JP2015004837A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要以上にトナーを廃棄することなく印刷品質の低下を抑制する。【解決手段】静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体の前記静電潜像に現像剤像を現像する現像手段と、装置内の温度および湿度を検知する温湿度検知手段と、廃棄条件に基づいて前記像担持体に付着させた現像剤を廃棄する現像剤廃棄制御手段とを備え、前記現像剤廃棄制御手段は、前記温湿度検知手段が検知した温度および湿度に基づいて前記廃棄条件を選択する。【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。

従来の電子写真方式を用いた画像形成装置は、帯電部材により均一に帯電された感光ドラム表面に露光装置で静電潜像を形成させ、形成させた静電潜像に基づいて現像ブレードで規制された現像ローラ表面のトナーによりトナー像を現像させ、現像させたトナー像を記録媒体表面に転写し、熱および圧力によりトナー像を記録媒体に定着させるようにしている。

このような画像形成装置においては、トナーの消費が少ない印刷のとき、印刷で用いられずに現像ローラで循環したトナーは、現像ブレード等との摺擦で劣化する。
劣化したトナーを用いて印刷すると画像品質が低下しやすくなるため、印刷に用いるトナーの消費量が所定の閾値より小さいときに現像ローラ表面の劣化したトナーを感光ドラムに付着させ、廃棄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２００４−１２５８２９号公報

しかしながら、従来の画像形成装置においては、例えば、低温高湿のとき、トナーの凝集状態および帯電状態が良好であるにもかかわらず必要以上にトナーを廃棄し、また、高温高湿のときではトナーの凝集状態および帯電状態の悪化に対する印刷品質の低下を抑制できていないという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、必要以上にトナーを廃棄することなく印刷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、静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体の前記静電潜像に現像剤像を現像する現像手段と、装置内の温度および湿度を検知する温湿度検知手段と、廃棄条件に基づいて前記像担持体に付着させた現像剤を廃棄する現像剤廃棄制御手段とを備え、前記現像剤廃棄制御手段は、前記温湿度検知手段が検知した温度および湿度に基づいて前記廃棄条件を選択することを特徴とする。

このようにした本発明は、必要以上にトナーを廃棄することなく印刷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の実施例における画像形成装置の概略側面図 第１の実施例における画像形成装置を制御するブロック図 第１の実施例における環境条件によるトナーの状態を示す説明図 第１の実施例における画像形成装置のトナー廃棄処理の流れを表すフローチャート 第２の実施例における画像形成装置を制御するブロック図

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。

まず、電子写真方式を用いたカラープリンタを例として画像形成装置の構成を説明する。
図１は、第１の実施例における画像形成装置の概略側面図である。
図１において、画像形成装置３０は、パーソナルコンピュータなどの図示せぬ上位装置から印刷指示および画像信号からなる印刷ジョブを受信し、画像信号に基づいてトナー２を用いて記録媒体１２に印刷するものである。

また、画像形成装置３０は、受信した画像信号に基づいて後述する感光ドラム３表面に静電潜像を形成し、形成された静電潜像をトナー像に現像し、現像したトナー像を記録媒体１２に転写する画像形成部３１、３２、３３、３４と、記録媒体１２に転写したトナー像を定着させる定着装置１８とから構成され、積層された記録媒体１２を収容する給紙トレイ１９と、給紙トレイ１９から記録媒体１２を取り出すホッピングローラ２０と、取り出した記録媒体１２を画像形成部に搬送する搬送ローラ２１と、トナー像を定着させた記録媒体１２を排出する排出ローラ２２とを備えている。
なお、画像形成装置３０は、４色のトナー毎に画像形成部３１、３２、３３、３４を備えており、その各画像形成部はトナー以外が同一の構造であるので、ここでは画像形成部３１を例に説明する。

画像形成部３１は、受信した画像信号に基づいて感光ドラム３表面に静電潜像を形成し、形成した静電潜像をトナー像に現像する現像装置１と、現像装置１により現像したトナー像を記録媒体１２に転写する転写装置１１とから構成されている。
現像装置１は、帯電された表面に露光により静電潜像を形成され、形成された静電潜像がトナー像に現像される感光ドラム３と、感光ドラム３に当接して感光ドラム３表面を均一に帯電させる帯電ローラ４と、画像信号に基づく静電潜像を露光により感光ドラム３表面に形成する露光装置５と、感光ドラム３表面に形成された静電潜像をトナー２によりトナー像に現像する現像部７と、記録媒体１２に転写されず感光ドラム３表面に付着したままのトナー２などを掻き落とす感光ドラムクリーニングブレード６とから構成されている。

現像剤としてのトナー２は、結着樹脂としてポリエステル、着色剤として例えばカーボンブラック、銅フタロシアニン顔料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ１５）、キナクリドン系顔料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ１２２）、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ１８５等を用いた非磁性１成分の負帯電性トナーである。
また、トナー２は、体積平均粒子径を５．８μｍとし、流動化剤および帯電性をコントロールする目的でシリカ、酸化チタンなどの添加剤を結着樹脂の外部に添加（外添）している。

像担持体としての感光ドラム３は、図中矢印ｄ方向へ回転しながら、帯電ローラ４により表面を帯電されて露光装置５により静電潜像を形成され、形成された静電潜像を現像部７によりトナー像に現像され、現像されたトナー像が転写装置１１により記録媒体１２へ転写されるものであり、アルミニウム等の金属パイプの導電性支持体の表面に光導電層を被覆することにより形成されている。

帯電手段としての帯電ローラ４は、後述する高圧制御部２８の指示によりバイアス電圧を印加されて所定の電位が与えられ、図中矢印ｃ方向へ回転しながら感光ドラム３に当接して感光ドラム３表面を均一に帯電させるものであり、金属シャフトの外周にエピクロロヒドリンゴム等の半導電性ゴム層を被覆して形成されている。
露光手段としての露光装置５は、帯電した感光ドラム３表面に画像信号に基づく静電潜像を露光の有無により形成するものであり、感光ドラム３の軸方向において列状としたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子および集光用のレンズアイを備えたＬＥＤヘッドである。

感光ドラムクリーニングブレード６は、転写されずに感光ドラム３表面に残留した弱帯電または逆帯電されたトナー２およびトナー２の外添剤を感光ドラム３表面から掻き落とすものであり、ウレタンゴム等から形成されたゴムブレードである。
現像部７は、感光ドラム３表面に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像ローラ８と、トナー２を現像ローラ８表面に供給する供給ローラ９と、現像ローラ８表面に供給されたトナー２を薄層化する現像ブレード１０とから構成されている。

現像手段としての現像ローラ８は、高圧制御部２８の指示によりバイアス電圧を印加されて所定の電位が与えられ、図中矢印ｂ方向へ回転しながら、表面で接触する感光ドラム３表面に形成された静電潜像との間に発生する電位差により静電潜像をトナー像に現像するものであり、金属製のシャフトの外周に半導電性シリコーンゴムの弾性体を被覆して形成されている。

供給ローラ９は、高圧制御部２８の指示によりバイアス電圧を印加されて所定の電位を与えられ、図中矢印ａ方向へ回転しながら、接触する現像ローラ８との間に発生する電位差によりトナー２を現像ローラ８表面に供給するものであり、金属製のシャフトの外周にシリコーンスポンジ発泡体を被覆して形成されている。
現像ブレード１０は、高圧制御部２８の指示によりバイアス電圧を印加されて所定の電位が与えられ、現像ローラ８表面に供給されたトナー２を薄層化するものであり、厚さ０．０８ｍｍのばね性を有したステンレス鋼板により形成される。なお、現像ブレード１０が現像ローラ８と当接する部分は、曲率を有した曲面形状としている。

転写装置１１は、記録媒体１２を搬送する転写ベルト１３と、記録媒体１２に感光ドラム３表面のトナー２を現像する転写ローラ１４と、図中矢印ｆ方向へ回転し、回転駆動させる動力を転写ベルト１３に伝える駆動ローラ１５と、転写ベルト１３を張架する従動ローラ１６と、転写ベルト１３表面に付着したトナー２を除去する転写ベルトクリーニングブレード１７とから構成されている。
転写ベルト１３は、駆動ローラ１５および従動ローラ１６により張架され、図中矢印ｇ方向へ回転し、記録媒体１２を搬送するものである。

転写ローラ１４は、感光ドラム３に対向して転写ベルト１３を介して配置されており、高圧制御部２８の指示によりバイアス電圧を印加されて所定の電位が与えられ、転写ベルト１３を介して当接する感光ドラム３との間に発生する電位差により、図中矢印ｅ方向へ回転しながら感光ドラム３表面に現像されたトナー像を記録媒体１２に転写するものである。
定着装置１８は、記録媒体１２を搬送する転写ベルト１３を張架する駆動ローラ１５および従動ローラ１６のうち、駆動ローラ１５側に配置されており、記録媒体１２表面に転写されたトナー像を定着させるものである。

図２は、第１の実施例における画像形成装置を制御するブロック図である。
図２において、画像形成装置３０は、制御部２３と、温湿度検知部２４と、印刷枚数カウント部２５と、ドット数カウント部２６と、駆動部２７と、高圧制御部２８とから構成されている。また、高圧制御部２８には、帯電ローラ４、現像ローラ８、供給ローラ９、現像ブレード１０および転写ローラ１４が、それぞれ接続されている。

制御部２３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等およびメモリ等により構成され、メモリ等に格納された制御プログラム（ソフトウェア）に基づいて画像形成装置３０全体の制御を行うものであり、演算部２３ａと、トナー廃棄制御部２３ｂとを備えている。
演算部２３ａは、印刷ジョブを受信し、印刷を行う前に印刷ジョブの画像信号に基づいて、印刷枚数カウント部２５から出力される印刷枚数の情報と、ドット数カウント部２６から出力されるドット数の情報とから、印刷枚数に対するドット数（以下、「印刷Ｄｕｔｙ比率」という。）を計算するものである。つまり、印刷Ｄｕｔｙ比率は、印刷可能面積に対するトナー２による印刷面積の比率と言い換えられる。

現像剤廃棄制御手段としてのトナー廃棄制御部２３ｂは、制御部２３から送信された制御信号に基づいて演算部２３ａに印刷Ｄｕｔｙ比率を算出させ、後述する温度および湿度に基づいてトナー廃棄条件を選択し、選択したトナー廃棄条件に基づいて感光ドラム３に付着させたトナー２を廃棄するものである。
温湿度検知手段としての温湿度検知部２４は、画像形成装置３０内に配置された図示せぬ温湿度検知手段により、環境条件としての温度および湿度を検知し、制御部２３に出力するものである。

なお、本実施例における湿度とは、相対湿度のことである。
印刷枚数カウント部２５は、受信した印刷ジョブの画像信号に基づいて、印刷を行う前に印刷枚数をカウントするものである。
ドット数カウント部２６は、受信した印刷ジョブの画像信号に基づいて、印刷を行う前に露光装置５から照射される光のドット数をカウントするものである。

駆動部２７は、図示せぬ駆動手段により、各ローラを回転させる駆動を制御するものである。
高圧制御部２８は、帯電ローラ４、現像ローラ８、供給ローラ９、現像ブレード１０および転写ローラ１４に印加するバイアス電圧を制御するものである。
なお、詳細は後述するが、帯電ローラ４に印加するバイアス電圧は、印刷時に印加するバイアス電圧と、トナー廃棄を行うときに印加するバイアス電圧とが、環境条件により異なる場合がある。

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３０が印刷ジョブを受信し、後述する所定の条件を満たした場合に行うトナー廃棄の後の印刷の動作について、画像形成装置３０内の温度および湿度が常温常湿（２３℃、５５％）であるとして、図１および図２に基づきながら説明する。
高圧制御部２８により−１１００Ｖの直流であるバイアス電圧が印加された帯電ローラ４は、感光ドラム３表面を均一に帯電させる。帯電した感光ドラム３表面に、露光装置５は画像信号に基づいた静電潜像を形成する。

ここで、高圧制御部２８により、現像ローラ８へ−２００Ｖ、供給ローラ９および現像ブレード１０へ−３００Ｖの直流であるバイアス電圧が印加される。現像部７内に収容されているトナー２は、供給ローラ９表面の凹部であるセル目に保持され、供給ローラ９と現像ローラ８との間で擦られることで、負極性の電荷を担持する。電荷を担持したトナー２は、供給ローラ９と現像ローラ８との電位差から生じる電界により、供給ローラ９表面から移動して現像ローラ８表面に付着する。回転する現像ローラ８表面に付着したトナー２は、現像ブレード１０により均一なトナーの厚さに規制される。

また、現像ローラ８表面に付着したトナー２は、現像ブレード１０により擦られ摩擦帯電し、感光ドラム３表面に形成した静電潜像まで搬送され、静電潜像と現像ローラ８との電位差によりトナー像を現像する。
一方、給紙トレイ１９に収納された記録媒体１２は、駆動部２７によりホッピングローラ２０が図１に示す矢印ｈ方向へ回転することで取り出され、転写ベルト１３へ搬送ローラ２１により搬送される。転写ベルト１３へ搬送された記録媒体１２は、図１に示す矢印ｇ方向へ搬送される。

転写ベルト１３を介して感光ドラム３に対向して配置される転写ローラ１４は、高圧制御部２８からバイアス電圧が印加され、感光ドラム３表面の静電潜像との電位差により静電潜像に基づいて形成されたトナー像を記録媒体１２に転写する。
また、記録媒体１２に転写されなかった感光ドラム３表面のトナー２は、感光ドラムクリーニングブレード６により感光ドラム３表面から除去され、その後廃棄される。
トナー像を転写された記録媒体１２は、定着装置１８へ搬送される。定着装置１８は、熱および圧力により記録媒体１２のトナー像のトナー２を溶融および圧着して定着させる。

トナー像を定着された記録媒体１２は、排出ローラ２２により画像形成装置３０外へ排出される。
また、転写ベルト１３表面に残留したトナー２は、転写ベルトクリーニングブレード１７により除去される。
以上が、印刷ジョブを受信し、後述する所定の条件を満たした場合にトナー廃棄を行った後、画像形成装置３０が行う印刷の動作である。

次に、上述した印刷の前に、後述するトナー廃棄条件を満たした場合に行うトナー廃棄について、図１および図２に基づきながら説明する。
まず、トナー廃棄は、劣化したトナー２を用いてトナー像を現像すると印刷品質が低下しやすくなることから、トナー２を劣化させないために、印刷ジョブ毎に所定の量のトナー２を消費することを目的として行い、受信した印刷ジョブの印刷Ｄｕｔｙ比率が予め設定した値（以下、「トナー廃棄閾値」という。）より低いとき、現像ローラ８表面に付着しているトナー２を所定量除去し、廃棄する処理である。

トナー２の劣化は、例えば、印刷Ｄｕｔｙ比率が極端に低く、ほぼ白紙に近い印刷が連続したとき、トナー２の消費量が少ないため、トナー像を現像するために用いられることなく現像ローラ８表面で長期に循環したトナー２が、現像ブレード１０等との摺擦による摩擦熱で溶融して凝集することで発生する。ただし、トナー廃棄閾値より大きい値の印刷Ｄｕｔｙ比率の印刷を続けた場合、現像ローラ８表面のトナー２の劣化はほとんど進まない。

このことから、受信した印刷ジョブの印刷Ｄｕｔｙ比率がトナー廃棄閾値に満たないとき、現像ローラ８表面のトナー２を用いて、トナー廃棄閾値に満たない印刷Ｄｕｔｙ比率分のトナー像を感光ドラム３表面に現像し、現像されたトナー像を感光ドラムクリーニングブレード６により廃棄することで、トナー２を劣化させないようにした。

また、トナー廃棄を行う否かは、印刷Ｄｕｔｙ比率がトナー廃棄閾値以下であるか否かであり、例えば、トナー廃棄閾値を３％に設定したとすると、印刷ジョブを受信した際に算出される印刷Ｄｕｔｙ比率が３％以下のとき、印刷ジョブを実行する前にトナー廃棄が行われる。
なお、トナー廃棄閾値は、温度および湿度の環境条件毎に設定するものとする。また、各環境条件のトナー廃棄閾値の設定については後述する。

さらに、トナー２を廃棄する量は、トナー廃棄閾値に足りない印刷Ｄｕｔｙ比率分であるが、例えば、印刷Ｄｕｔｙ比率０％である白紙印刷を１枚印刷したとき、トナー廃棄の量は、記録媒体１ページ分の印刷可能範囲内の印刷Ｄｕｔｙ比率３％分の現像ローラ８表面に付着したトナー２の量である。つまり、トナー２を廃棄する量は、トナー廃棄閾値に依存する。
ここで、印刷Ｄｕｔｙ比率は、記録媒体１ページ分の印刷可能範囲に全面ベタ１００％を印刷することを印刷Ｄｕｔｙ比率１００％と表し、全面ベタ１００％に対して記録媒体１ページ分の印刷可能範囲の１％の面積に相当する印刷することを印刷Ｄｕｔｙ比率１％と表すこととする。

なお、印刷Ｄｕｔｙ比率は印刷ジョブの印刷枚数を用いて算出しているが、印刷枚数の代わりにドラムカウントを用いてもよい。ドラムカウントは、感光ドラム３の駆動距離を表しており、例えば、Ａ４サイズの記録媒体を連続で３枚印刷したときに３カウントされるものである。
次に、受信した印刷ジョブの印刷Ｄｕｔｙ比率がトナー廃棄閾値以下のとき、画像形成装置３０が行うトナー廃棄の動作について説明する。

図２において、帯電ローラ４には、印刷時とは異なるバイアス電圧であり、後述する各環境条件に設定されたバイアス電圧が高圧制御部２８により印加される。
バイアス電圧を印加された帯電ローラ４は、感光ドラム３表面を均一に帯電する。
均一に帯電された感光ドラム３表面には、露光装置５により後述する各環境条件に設定された静電潜像の廃棄パターンが形成される。
形成された静電潜像は、現像ローラ８表面に付着したトナー２によりトナー像に現像される。なお、環境条件によっては静電潜像を形成しない場合もある。

転写ローラ１４にはバイアス電圧を印加されないため、感光ドラム３表面のトナー像は転写されることなく、感光ドラム３表面に担持した状態で感光ドラムクリーニングブレード６まで搬送される。なお、記録媒体１２は、給紙トレイ１９から転写ベルト１３に搬送されない。
感光ドラム３表面に担持され、感光ドラムクリーニングブレード６まで搬送された感光ドラム３表面のトナー２は、感光ドラムクリーニングブレード６により掻き落とされ、廃棄される。

図３は、第１の実施例における環境条件によるトナーの状態を示す説明図であり、縦軸は湿度（％）、横軸は温度（℃）として環境条件のグループを５つの範囲に分けている。
図３において、温度をＴ、湿度をＲＨとすると、低温低湿（以下、「ＬＬ」という。）の範囲は、Ｔ≦２３℃、かつ、ＲＨ＜５０％の範囲であり、１９℃≦Ｔ≦２３℃、かつ、３５％≦ＲＨ＜５０％の範囲を除外した範囲である。
低温高湿（以下、「ＬＨ」という。）の範囲は、Ｔ≦２３℃、かつ、ＲＨ≧５０％の範囲であり、１９℃≦Ｔ≦２３℃、かつ、５０％≦ＲＨ≦６５％の範囲を除外した範囲である。

常温常湿（以下、「ＮＮ」という。）の範囲は、１９℃≦Ｔ≦２７℃、かつ、３５％≦ＲＨ≦６５％の範囲である。
高温低湿（以下、「ＨＬ」という。）の範囲は、Ｔ＞２３℃、かつ、ＲＨ＜５０％の範囲であり、２３℃＜Ｔ≦２７℃、かつ、３５％≦ＲＨ＜５０％の範囲を除外した範囲である。

高温高湿（以下、「ＨＨ」という。）の範囲は、Ｔ＞２３℃、かつ、ＲＨ≧５０％の範囲であり、２３℃＜Ｔ≦２７℃、かつ、５０％≦ＲＨ≦６５％の範囲を除外した範囲である。
なお、本実施例においては上述のように温度および湿度による環境条件のグループを５つの範囲に分けたが、それに限られることなく、トナー等の特性に合わせて分けてもよい。

次に、温度および湿度の変動によるトナー２の凝集度および帯電度の傾向について説明する。
高温の場合、トナー２が溶融しやすくなるため、凝集度は高くなる傾向となり、また、電気抵抗度が減少し、電荷が分散しやすくなるため、帯電度は低くなる傾向となる。
低温の場合、トナー２が溶融しにくくなるため、凝集度は低くなる傾向となり、また、電気抵抗度が増大し、電荷が分散しにくく過帯電しやすくなるため、帯電度は高くなる傾向となる。

高湿の場合、雰囲気中の水分が多いことによりトナー２同士が付着しやすいため、凝集度は高くなる傾向となり、また、雰囲気中の水分が多いことにより電荷が分散しやすいため、帯電度は低くなる傾向となる。
低湿の場合、雰囲気中の水分が少ないことによりトナー２同士が付着しにくいため、凝集度は低くなる傾向となり、また、雰囲気中の水分が少ないことにより電荷が分散しにくいため、帯電度は高くなる傾向となる。

次に、上述した温度および湿度の変動によるトナー２の凝集度および帯電度の傾向を考慮しながら、５つの範囲に分けた各環境条件におけるトナー２の凝集度および帯電度をそれぞれ「基準レベル」、「高レベル」、「低レベル」という３つのレベルに分ける。
まず、ＮＮにおいては、常温であるため、トナー２同士の凝集は発生しにくく、また、正常に帯電しているトナー２が多く存在することから、この状態を基準とする。
よって、ＮＮにおけるトナー２の凝集度および帯電度を「基準レベル」とする。

なお、トナー２の凝集度における「高レベル」とは、トナー２が「基準レベル」より凝集しやすい状態であり、「低レベル」とは、トナー２が「基準レベル」より凝集しにくい状態である。また、トナー２の帯電度における「高レベル」とはトナー２が「基準レベル」より過帯電しやすい状態であり、「低レベル」とはトナー２が「基準レベル」より帯電しにくい状態である。
以下、ＮＮにおけるトナー２の凝集度および帯電度を「基準レベル」として、ＮＮ以外の各環境条件のトナー２の凝集度および帯電度を説明する。

ＬＬにおいてはＮＮより低温であることから、トナー２が溶融しにくくなるためトナー２の凝集度は低くなる傾向となり、また、トナー２の電気抵抗度が増大し、電荷が分散しにくく過帯電しやすくなるためトナー２の帯電度は高くなる傾向となる。
また、ＮＮより低湿であることから、雰囲気中の水分が少ないことにより、トナー２同士が付着しにくいためトナー２の凝集度は低くなる傾向となり、電荷が分散しにくいためトナー２の帯電度は高くなる傾向となる。
よって、ＬＬにおいては、トナー２の凝集度は「低レベル」、トナー２の帯電度は「高レベル」とする。

ＬＨにおいてはＮＮより低温であることから、トナー２が溶融しにくくなるためトナー２の凝集度は低くなる傾向となり、また、トナー２の電気抵抗度が増大し、電荷が分散しにくく過帯電しやすくなるためトナー２の帯電度は高くなる傾向となる。
また、ＮＮより高湿であることから、雰囲気中の水分が多いことにより、トナー２同士が付着しやすいためトナー２の凝集度は高くなる傾向となり、電荷が分散しやすいためトナー２の帯電度は低くなる傾向となる。

トナー２の凝集度は、低温であることからトナー２が溶融しにくく、一方で、高湿であることからトナー２同士が雰囲気中の水分で付着しやすいという相反する傾向であるが、湿度は相対湿度であり、低温になると雰囲気中の水分の絶対量は減少するため、ＬＨでは湿度の影響度が低くなり、トナー２の凝集度は低くなる。
トナー２の帯電度は、低温であることから帯電しやすく、一方で、高湿であることから帯電しにくいため、相殺されて「基準レベル」となる。
よって、ＬＨにおいては、トナー２の凝集度は「低レベル」、トナー２の帯電度は「基準レベル」とする。

ＨＬにおいてはＮＮより高温であることから、トナー２が溶融しやすくなるためトナー２の凝集度は高くなる傾向となり、また、トナー２の電気抵抗度が減少し、電荷が分散しやすくなるためトナー２の帯電度は低くなる傾向となる。
また、ＮＮより低湿であることから、雰囲気中の水分が少ないことにより、トナー２同士が付着しにくいためトナー２の凝集度は低くなる傾向となり、電荷が分散しにくくなるためトナー２の帯電度は高くなる傾向となる。

トナー２の凝集度は、高温であることからトナー２が溶融しやすく、一方で、低湿であることから雰囲気中の水分が少なくトナー２同士が付着しにくいという相反する傾向であるが、トナー２の溶融の影響度が大きく、トナー２は凝集しやすくなる。
トナー２の帯電度は、高温であることから帯電しにくく、一方で、低湿であることから帯電しやすいため、相殺されて「基準レベル」となる。
よって、ＨＬでは、トナー２の凝集度は「高レベル」、トナー２の帯電度は「基準レベル」とする。

ＨＨにおいてはＮＮより高温であることから、トナー２が溶融しやすくなるためトナー２の凝集度は高くなる傾向となり、また、電気抵抗度が減少し、電荷が分散しやすくなるためトナー２の帯電度は低くなる傾向となる。
また、ＮＮより高湿であることから、雰囲気中の水分が多いことにより、トナー２同士が付着しやすいためトナー２の凝集度は高くなる傾向となり、また、電荷が分散しやすいためトナー２の帯電度は低くなる傾向となる。

よって、ＨＬでは、トナー２の凝集度は「高レベル」、トナー２の帯電度は「低レベル」とする。
次に、上述したトナー２の凝集度および帯電度がそれぞれ「高レベル」および「低レベル」であるときの、印刷品質への影響について説明する。なお、トナー２の凝集度および帯電度が「基準レベル」のときは、印刷品質への影響はないものする。

まず、トナー２の凝集度が「高レベル」であってトナー２が凝集しやすいとき、凝集したトナー２が現像部７に存在すると、凝集したトナー２が現像ローラ８表面と現像ブレード１０との間に詰まり、詰まったトナー２が回転する現像ローラ８表面のトナー２を掻き落とす。その結果、現像ローラ８表面に付着するトナー２が掻き落とされた部分においては、感光ドラム３表面の静電潜像にトナー２が付着せず、掻き落とされた部分に相当する静電潜像が現像されないことにより、記録媒体１２に転写したトナー像には、記録媒体１２の搬送方向に直線状にトナー２が付着しない縦白スジが発生し、印刷品質を悪化させる。

一方、トナー２の凝集度が「低レベル」であるとき、印刷品質への影響はない。
また、トナー２の帯電度が「高レベル」であってトナー２の帯電性が増加しているとき、電位差による静電気力の影響を受けやすくなるため、白紙印刷をした際に過帯電したトナー２が記録媒体１２に転写される地汚れが発生し、印刷品質を悪化させる。

トナー２の帯電度が「低レベル」であってトナー２の帯電性が減少しているときは、負に帯電するところ、正に帯電するトナー２が発生しやすくなるため、白紙印刷をした際に正に帯電したトナー２が記録媒体１２に転写されるカブリが発生し、印刷品質を悪化させる。
それゆえ、このようなトナー２の状態による印刷品質への影響を低減するため、印刷ジョブを実行する前に、環境条件に応じたトナー廃棄の動作を行う。

次に、トナー廃棄制御部２３ｂが温度および湿度に応じて選択するトナー廃棄条件について説明する。
表１は、環境条件毎のトナー廃棄条件である。
表１において、環境条件毎に、トナー２の凝集度および帯電度と、トナー廃棄条件とを示している。

トナー廃棄条件は、現像ローラ８表面に付着したトナー２を廃棄するか否かを決定するトナー廃棄閾値と、帯電ローラ４のバイアス電圧と、廃棄用の静電潜像の形状としての静電潜像の廃棄パターンとからなる。
印刷Ｄｕｔｙ比率がトナー廃棄閾値以下のとき、トナー廃棄制御部２３ｂは、静電潜像の廃棄パターンから廃棄用のトナー像を形成し、トナー廃棄の動作を行う。

トナー廃棄閾値は、温度が高くなると大きくさせ、凝集しやすくなったトナー２の廃棄量を多くする。また、帯電ローラ４のバイアス電圧は、湿度が高くなると低減させて帯電不足のトナー２を感光ドラム３の表面に付着させ、湿度が低くなると増大させて過帯電のトナー２を付着させる。なお、静電潜像の廃棄パターンは、温度および湿度の範囲に基づいて選択する。
まず、基準となるＮＮにおけるトナー廃棄条件を説明する。

ＮＮでは、トナー廃棄閾値を３％とする。これは、実験的なところにより決定したものである。
帯電ローラ４に印加するバイアス電圧は、印刷時の電圧である−１１００Ｖとする。
静電潜像の廃棄パターンは、感光ドラム３の軸方向に発光素子を列状に配置した露光装置５のすべての発光素子により感光ドラム３表面を露光して形成するパターン（以下、「全面廃棄パターン」という。）とする。なお、トナー２の廃棄量は、感光ドラム３表面における周方向の幅で調整する。

続いて、ＮＮ以外の各環境条件におけるトナー廃棄条件を説明する。
ＬＬでは、トナー２の凝集度が「低レベル」であるため、トナー廃棄閾値を２％とする。
また、トナー２の帯電度が「高レベル」であるため、帯電ローラ４に印加するバイアス電圧は、印刷時の電圧である−１１００Ｖよりも高い−９００Ｖとする。

さらに、静電潜像の廃棄パターンは、露光装置５により露光しないもの（以下、「露光なし」という。）とする。
これは、帯電ローラ４に印加するバイアス電圧を印刷時より＋２００Ｖ高くし、感光ドラム３が帯電する電位と現像ローラ８の電位との電位差を印刷時の電位差より小さくすることで、その電位差が小さくても静電気力の影響を受けやすい過帯電したトナー２を感光ドラム３表面に移動させ、過帯電したトナー２の廃棄を行うためである。

また、例えば、静電潜像の廃棄パターンを「全面廃棄パターン」とし、帯電ローラ４に印加するバイアス電圧を−９００Ｖとしたときのトナー廃棄量を１００％とすると、静電潜像の廃棄パターンを「露光なし」とし、帯電ローラ４に印加するバイアス電圧を−９００Ｖとしたときは、感光ドラム３表面と現像ローラ８表面との電位差が小さくなり、その２０％のトナー廃棄量となるため、トナー廃棄量は、感光ドラム３表面が露光される周方向の幅で調整する。

ＬＨでは、トナー２の凝集度が「低レベル」であるため、トナー廃棄閾値を２％とする。
また、トナー２の帯電度が「基準レベル」であるため、帯電ローラ４に印加するバイアス電圧は、印刷時の電圧である−１１００Ｖとする。
さらに、静電潜像の廃棄パターンは、露光装置５のすべての発光素子を発光させて形成する。

ＨＬでは、トナー２の凝集度が「高レベル」ではあるが、トナー廃棄閾値を３％とする。
また、トナー２の帯電度が「基準レベル」であるため、帯電ローラ４に印加するバイアス電圧は、印刷時の電圧である−１１００Ｖとする。

さらに、静電潜像の廃棄パターンは、露光装置５の発光領域内で現像ローラ８の各端部からそれぞれ２５％を発光させて形成する。
これは、現像ローラ８と現像ブレード１０との間の圧力、および、現像ローラ８と供給ローラ９との間の圧力においては、現像ローラ８の中央部の圧力より現像ローラ８の各端部の圧力のほうが高いことにより、特にＨＬにおける現像ローラ８の各端部では凝集したトナー２が発生しやすいためである。

ＨＨでは、トナー２の凝集度が「高レベル」であるため、トナー廃棄閾値を４％とする。
また、トナー２の帯電度が「低レベル」であるため、帯電ローラ４に印加するバイアス電圧は、印刷時の電圧である−１１００Ｖよりも低い−１３００Ｖとする。
静電潜像の廃棄パターンは、「露光なし」とする。
これは、帯電不足のトナー２を感光ドラム３表面に移動させ、帯電不足のトナー２を廃棄するためである。

例えば、静電潜像の廃棄パターンを「全面廃棄パターン」とし、帯電ローラ４に印加するバイアス電圧を−１３００Ｖとしたときのトナー廃棄量を１００％とすると、静電潜像の廃棄パターンを「露光なし」とし、帯電ローラ４に印加するバイアス電圧を−１３００Ｖとしたときは、感光ドラム３表面と現像ローラ８表面との電位差が小さくなり、その１５％の廃棄量となるため、トナーの廃棄量は、感光ドラム３における周方向の幅で調整する。

次に、トナー廃棄制御部２３ｂが行うトナーを廃棄する処理を図４の第１の実施例における画像形成装置のトナー廃棄処理の流れを表すフローチャートの図中Ｓで示すステップにしたがって図１および図２を参照しながら説明する。
Ｓ１：制御部２３は、図示せぬ上位装置から印刷ジョブを受信する。
Ｓ２：トナー廃棄制御部２３ｂは、温湿度検知部２４により画像形成装置３０の内部の温度および湿度を検知する。

Ｓ３：トナー廃棄制御部２３ｂは、演算部２３ａにより印刷ジョブの印刷Ｄｕｔｙ比率を算出し、温湿度検知部２４により得られた温度および湿度の値に基づいてトナー廃棄閾値を設定する。
Ｓ４：トナー廃棄制御部２３ｂは、温湿度検知部２４により得られた温度および湿度の値に基づいて、高圧制御部２８によりトナー廃棄時に帯電ローラ４に印加するバイアス電圧を設定する。また、トナー廃棄制御部２３ｂは、静電潜像の廃棄パターンについても温度および湿度の値に基づいて設定する。
Ｓ５：図示せぬ記憶部は、トナー廃棄制御部２３ｂの指示によりトナー廃棄条件を記憶する。

Ｓ６：トナー廃棄制御部２３ｂは、トナー廃棄条件に基づいてトナー廃棄を実行する。
Ｓ７：トナー廃棄を実行したトナー廃棄制御部２３ｂは、高圧制御部２８により印刷時に帯電ローラ４に印加するバイアス電圧を設定する。
Ｓ８：トナー廃棄制御部２３ｂは、印刷ジョブの印刷を実行し、本処理を終了する。
なお、トナー廃棄制御部２３ｂは、トナー廃棄を制御部２３に受信される印刷ジョブ毎の印刷開始時に実行したが、連続印刷中の記録媒体が搬送され、次の記録媒体が搬送される前や印刷終了時などに実行してもよい。

次に、図１に示す現像装置１を用いて第１の実施例の効果を確認した。
表２は、特開２００４−１２５８２９に示す画像形成装置を比較例として、本実施例の画像形成装置３０の各環境条件による地汚れ、カブリおよび縦白スジの評価結果と評価時に設定したトナー廃棄閾値とを示している。
なお、比較例の画像形成装置においては、各環境条件によらず、トナー廃棄閾値を３％、帯電ローラ４のバイアス電圧を印刷時と同じく−１１００Ｖ、静電潜像の廃棄パターンを「全面廃棄パターン」とする。

評価方法は、ＬＬ（１０℃、２０％）、ＬＨ（１０℃、７０％）、ＮＮ（２２℃、５５％）、ＨＬ（３２℃、１０％）、ＨＨ（２７℃、８０％）の環境条件毎で印刷Ｄｕｔｙ比率０％である白紙印刷を３枚ずつ印刷していき、合計が１０００枚に達したときに白紙印刷および印刷Ｄｕｔｙ比率１００％の印刷を行い、白紙印刷結果より地汚れおよびカブリの確認、印刷Ｄｕｔｙ比率１００％の印刷結果より縦白スジの確認を行った。

地汚れの評価は、目視により確認を行い、地汚れが発生していないと確認されたときは「○」とし、発生したと確認されたときは「×」とする。
カブリの評価は、色差ΔＥを用いて表し、ΔＥが３．０未満の場合を「○」とし、３．０以上の場合を「×」とした。色差ΔＥは、基準となる未印刷紙の色と白紙の印刷後の色を比較し、算出する。つまり、色差ΔＥが小さいほど、印刷品質は良い。なお、色の測定には、分光測色計（ＣＭ‐２６００ｄ、ＫＯＮＩＣＡＭＩＮＯＬＴＡ社製）を使用した。

縦白スジの評価は、目視により確認を行い、縦白スジが発生していないと確認されたときは「○」とし、発生したと確認されたときは「×」とする。
その結果、表２において、本実施例の画像形成装置３０では、各環境条件において地汚れ、カブリおよび縦白スジが発生していない。一方、比較例とした画像形成装置は、ＬＬでは地汚れが発生し、ＨＬおよびＨＨでは縦白スジが発生した。また、ＨＨではカブリが発生した。

このように、環境条件によってトナー廃棄条件を選択することで、トナー２を効率的に廃棄でき、また、地汚れ、カブリおよび縦白スジによる印刷品質の低下を抑制することができる。
ＬＬでは、トナー２が凝集しにくいため、トナー廃棄閾値を小さくすることで、正常に帯電しているトナー２のトナー廃棄量を低減し、必要以上にトナーを廃棄することがない。

また、トナー２が帯電しやすいため、帯電ローラ４に印加する電圧および静電潜像の廃棄パターンにより感光ドラム３表面と現像ローラ８との電位差を印刷時より小さくすることで、過帯電したトナー２を感光ドラム３表面に移動させて廃棄し、地汚れによる印刷品質の低下を抑制することができる。
ＬＨでは、トナー２が凝集しにくいため、トナー廃棄閾値を小さくすることで、正常に帯電しているトナー２のトナー廃棄量を低減し、必要以上にトナーを廃棄することがない。

ＨＬでは、トナー２が凝集しやすいため、トナー廃棄閾値を大きくすることで、トナー廃棄量を多くしてトナー同士の凝集を抑制し、さらに帯電ローラ４に印加する電圧および静電潜像の廃棄パターンにより凝集が発生しやすい現像ローラの各端部のトナーを廃棄することで、凝集したトナーを印刷に用いることを低減するため、縦白スジによる印刷品質の低下を抑制することができる。
ＨＨでは、トナー２が凝集しやすいため、トナー廃棄閾値を大きくすることで、トナー廃棄量を多くしてトナー同士の凝集を抑制するため、縦白スジによる印刷品質の低下を抑制することができる。

また、トナー２が帯電しにくいため、帯電ローラ４に印加する電圧および静電潜像の廃棄パターンにより感光ドラム３表面と現像ローラ８との電位差を印刷時より大きくすることで、帯電不足のトナーを感光ドラム３表面に移動させて廃棄し、カブリによる印刷品質の低下を抑制することができる。
以上説明したように、第１の実施例では、温湿度検知部により温度および湿度を検知することにより、検知した温度および湿度の変化に応じてトナー廃棄条件を選択するため、必要以上にトナーを廃棄することなく印刷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２の実施例の画像形成装置は、図１に示した第１の実施例の画像形成装置３０と構成は同様であるため説明を省略する。
図５は、第２の実施例における画像形成装置を制御するブロック図であり、図２に示す第１の実施例のブロック図に、印刷の設定に応じた感光ドラムの周速度を制御部２３に出力する周速度検知部２９を追加している。
なお、上述した第１の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。

上述した構成の作用について説明する。
なお、上述した第１の実施例と同様の部分は、その説明を省略する。
本実施例においては、感光ドラム３表面の周速度を測定する周速度検知部２９を追加することにより、感光ドラム３表面に当接して回転する現像ローラ８の軸受け部から発生する摩擦熱の状態を間接的に把握するため、温湿度検知手段により検知できない現像部７内の温度もトナー廃棄閾値を設定する上で考慮に入れることができる。

ＮＮ、ＨＬ、ＨＨの環境条件において感光ドラム３表面の周速度が２００ｍｍ／秒未満のときは、現像ローラ８の軸受けから発生する熱が、第１の実施例において想定していた熱よりも少ないため、現像部７内が高温にならず、凝集したトナー２の発生が２００ｍｍ／秒以上のときより少なくなる。

そのため、ＮＮ、ＨＬ、ＨＨの環境条件で、かつ、感光ドラム３表面の周速度が２００ｍｍ／秒未満のときはトナー廃棄閾値を下げることとする。
よって、ＮＮ、ＨＬでは、感光ドラム３表面の周速度が２００ｍｍ／秒未満のときは、第１の実施例では３％としていたトナー廃棄閾値を２％とする。また、ＨＨでは、感光ドラム３表面の周速度が２００ｍｍ／秒未満のときは、第１の実施例では４％としていたトナー廃棄閾値を３％とする。

このように、周速度検知部２９を用いて感光ドラム３表面の周速度を検知し、温湿度検知手段により検知できない現像部７内の温度を間接的に把握することにより、周速度が低速であり、感光ドラム３表面の周速度に比例して回転する現像ローラ８の軸受けから発生する摩擦熱が少ない場合、トナー２が凝集しにくくなり、第１の実施例のときよりもトナー廃棄閾値を小さくできるため、第１の実施例と比較するとトナー廃棄量を減少することができる。

以上説明したように、第２の実施例では、第１の実施例の効果に加えて、感光ドラムの周速度を検知する手段を配置し、所定の周速度未満か否かを検知することにより、感光ドラムの周速度が低速であって現像ローラの軸受け部の発熱が少ないとき、トナーが凝集しにくくなり、第１の実施例のトナー廃棄閾値よりトナー廃棄閾値を小さくできるため、さらに必要以上にトナーを廃棄することなく印刷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。

なお、本実施例においては現像ローラ８の周速度を検知する周速度検知部２９を配置したが、現像ローラ８の回転速度を検知する回転速度検知部を配置してもよい。
また、第１の実施例および第２の実施例では、画像形成装置としてカラープリンタを例に説明したが、それに限られることなく、モノクロプリンタ、複写機、ファクシミリなどに適用するようにしてもよい。

１ 現像装置
２ トナー
３ 感光ドラム
４ 帯電ローラ
５ 露光装置
６ 感光ドラムクリーニングブレード
７ 現像部
８ 現像ローラ
９ 供給ローラ
１０ 現像ブレード
１１ 転写装置
１２ 記録媒体
１３ 転写ベルト
１４ 転写ローラ
１５ 駆動ローラ
１６ 従動ローラ
１７ 転写ベルトクリーニングブレード
１８ 定着装置
１９ 給紙トレイ
２０ ホッピングローラ
２１ 搬送ローラ
２２ 排出ローラ
２３ 制御部
２３ａ 演算部
２３ｂ トナー廃棄制御部
２４ 温湿度検知部
２５ 印刷枚数カウント部
２６ ドット数カウント部
２７ 駆動部
２８ 高圧制御部
２９ 周速度検知部
３０ 画像形成装置
３１、３２、３３、３４ 画像形成部

Claims (12)

1. 静電潜像を担持する像担持体と、
   前記像担持体の前記静電潜像に現像剤像を現像する現像手段と、
   装置内の温度および湿度を検知する温湿度検知手段と、
   廃棄条件に基づいて前記像担持体に付着させた現像剤を廃棄する現像剤廃棄制御手段とを備え、
   前記現像剤廃棄制御手段は、前記温湿度検知手段が検知した温度および湿度に基づいて前記廃棄条件を選択することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記廃棄条件は、前記現像剤を廃棄するか否かを決定する閾値を含み、
   前記現像剤廃棄制御手段は、印刷可能面積に対する前記現像剤による印刷面積の比率が前記閾値以下のとき、廃棄用の現像剤像を形成し、廃棄することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記現像剤廃棄制御手段は、前記温湿度検知手段が検知した温度が高くなると、前記閾値を大きくすることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   前記像担持体の表面を均一に帯電させる帯電手段を備え、
   前記廃棄条件は、前記帯電手段に印加する電圧を含み、
   前記現像剤廃棄制御手段は、前記温湿度検知手段が検知した湿度が高くなると、前記電圧を低くすることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記帯電手段により帯電した前記像担持体の表面に露光の有無により廃棄用の静電潜像を形成する露光手段とを備え、
   前記廃棄条件は、前記露光手段により形成する廃棄用の静電潜像の形状を含み、
   前記現像剤廃棄制御手段は、前記温湿度検知手段が検知した温度および湿度に基づいて前記形状を選択することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、
   前記温湿度検知手段により検知した装置内の温度をＴ、相対湿度をＲＨとし、
   １９℃≦Ｔ≦２７℃、かつ、３５％≦ＲＨ≦６５％を満たすとき、
   前記廃棄条件は、前記閾値を所定の値とし、
   前記電圧を印刷時の値とし、
   前記形状を、前記像担持体の軸方向に発光素子を直線状に配置し、長さを前記現像手段の軸方向の長さとした前記露光手段により前記発光素子をすべて発光させて形成する形状とすることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の画像形成装置において、
   １９℃≦Ｔ≦２３℃、かつ、３５％≦ＲＨ＜５０％を除外範囲として、Ｔ≦２３℃、かつ、ＲＨ＜５０％を満たすとき、
   前記廃棄条件は、前記閾値を前記所定の値より小さい値とし、
   前記電圧を印刷時より高い値とし、
   前記形状を、前記露光手段により前記所定の領域を露光しない形状とすることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   １９℃≦Ｔ≦２３℃、かつ、５０％≦ＲＨ≦６５％を除外範囲として、Ｔ≦２３℃、かつ、ＲＨ≧５０％を満たすとき、
   前記廃棄条件は、前記閾値を前記所定の値より小さい値とし、
   前記電圧を印刷時の値とし、
   前記形状を、前記像担持体の軸方向に発光素子を直線状に配置し、長さを前記現像手段の軸方向の長さとした前記露光手段により前記発光素子をすべて発光させて形成する形状とすることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   ２３℃＜Ｔ≦２７℃、かつ、３５％≦ＲＨ＜５０％を除外範囲として、Ｔ＞２３℃、かつ、ＲＨ＜５０％を満たすとき、
   前記廃棄条件は、前記閾値を前記所定の値より高い値とし、
   前記電圧を印刷時の値とし、
   前記形状を、前記露光手段により前記現像手段の軸方向の両端部を露光する形状とすることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
    ２３℃＜Ｔ≦２７℃、かつ、５０％≦ＲＨ≦６５％を除外範囲として、Ｔ＞２３℃、かつ、ＲＨ≧５０％を満たすとき、
    前記廃棄条件は、前記閾値を前記所定の値より高い値とし、
    前記電圧を印刷時より低い値とし、
    前記形状を、前記露光手段により前記所定の領域を露光しない形状とすることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
    前記露光手段が露光するドット数を数えるドット数カウント部と、
    印刷枚数を数える印刷枚数カウント部を備え、
    前記現像剤廃棄制御手段は、印刷用データを受信したとき、前記印刷用データに含まれる前記印刷枚数に対する前記印刷ドット数の比率を、前記印刷面積の比率とすることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
    前記像担持体の回転速度を検知する回転速度検知部を有し、
    前記現像剤廃棄制御手段は、前記温度および湿度に加え、前記回転速度検知部が検知した回転速度に基づいた前記閾値とすることを特徴とする画像形成装置。

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