選択された場合には、制御回路100では、環境センサ201の検知結果に応じて、当該環境センサ201によって高湿環境(例えば、相対湿度70RH%以上)であることが検知されると、強制消費手段によって強制消費動作を実行する画像密度閾値を、前記実施の形態1よりも相対的に高く(例えば、4%→5%、又は5%→6%)なるように変更する制御が行なわれる。
このように、上記実施の形態2では、湿度環境に応じて、強制消費手段によって強制消費動作を実行する動作間隔、又は前記強制消費手段によって強制消費動作を実行する画像密度閾値を変更することにより、画質の低下が顕著に発生しやすい高湿環境下においても、良好な画質を維持することができる。
その他の構成及び作用は、前記実施の形態1と同様であるので、その説明を省略する。
なお、前記実施の形態では、互いに異なった色の画像を形成する複数の画像形成部を備えた画像形成装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像を形成する1つの画像形成部のみを備えた画像形成装置や、1つの像保持体上に順次異なった色の画像を形成する所謂4サイクルの画像形成装置にも適用することができることは勿論である。