JP4133066B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、トナーの劣化による画質低下を抑制する目的でトナーを強制的に消費させる機能を備えた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
潜像担持体である感光体上の静電潜像を現像する方式としては、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤によって現像を行う二成分現像方式と、キャリアを含まない一成分現像剤によって現像を行う一成分現像方式が知られている。このうち、一成分現像方式は、小型、機構の簡略性、保守性等の点で二成分現像方式に比べて有利である。また、一成分現像方式には、現像剤を感光体上の静電潜像に接触させて現像を行う接触現像方式と、現像剤を感光体上の静電潜像に接触させずに飛翔させて現像を行う非接触現像方式とがある。これらの方式のうち非接触現像方式は、感光体、現像ローラの寿命、重ね合わせ現像が可能であること等の理由から有利である。
【0003】
上記一成分現像方式においては、現像剤(以下、適宜「トナー」という。)が現像装置内で様々な機械的ストレスを受けることで、そのトナーの帯電特性が経時的に劣化する。この機械的ストレスとしては、薄層化ブレードや現像剤供給ローラとの摩擦、あるいは、現像装置内でのトナーの搬送や撹拌などが挙げられる。このようにトナーの帯電特性が劣化すると、現像装置内に残留する劣化した残留トナーが逆極性に帯電する場合がある。この場合、残留トナーが感光体上の静電潜像が形成されていない地肌部に付着し、地肌汚れという現象が発生するという不具合が生じる。特に、非接触現像方式を採用した場合には、上記のようなトナーの劣化によって感光体への飛翔性が低下し、画像濃度が低下するという不具合も生じることになる。
なお、トナーの劣化による不具合は、一成分現像に限らず、二成分現像においても生じ得るものである。
【0004】
上述したトナーの劣化は、現像装置内で機械的ストレスを受ける時間すなわち現像装置の駆動時間に比例して進行する。よって、トナーエンドの時期には、トナーの劣化が進行しており、上述した不具合が生じやすい。そのため、従来から、現像装置内のトナーを使い切ってから新規なトナーを補給するタイプの画像形成装置では、トナー補給時からトナーエンドまでの間における現像装置の駆動時間が一定時間を越えないような工夫が提案されている。
【0005】
例えば、特許第3029648号公報には、一枚毎に算出する印字率が基準となる印字率よりも小さいとき、次の画像形成を行う前に、プリントしない現像剤パターンを形成してトナーを強制的に消費する画像形成装置が開示されている。なお、ここでいう印字率は、被画像形成媒体上に潜像を形成するために発光されたレーザ発光回数(実際の潜像を構成する画素数)を、その被画像形成媒体上に印字可能なドット数(潜像を構成し得る総画素数)で割ったものである。この装置では、印字率が小さいときには、算出した印字率に応じた量のトナーを強制的に消費することにより、実際に消費するトナー量を基準の印字率について消費するトナー量とおおよそ同じにする。これにより、トナー補給時からトナーエンド時までにプリントされた枚数を一定枚数以下にするものである。プリントされた枚数は現像装置の駆動時間とおおよそ比例関係にあるため、上記公報に開示の装置によれば、現像装置の駆動時間をトナーの劣化による不具合が生じない一定時間内に抑えることが可能となる。その結果、トナーの劣化度合いが許容される劣化度合いを超える前にトナーを使い切ることが可能となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記印字率とトナーの消費量の関係は、必ずしも一定ではなく、潜像が同じ画素量であってもトナーの消費量を変化させる要因となるパラメータが変動すれば、上記関係も変動することになる。具体的には、例えば、現像ギャップ、帯電装置の帯電量、露光量等のバラツキ、温度や湿度等の環境の変化、感光特性の経時変化などによって、上記関係は変動する。そのため、上記公報に開示の装置のように、印字率とトナーの強制消費量との関係が固定されたものである場合、実際のトナー消費量を基準の印字率についてのトナー消費量と同じにできなくなる。すなわち、同じ画素量の潜像についてのトナー消費量であっても、上記パラメータの変動前に比べてその変動後の方が少なくなる場合があるし、その変動前に比べて変動後の方が多くなる場合もある。
前者の場合、トナーを強制消費しても、実際のトナー消費量は基準の印字率についてのトナー消費量よりも少ないものとなる。この場合、現像装置の駆動時間を一定時間内に抑えることができず、トナーエンド付近でトナーの劣化による不具合が生じ得るという問題が発生する。
一方、後者の場合には、現像装置の駆動時間が一定時間に達する十分前にトナーエンドを迎えられる。しかし、この場合、トナーの劣化による不具合の発生はすでに十分に抑制されているにも関わらずトナーの強制消費を行うことになるため、多くのトナーを無駄にし、トナーイールドが低下するという問題が発生する。
【0008】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナーの強制消費によるトナーの無駄を抑えつつ、トナーの劣化による不具合を抑制できる画像形成装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、担持体と、上記像担持体上に潜像を形成するための潜像形成手段と、上記像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、上記像担持体上に形成されたトナー像を被転写材上に転写する転写手段と、上記像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段と、上記潜像形成手段により形成される潜像の画素量と予め決められた基準画素量とから、強制的に消費させるトナーの強制消費量を算出する強制消費量算出手段と、上記強制消費量に従い、上記潜像形成手段及び上記現像装置を動作させて該現像装置内のトナーを強制的に上記像担持体に付着させ、上記転写手段による転写を行わずに上記クリーニング手段によって該像担持体上のトナーを除去するためのトナー強制消費手段とを備えた画像形成装置において、上記潜像が同じ画素量であってもトナーの消費量を変化させる要因となるパラメータに応じて上記トナー強制消費手段によって強制的に消費されるトナーの強制消費量を補正する強制消費量補正手段を有し、上記トナー強制消費手段は、上記現像装置にトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間の画像形成枚数が予め決められた基準画像形成枚数となるようにトナーの強制消費を行うものであり、上記強制消費量補正手段は、上記現像装置にトナーが補給されてから実際にそのトナーを使い切るまでの期間に画像形成した枚数に基づいて、その使い切り後に補給したトナーにより画像形成される枚数が上記基準画像形成枚数に近づくように、上記基準画素量を修正し、上記強制消費量を補正することを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、像担持体と、上記像担持体上に潜像を形成するための潜像形成手段と、上記像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、上記像担持体上に形成されたトナー像を被転写材上に転写する転写手段と、上記像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段と、上記潜像形成手段により形成される潜像の画素量と予め決められた基準画素量とから、強制的に消費させるトナーの強制消費量を算出する強制消費量算出手段と、上記強制消費量に従い、上記潜像形成手段及び上記現像装置を動作させて該現像装置内のトナーを強制的に上記像担持体に付着させ、上記転写手段による転写を行わずに上記クリーニング手段によって該像担持体上のトナーを除去するためのトナー強制消費手段とを備えた画像形成装置において、上記潜像が同じ画素量であってもトナーの消費量を変化させる要因となるパラメータに応じて上記トナー強制消費手段によって強制的に消費されるトナーの強制消費量を補正する強制消費量補正手段を有し、上記トナー強制消費手段は、上記現像装置にトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間の該現像装置の駆動時間が予め決められた基準駆動時間となるようにトナーの強制消費を行うものであり、上記強制消費量補正手段は、上記現像装置にトナーが補給されてから実際にそのトナーを使い切るまでの期間に該現像装置が駆動した時間に基づいて、その使い切り後に補給したトナーを使い切るまでに該現像装置が駆動する時間が上記基準駆動時間に近づくように、上記基準画素量を修正し、上記強制消費量を補正することを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、上記現像装置内のトナーエンドを検知するトナーエンド検知手段を備え、上記期間として、該トナーエンド検知手段がトナーエンドを検知してから次のトナーエンドを検知するまでの期間を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2又は3の画像形成装置において、上記強制消費量算出手段によって複数回の画像形成動作分の強制消費量を算出し、該複数回の画像形成動作後に上記トナー強制消費手段によってトナーを強制的に消費させることを特徴とするものである。
本発明に係る画像形成装置においては、潜像形成手段により形成される潜像の画素量(実際の画素量)と予め決められた基準画素量とから強制消費量を算出し、その算出結果に従いトナーを強制的に消費する。これにより、現像装置に一定量のトナーを補給してからそのトナーを使い切るまでの現像装置の駆動時間を、一定時間内に収めようとするものである。ここで、「基準画素量」は、例えば平均的な潜像を構成する画素量を用いることができる。また、「一定時間」は、上記基準画素量をもつ潜像の現像に消費するトナー量、トナーエンド後に一度に補給されるトナーの量、トナーの劣化進行度、1枚のプリントを行う際の現像装置の駆動時間などから、トナーを使い切る時点でトナーの劣化度合いが画像に悪影響を及ぼさない程度になるように決定される。
ここで、実際の使用状況においては、上述したように、潜像が同じ画素量であってもこれを現像する際のトナー消費量を変化させる要因となるパラメータが存在する。そのため、このパラメータが予定しているパラメータがズレると、適正な時期にトナーエンドを迎えることができず、トナーエンド付近でトナーの劣化による不具合が発生したり、トナーを無駄し、トナーイールドが低下したりする。そこで、本発明に係る画像形成装置では、上記パラメータに応じてトナーの強制消費量を補正することとしている。この補正とは、実際のパラメータ値と予定しているパラメータ値の間における、同じ画素量をもつ潜像を現像する際に消費されるトナーの量の差が小さくなるように、トナーの強制消費量を補正することを意味する。すなわち、パラメータの変動により、同じ画素量をもつ潜像を現像する際に消費されるトナーの量が少なくなる場合にはトナーの強制消費量を多くするように補正し、逆の場合にはトナーの強制消費量を少なくするように補正する。したがって、この補正により、パラメータが変動しても、トナーの強制消費を適正に行うことが可能となり、、適正な時期にトナーエンドを迎えることができる。
なお、ここでいう「パラメータ」には、部材の劣化等によって経時的に変化してしまう現像ギャップ、感光特性等や、温度や湿度等の環境などの変更を意図しないものと、その変動を意図して行うものとが含まれる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、画像形成装置である複写機に適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る複写機の構成及び動作について説明する。
図2は、本実施形態に係る複写機の要部を示す概略構成図である。この複写機は、反転現像により2色ディジタル画像を形成するものである。図示のように、この複写機には、表面に静電潜像が形成される像担持体としての感光体ドラム1が備わっている。この感光体ドラム1の周囲には、1色目のトナー像を形成するための、感光体ドラム表面を一様に帯電する第1帯電装置2Aと、図示しない第1露光装置によって形成された静電潜像を第1トナーにより現像する第1現像装置3Aとを備えている。また、感光体ドラム1の周囲には、2色目のトナー像を形成するために、第1帯電装置2Aと同様の第2帯電装置2Bと、図示しない第2露光装置によって形成された静電潜像を第2トナーにより現像する第2現像装置3Bとを備えている。また、感光体ドラム1の周囲には、転写材としての記録紙の裏側からトナーの帯電極性とは逆極性の電荷を与えて感光体ドラム1上のトナー像を記録紙上に転写する転写装置4、転写後に感光体ドラム1上に残留するトナーを除去するクリーニング装置5、次の画像形成に備えて感光体ドラム表面の電荷を除去する除電装置6を備えている。
【0011】
感光体ドラム1は、ドラム状の導電性基体の周面に下地層、電荷発生層、電荷輸送層等が順次積層されたものである。この感光体ドラム1は、回転可能に支持され、図示しない駆動手段により、例えば200mm/secで図中矢印Cの方向に回転するように駆動される。
第1現像装置3Aは、磁性キャリアとトナーからなる二成分現像剤によって現像を行うものであり、現像ローラ上に形成された磁気ブラシ状の現像剤を感光体ドラム表面に接触させて現像する。一方、第2現像装置3Bは、カラー顔料を用いた非磁性の一成分現像剤によって現像を行うものであり、現像ローラ上に形成されたトナー層を感光体ドラム表面に対して所定の間隔をあけて対向させて現像を行う非接触現像を行う。
【0012】
図3は、第2現像装置3Bの概略構成を示す断面図である。第2現像装置3Bは、感光体ドラム1と対向する位置に設けられた開口から一部を露出するように配置された現像ローラ11を備えている。この現像ローラ11は、感光体ドラム1と連れ回る方向(図中矢印D)に回転するように支持されている。この現像ローラ11の表面は、ビーズブラスト処理された導電体や、誘電体部と導電部とが微小面積で配置されたもの等によって形成されている。現像ローラ11の軸方向端部の表面上には、現像領域において感光体ドラム1と所定の間隔を保つために図示しないスペーサコロが設けられている。現像領域に対して現像ローラ11の回転方向Dの上流側には、現像ローラ11上のトナー層を所定の均一な厚さにするための薄層化ブレード12が現像ローラ11の表面と接するように設けられている。また、現像ローラ11を介して現像領域の反対側に位置する第2現像装置3Bの内部には、トナー供給ローラ13が現像ローラ11の表面と接するように設けられている。また、第2現像装置3Bの内部には、トナー収容部内のトナーを撹拌搬送するための2つのアジテータ14a,14bが設けられている。トナー供給ローラ13及び2つのアジテータ14a,14bは、それぞれ図中矢印E,F,Gの方向に回転するように支持されている。
図示しないトナー補給部からトナー収容部内に補給されたトナーは、アジテータ14a,14bにより撹拌搬送され、トナー供給ローラ13によって現像ローラ11上に供給される。そして、現像ローラ11上に供給されたトナーは、薄層化ブレード12により薄層化された後、現像ローラ11の回転に伴って現像領域に搬送される。この現像領域では、現像ローラ11に印加された現像バイアスによって、現像ローラ上のトナーが感光体ドラム1の静電潜像部分に飛翔し、感光体ドラム上にトナー像が形成されることになる。
なお、第2現像装置3B内のトナーが消費されると、そのトナーエンドがトナーエンドセンサ17によって検知される。このトナーエンドセンサ17としては、例えば圧電振動方式等のものを使用できる。
【0013】
次に、本発明の特徴部分であるトナー強制消費動作について説明する。本実施形態においては、この動作を第2現像装置3Bに関してのみ行うが、第1現像装置3Aに関して行ってもよい。
図4は、本実施形態におけるトナー強制消費動作を制御するための制御部を示す機能ブロック図である。この制御部20は、実際には本複写機全体の制御を統括して行うものであるが、図示ではトナー強制消費動作に関する機能のみ表示してある。
本複写機でカラー画像をプリントする場合、まず、スキャナ部で読みとった原稿の画像情報を制御部20の演算処理部21で受け取る。そして、演算処理部21は通常のプリント動作のための制御を行うとともに、感光体ドラム1上に形成する静電潜像部分の画素量を画素量カウンタ22に記憶する。また、演算処理部21は、前回のトナーエンド時からの実際の画像形成枚数である累積プリント枚数を枚数カウンタ23に順次記憶する。また、演算処理部21は、画素量カウンタ22に記憶された画素量と予め決められた基準画素量とを用いて強制消費するトナーの強制消費量を算出する。このとき、補正値メモリ24に予め記憶しておいた後述する補正値を用いてトナー強制消費量を補正する。そして、そのプリント動作後に、算出した画素量分の潜像を感光体ドラム1上の非画像領域に形成し、これを現像してトナーを強制的に消費する。トナーを強制消費する際に形成する潜像パターンは、ドット、ベタ、ラインなど、どのようなものでもよい。
なお、このトナー強制消費は、演算処理部21の上記判断において小さいと判断されたプリント動作ごとに必ず行う必要はない。例えば、算出した不足分に相当する量の画素量を数回分累積しておき、この累積した分のトナーを後でまとめて強制消費するようにしてもよい。
【0014】
図1は、本実施形態における制御部20のトナー強制消費動作に関する処理の流れを示すフローチャートである。
プリント動作が開始すると(S1)、制御部20の演算処理部21は、まず、枚数カウンタ23に記憶された累積プリント枚数Zに1を加算する(S2)。また、演算処理部21は、強制消費量算出手段として機能し、スキャナ部から送られてくる画像情報やユーザーが指定したプリントモード等に基づいて、感光体ドラム1上に形成する静電潜像部分の画素量Piを算出する。算出した画素量Piは、画素量カウンタ22に記憶される(S3)。そして、この画素量Piと予め決められた基準画素量P0とから強制的に消費させるトナーの強制消費量を算出する(S4)。
【0015】
なお、感光体ドラム1上に形成する静電潜像は、その感光体ドラム1の表面移動方向における長さLがプリント動作ごとに異なる。現像装置の駆動時間は、その静電潜像の長さLに応じて変化するため、上記基準画素量P0を一定の長さLのときのものとして固定すると、実際の画素量Piと基準画素量P0とを適正に比較できない。そこで、本実施形態の基準画素量P0としては、予め決められた単位長さあたりの基準画素量に実際の静電潜像の長さLを乗じたものを用いている。なお、単位長さあたりの基準画素量は、実験的に求めることができる。
【0016】
ここで、感光体ドラム1の経時劣化、第2帯電装置2Bの汚れ、トナーの劣化等の様々な理由から現像特性が変化し、地肌汚れが発生することがある。本実施形態では、このような地肌汚れが発生した場合、現像バイアスVbの値が低くなるようにバイアス変更する機能が備わっている。現像バイアスVbを低くすると、現像バイアスVbと静電潜像部分の電位VLとの差である現像ポテンシャルVpが小さくなるため、トナー消費量が少なくなり、地肌汚れの発生を抑制できる。しかし、この場合、同じ画素量の潜像を現像するのに消費される予定のトナー消費量が減少する。そのため、このように現像バイアスを低く変更した以降のトナー強制消費動作では、トナー強制消費分を含む実際のトナー消費量と、基準画素量の潜像を現像するためのトナー消費量とを同じにすることができない。その結果、現像装置にトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間が延びてしまい、トナーエンド付近でトナーの劣化による画像濃度低下、地肌汚れ等の不具合が生じる。
また、本複写機を経時使用していく中で、感光体ドラム1を交換したり、第2帯電装置2Bを清掃したりして、地肌汚れに対する余裕度が高まることもある。この場合、画像濃度を高めるべく、上記とは逆に現像バイアスを高く変更することもある。この場合、同じ画素量の潜像を現像するのに消費される予定のトナー消費量が増加するため、トナー強制消費によってトナーを無駄に消費することになり、トナーイールドが低下するという不具合が生じる。
【0017】
そこで、制御部20の演算処理部21は、現像バイアスVbが変更されたとき、変更前の現像バイアスに対する変更後の現像バイアスのトナー消費量の変化率γを予め算出しておき、これを補正値メモリ24に記憶しておく(S10)。そして、下記の数1に示す演算式から、トナー強制消費量Pcを算出する(S4)。
【数1】
Pc = (P0/γ)―(Pi×γ)
【0018】
上記補正値γは、実験的に求めることができる。
図5は、現像バイアスVb[V]と、現像後の感光体ドラム1上の単位面積あたりのトナー付着量M[mg/cm2]との関係を示すグラフである。このグラフは、本複写機を用いた実験により求めた例である。実用的な範囲では、M=α×Vb+βの形で表すことができる、本例では、α=0.0012、β=0.019となっている。
ここで、現像バイアスをVb1からVb2に変更したとすると、画素量に対するトナー消費量の変化率γは、下記の数2に示す式で表すことができる。したがって、実際の画素量Piをγ倍し、基準画素量P0を1/γ倍することで、変更後の現像バイアスに基づくトナー強制消費量と変更前の現像バイアスに基づくトナー強制消費量とが同じになるように、トナー強制消費量を補正することができる。なお、初期状態から未だ現像バイアス変更がないときは、補正値γを1としてトナー強制消費量Pcを算出する。
【数2】
γ = (α×Vb2+β)/(α×Vb1+β)
【0019】
以上のようにしてトナー強制消費量Pcを算出したら(S4)、演算処理部21は、算出したトナー強制消費量Pcが0より大きいか否かを判断する(S5)。このときに小さいと判断されると、実際の画素量Piに関するトナー消費量が基準画素量P0に関するトナー消費量以上であることを意味するので、トナーを強制的に消費する必要はない。したがって、トナーの強制消費を行わずに次ぎの画像形成動作に移行することになる。一方、上記判断で大きいと判断されると、実際の画素量Piに関するトナー消費量が基準画素量P0に関するトナー消費量を下回ることを意味するので、トナーを強制的に消費する必要がある。この場合、プリント画像となる静電潜像の後端直後の感光体ドラム表面に、S4で算出したトナー強制消費量Pcの画素量分の静電潜像を第2露光装置により光書き込みし、これを第2現像装置3Bにより現像する。これにより、基準画素量P0に対する実際の画素量Piのトナー消費不足分を強制的に消費することができる(S6)。なお、トナーの強制消費のために形成したトナー像が転写領域を通過する際には転写装置4が感光体ドラム1から離間し、そのトナー像は、転写されないままクリーニング装置5によって感光体ドラム1上から除去、回収される。
【0020】
上述のように、現像バイアスVbの変更に応じてトナー強制消費量を補正するれば、第2現像装置3Bにトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間における実際のプリント枚数と予定プリント枚数(基準画像形成枚数)とをほぼ同じにすることができる。この予定プリント枚数とは、第2現像装置3Bにトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間における第2現像装置3Bの予定駆動時間(基準駆動時間)と同視できるため、上記補正により適正な時期にトナーエンドを迎えることができる。しかし、温度や湿度等の使用環境、画素量の多い画像ばかりプリントするなどのユーザーの使用方法などによっては、上記補正を行っても、上記期間中における実際のプリント枚数と予定プリント枚数とがズレることもある。
【0021】
図6は、一定量のトナーが補給されてからトナーエンドになるまでの累積プリント枚数と、使用環境(温度及び湿度)との関係を示すグラフである。このグラフは、温度及び湿度を、10℃15%RH、23℃60%RH、30℃90%RHに変更したときのそれぞれの環境下におけるトナーエンドまでの累積プリント枚数を実験したものである。図示のように、使用環境の変化によってトナーエンドまでの累積プリント枚数は大きく変動するため、これを無視すると、適正な時期にトナーエンドを迎えることができないおそれがある。そこで、本実施形態では、このズレも補正するために以下の処理を行う。
【0022】
上述したトナーの強制消費を終えたら(S6)、演算処理部21は、トナーエンドセンサ17からの信号に基づいて第2現像装置3Bがトナーエンドであるか否かを判断する(S7)。そして、トナーエンドであると判断すると、演算処理部21は、枚数カウンタ23から累積プリント枚数Zを読み出す(S8)。そして、予め決められた基準プリント枚数Zstdに対する累積プリント枚数Zの比をを上記基準画素量P0に乗じて、次回のトナーエンドまでに使用する基準画素量P0を決定する(S9)。
【0023】
ここで、基準プリント枚数Zstdは、実験的に求めることができる。
図7は、第2現像装置3Bに一定量のトナーが補給されてからトナーエンドになるまでの累積プリント枚数と、画像上に現れる粒状の地肌汚れの評価との関係を示すグラフである。このグラフは、本複写機を用い、画素量を変化させることでトナーエンドまでのプリント枚数を変化させたときに、画像上に現れる粒状の地肌汚れを評価した結果を示すものである。ここで、地肌汚れがなく最も良好な画像が得られたときの評価ランクを5とし、評価ランクが下がるにつれて地肌汚れが悪化することを示す。一般に、評価ランクが4以上であれば、実用上問題ない良好な画像を得ることができる。したがって、実用上問題ない良好な画像を得られる範囲内で最もプリント枚数が多い値を、基準プリント枚数Zstdとして用いるのが望ましい。したがって、本例では、基準プリント枚数Zstdを2500枚に設定している。
【0024】
そして、トナーエンド後にユーザー等によって第2現像装置3Bに新たなトナーが補給されると、その補給動作終了時に枚数カウンタ23のカウント値を0にリセットする。
【0025】
以上、本実施形態によれば、現像バイアスVbの変動によるズレを補正するため、適切な時期にトナーエンドを迎えることができる。しかも、本実施形態では、使用環境等によるズレも補正するため、より適切な時期にトナーエンドを迎えることができる。
【0026】
〔変形例1〕
次に、上記実施形態におけるトナー強制消費動作の一変形例(以下、本変形例を「変形例1」という。)について説明する。本変形例では、第2現像装置3Bにトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間において、累積プリント枚数Zをカウントするのではなく、第2現像装置3Bの実際の駆動時間である累積駆動時間Tを計測し、これに基づいて補正を行う。そのため、本変形例では、第2現像装置3Bに駆動時間tを計測するための図示しない駆動時間カウンタを搭載し、この駆動時間カウンタからの出力tを制御部20の演算処理部21に送るように構成されている。なお、第2現像装置3Bの累積駆動時間Tによる補正以外は、上記実施形態と同様であるため、上記実施形態と同様の部分についての説明は省略する。
【0027】
図8は、本変形例1における制御部20のトナー強制消費動作に関する処理の流れを示すフローチャートである。
本変形例1では、演算処理部21は、トナーエンドであると判断すると(S7)、第2現像装置3Bの駆動時間カウンタから累積駆動時間Tを読み出す(S11)。そして、予め決められた基準累積駆動時間Tstdに対する累積駆動時間Tの比をを上記基準画素量P0に乗じて、次回のトナーエンドまでに使用する基準画素量P0を決定する(S12)。なお、基準累積駆動時間Tstdは、上述した累積プリント枚数と同様に実験的に求めることができる。
【0028】
上記実施形態のように累積プリント枚数Zを用いて補正をする場合、実際のプリント動作時には記録紙の給紙段や光書込信号の遅れ等にバラツキがあるため、累積プリント枚数Zから第2現像装置3Bの累積駆動時間を正確に把握することが困難である。しかし、本変形例1によれば、トナーの劣化進行度が直接関係する第2現像装置3Bの累積駆動時間Tに基づいてトナー強制消費量を補正するので、上記実施形態の場合よりも適正なトナー強制消費動作を行うことができる。
【0029】
〔変形例2〕
次に、上記実施形態におけるトナー強制消費動作の他の変形例(以下、本変形例を「変形例2」という。)について説明する。本変形例では、上記変形例1と同様に第2現像装置3Bの累積駆動時間Tに基づいて補正を行うが、1枚のプリント動作ごとにトナー強制消費動作を行うのではなく、複数枚(m枚)のプリント動作ごとにトナー強制消費動作を行う。
【0030】
図9は、本変形例2における制御部20のトナー強制消費動作に関する処理の流れを示すフローチャートである。
プリント動作が開始すると(S1)、制御部20の演算処理部21は、まず、枚数カウンタ23に記憶された累積プリント枚数nに1を加算する(S21)。なお、この累積プリント枚数nはトナー強制消費量の補正に用いるのではなく、トナー強制消費動作の開始タイミングを決定するために用いる。また、演算処理部21は、累積プリント枚数nがトナー強制消費動作の開始タイミングとなる規定枚数mに達するまでの累積画素量Pimを算出し、これを画素量カウンタ22に記憶する(S22)。そして、累積プリント枚数nが規定枚数mに達したか否かを判断する(S23)。
【0031】
上記判断において規定枚数mに達した判断したら、演算処理部21は、枚数カウンタ23に記憶された累積プリント枚数nを0にリセットする(S24)。その後、累積画素量Pimを用いて、上記実施形態及び上記変形例1と同様に強制的に消費させるトナーの強制消費量Pcmを算出する(S25)。このトナー強制消費量Pcmの算出に当たり、予め決められた基準画素量P'0は、上記累積画素量Pimに合わせる必要がある。そのため、本変形例2で用いる基準画素量P'0は、予め決められた単位長さあたりの基準画素量に、累積プリント枚数nが規定枚数mに達するまでの実際の静電潜像の累積長さLm=ΣLn(n=1〜m)を乗じたものを用いている。このときのトナー強制消費量Pcmを算出する演算式は、下記の数3に示すようになる。なお、トナーの強制消費を終えたら(S6)、演算処理部21は、上記画素量カウンタ22に記憶された累積画素量Pimを0にリセットする(S26)。
【数3】
Pcm = (P'0/γ)―(Pim×γ)
【0032】
画素量の少ない画像を連続プリントする場合、上記実施形態や上記変形例1のようにプリント動作ごとにトナーの強制動作が行われ、連続プリント速度が低下してしまう。しかし、本変形例2によれば、複数枚分のトナー強制動作を後でまとめて行うので、トナーの強制動作による連続プリント速度の低下を抑制できる。
また、本変形例2のように複数枚分の画素量Pimに基づいてトナー強制消費量を算出することで、トナー強制消費動作によるトナー消費を少なくすることができる。すなわち、1枚単位の基準画素量P0(上記実施形態及び上記変形例1で用いた基準画素量P0)以上の潜像を現像する場合、基準画素量P0を現像するときのトナー消費量を超えた量のトナーを消費する。したがって、規定枚数mに達するまでの期間にこのような現像を行っている場合、その基準画素量P0のトナー消費量を超えた分のトナー消費によって、同期間内における基準画素量P0よりも小さい実際の基準画素量Piについてのトナー強制消費量の一部又は全部を相殺することができる。
【0033】
以上、上記実施形態、上記変形例1及び上記変形例2によれば、制御部20が、第2露光装置により形成される静電潜像の画素量Pi,Pimと予め決められた基準画素量P0,P'0とから、強制的に消費させるトナーの強制消費量Pc,Pcmを算出する強制消費量算出手段として機能する。そして、制御部20の演算処理部21が、第2帯電装置2B、第2帯電露光、第2現像装置3B、転写装置4等を制御することでトナー強制消費手段が構築される。これにより、強制消費量Pc,Pcmに従い、第2帯電装置2B、第2帯電露光、第2現像装置3B等を動作させて第2現像装置3B内のトナーを強制的に感光体ドラム1に付着させ、転写装置4による転写を行わずにクリーニング装置5によってトナーを除去するトナーの強制消費動作を行う。そして、静電潜像が同じ画素量であってもトナーの消費量を変化させる要因となるパラメータ(温度や湿度等の使用環境など)が予定しているパラメータ(基準画素量の決定時のパラメータ)からズレているとき、演算処理部21が強制消費量補正手段として機能し、その実際のパラメータに応じて強制消費量Pc,Pcmを補正する。したがって、上記パラメータのズレを補正して適切な時期にトナーエンドを迎えることができる。
また、上記実施形態、上記変形例1及び上記変形例2によれば、上記パラメータに、感光体ドラム1上の静電潜像にトナーを付着させるための現像バイアスが含まれているため、現像バイアスVbによるズレを補正して適切な時期にトナーエンドを迎えることができる。
また、上記実施形態においては、演算処理部21は、第2現像装置3Bにトナーが補給されてから実際にそのトナーを使い切るまでの期間に画像形成した枚数である累積プリント枚数Zに基づいて、強制消費量Pcを補正する。具体的には、その使い切り後に補給したトナーにより画像形成される枚数が基準画像形成枚数である基準プリント枚数Zstdに近づくように、基準画素量P0を修正する。上述したように、累積プリント枚数Zは温度や湿度等の環境変動によって変化するが、本実施形態では、環境変動によって、例えば実際の累積プリント枚数Zが基準プリント枚数Zstdよりも増えた場合、基準画素量P0が多くなるように修正される。この場合、強制消費量Pcが多くなるように補正され、累積プリント枚数Zを基準プリント枚数Zstdに近づけることができる。また、逆の場合には、基準画素量P0が少なくなるように修正されるため、強制消費量Pcが少なくなるように補正され、累積プリント枚数Zを基準プリント枚数Zstdに近づけることができる。このように、複写機の使用環境等も考慮して強制消費量Pcを補正するため、より適切な時期にトナーエンドを迎えることができる。
また、上記変形例1及び上記変形例2によれば、演算処理部21は、第2現像装置3Bにトナーが補給されてから実際にそのトナーを使い切るまでの期間に第2現像装置3Bが駆動した時間である駆動時間Tに基づいて、強制消費量Pc,Pcmを補正する。具体的には、その使い切り後に補給したトナーを使い切るまでに第2現像装置3Bが駆動する時間が基準累積駆動時間Tstdに近づくように、基準画素量P0,P'0を修正する。上述したように、駆動時間Tは、上記累積プリント枚数Zと同様に温度や湿度等の環境変動によって変化する。変形例1及び上記変形例2では、環境変動によって、例えば実際の駆動時間Tが基準累積駆動時間Tstdを越えた場合、基準画素量P0が多くなるように修正される。この場合、強制消費量Pcが多くなるように補正され、駆動時間Tを基準累積駆動時間Tstdに近づけることができる。また、逆の場合には、基準画素量P0が少なくなるように修正されるため、強制消費量Pcが少なくなるように補正され、駆動時間Tを基準累積駆動時間Tstdに近づけることができる。変形例1及び上記変形例2の場合、トナー劣化の進行度に直接関係する第2現像装置3Bの駆動時間に基づいて補正するため、上記実施形態のようにプリント枚数に基づいて補正する場合に比べて、強制消費量Pcをより適切に補正でき、より適切な時期にトナーエンドを迎えることができる。
また、上記実施形態、上記変形例1及び上記変形例2の複写機は、第2現像装置3B内のトナーエンドを検知するトナーエンド検知手段としてのトナーエンドセンサ17を備えている。そして、第2現像装置3Bにトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間として、トナーエンドセンサ17がトナーエンドを検知してから次のトナーエンドを検知するまでの期間を用いている。これにより、演算処理部21での処理が容易となる。
また、上記変形例2では、演算処理部21によって複数回(m回)の画像形成動作分の強制消費量Pimを算出し、m回の画像形成動作後にトナーを強制的に消費させる。これにより、上述した変形例2の効果を得ることができる。
【0034】
尚、上記実施形態、上記変形例1及び上記変形例2では、現像バイアスによる補正を常に行っているが、これを省略することも可能である。また、複写機が現像バイアス以外のパラメータについても変更する機能を備えている場合、そのパラメータの変動に応じて強制消費量を補正してもよい。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、同じ画素量であってもトナーの消費量を変化させる要因となるパラメータが予定のパラメータからズレても、適正な時期にトナーエンドを迎えることができるので、トナーの強制消費によるトナーの無駄を抑えつつ、トナーの劣化による不具合を抑制できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係る複写機の制御部20が行うトナー強制消費動作に関する処理の流れを示すフローチャート。
【図2】同複写機の要部を示す概略構成図。
【図3】同複写機の第2現像装置の概略構成を示す断面図。
【図4】同複写機のトナー強制消費動作を制御するための制御部を示す機能ブロック図。
【図5】現像バイアスと、現像後の感光体ドラム上の単位面積あたりのトナー付着量との関係を示すグラフ。
【図6】一定量のトナーが補給されてからトナーエンドになるまでの累積プリント枚数と、使用環境(温度及び湿度)との関係を示すグラフ。
【図7】第2現像装置に一定量のトナーが補給されてからトナーエンドになるまでの累積プリント枚数と、画像上に現れる粒状の地肌汚れの評価との関係を示すグラフ。
【図8】変形例1における制御部のトナー強制消費動作に関する処理の流れを示すフローチャート。
【図9】変形例2における制御部のトナー強制消費動作に関する処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
1 感光体ドラム
2B 第2帯電装置
3B 第2現像装置
4 転写装置
5 クリーニング装置
17 トナーエンドセンサ
20 制御部
21 演算処理部
22 画素量カウンタ
23 枚数カウンタ
24 補正値メモリ
Claims (4)
- 像担持体と、
上記像担持体上に潜像を形成するための潜像形成手段と、
上記像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
上記像担持体上に形成されたトナー像を被転写材上に転写する転写手段と、
上記像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段と、
上記潜像形成手段により形成される潜像の画素量と予め決められた基準画素量とから、強制的に消費させるトナーの強制消費量を算出する強制消費量算出手段と、
上記強制消費量に従い、上記潜像形成手段及び上記現像装置を動作させて該現像装置内のトナーを強制的に上記像担持体に付着させ、上記転写手段による転写を行わずに上記クリーニング手段によって該像担持体上のトナーを除去するためのトナー強制消費手段とを備えた画像形成装置において、
上記潜像が同じ画素量であってもトナーの消費量を変化させる要因となるパラメータに応じて上記トナー強制消費手段によって強制的に消費されるトナーの強制消費量を補正する強制消費量補正手段を有し、
上記トナー強制消費手段は、上記現像装置にトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間の画像形成枚数が予め決められた基準画像形成枚数となるようにトナーの強制消費を行うものであり、
上記強制消費量補正手段は、上記現像装置にトナーが補給されてから実際にそのトナーを使い切るまでの期間に画像形成した枚数に基づいて、その使い切り後に補給したトナーにより画像形成される枚数が上記基準画像形成枚数に近づくように、上記基準画素量を修正し、上記強制消費量を補正することを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体と、
上記像担持体上に潜像を形成するための潜像形成手段と、
上記像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
上記像担持体上に形成されたトナー像を被転写材上に転写する転写手段と、
上記像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段と、
上記潜像形成手段により形成される潜像の画素量と予め決められた基準画素量とから、強制的に消費させるトナーの強制消費量を算出する強制消費量算出手段と、
上記強制消費量に従い、上記潜像形成手段及び上記現像装置を動作させて該現像装置内のトナーを強制的に上記像担持体に付着させ、上記転写手段による転写を行わずに上記クリーニング手段によって該像担持体上のトナーを除去するためのトナー強制消費手段とを備えた画像形成装置において、
上記潜像が同じ画素量であってもトナーの消費量を変化させる要因となるパラメータに応じて上記トナー強制消費手段によって強制的に消費されるトナーの強制消費量を補正する強制消費量補正手段を有し、
上記トナー強制消費手段は、上記現像装置にトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間の該現像装置の駆動時間が予め決められた基準駆動時間となるようにトナーの強制消費を行うものであり、
上記強制消費量補正手段は、上記現像装置にトナーが補給されてから実際にそのトナーを使い切るまでの期間に該現像装置が駆動した時間に基づいて、その使い切り後に補給したトナーを使い切るまでに該現像装置が駆動する時間が上記基準駆動時間に近づくように、上記基準画素量を修正し、上記強制消費量を補正することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2の画像形成装置において、
上記現像装置内のトナーエンドを検知するトナーエンド検知手段を備え、
上記期間として、該トナーエンド検知手段がトナーエンドを検知してから次のトナーエンドを検知するまでの期間を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2又は3の画像形成装置において、
上記強制消費量算出手段によって複数回の画像形成動作分の強制消費量を算出し、
該複数回の画像形成動作後に上記トナー強制消費手段によってトナーを強制的に消費させることを特徴とする画像形成装置。
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