JP4927439B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、像担持体にトナー像を形成する際の技術に関する。

従来より、特許文献１に示される画像形成装置では、記録紙上での画像の印字率（印刷可能な全ドット数に対してトナーが付与されるドット数の割合）が高い場合には、ある記録紙にトナー像が形成されてから、次に記録紙へのトナー像形成が行われるまでの時間を長くして、次のトナー像形成開始タイミングを遅延させる制御が行われている。この遅延制御では、印字率が高い場合、当該印字率に応じた遅延時間を所定の記憶部から読み出し、この読み出した遅延時間分をデフォルト値に加算した時間が、次のトナー像形成の遅延時間とされる。現像ローラに形成されたトナー層のトナーが急速に消費されるのに対して、トナーの運搬が滞って、磁気ローラから十分に現像ローラへとトナーを供給できず、現像ローラにより形成されるトナー像の濃度が薄くなってしまうため、像形成を遅延させることで、トナー像の濃度が薄くならないようにしたものである。
特開２００５−１６４６７６号公報

上記特許文献１に示される画像形成装置では、上記印字率が高い場合には、その度に、上述したトナー像形成の遅延時間の算出を行っていたため、遅延時間の算出に要する処理に無駄が生じていた。

この点に鑑みて本発明はなされたものであり、トナー像形成の遅延制御を簡単な処理で行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の画像形成装置は、像担持体と、
プリント対象データをトナー像形成に適した画像データに画像処理する画像処理部と、
前記画像処理部で画像処理された画像データに基づいて、前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
次回のトナー像の形成に用いられる前記画像データの印字率を前記画像処理部から取得し、当該印字率に応じて、前回のトナー像の形成と次回のトナー像の形成の時間間隔を、前回のトナー像の形成と前々回のトナー像の形成の時間間隔より長くして、次回のトナー像形成開始のタイミングを遅延させる処理を、前記トナー像形成手段によるトナー像の形成毎に行う遅延手段とを備え、
前記遅延手段は、前回のトナー像の形成に用いられた画像データの印字率と、次回のトナー像の形成に用いられる画像データの印字率とが同じ場合には、前記トナー像形成手段による次回のトナー像形成開始を遅延させず、前回のトナー像の形成に用いられた画像データの印字率よりも次回のトナー像の形成に用いられる画像データの印字率が高い場合には、前記次回のトナー像の形成に用いられる画像データの印字率に対して予め定められている遅延時間分、前記次回のトナー像の形成開始を遅延させるものである。

この構成であれば、遅延手段は、前回のトナー像の形成に用いられた画像データの印字率と、次回のトナー像の形成に用いられる画像データの印字率とが同じ場合には、前記トナー像形成手段による次回のトナー像形成開始を遅延させないので、従来の画像形成装置による遅延制御のように、上記印字率が高いことが判明する度にトナー像形成の遅延時間の算出を行うといった無駄な遅延時間の算出処理が行われず、トナー像形成の遅延制御を簡単な処理で実現できる。その一方、遅延手段は、前回のトナー像の形成に用いられた画像データの印字率よりも次回のトナー像の形成に用いられる画像データの印字率が高い場合には、前記次回のトナー像の形成に用いられる画像データの印字率に対して予め定められている遅延時間分、次回のトナー像の形成開始を遅延させるので、トナー不足によってトナー濃度が薄くなるという事態を的確に回避して、適正な画像形成が可能となるよう正確に遅延制御を行うことができる。

請求項２記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記遅延手段は、前回のトナー像の形成に用いられた画像データの印字率と、次回のトナー像の形成に用いられる画像データの印字率とが同じ場合であっても、予め定められた回数を超えて連続して前記トナー像形成手段によるトナー像形成が行われたときは、前記次回のトナー像の形成に用いられる画像データの印字率に対して予め定められている遅延時間分、前記次回のトナー像の形成開始を遅延させるものである。

この構成であれば、遅延手段は、前回のトナー像の形成に用いられた画像データの印字率と、次回のトナー像の形成に用いられる画像データの印字率とが同じ場合であっても、予め定められた回数を超えて連続して前記トナー像形成手段によるトナー像形成が行われたときは、次回のトナー像の形成開始を遅延させるので、トナー不足によってトナー濃度が薄くなるという事態を的確に回避することができる。

請求項３記載の画像形成装置は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置であって、前記像担持体からの前記トナー像の転写位置に記録紙を搬送する搬送手段を備え、
前記遅延手段は、前記トナー像形成手段による前記トナー像形成開始を遅延させた場合、当該遅延時間に合わせて、前記搬送手段によって記録紙が前記トナー像の転写位置に搬送されるタイミングを遅延させるものである。

この構成であれば、遅延手段によって遅延されるトナー画像形成に合わせて、搬送手段による記録紙の搬送が遅延されるので、トナー画像形成が遅延された場合であっても、的確に記録紙上への画像形成を行うことができる。

本発明によれば、従来の画像形成装置による遅延制御のように、上記印字率が高いことが判明する度にトナー像形成の遅延時間の算出を行うといった無駄な遅延時間の算出処理が行われず、トナー像形成の遅延制御を簡単な処理で実現でき、しかも、トナー不足によってトナー濃度が薄くなるという事態を的確に回避して、適正な画像形成が可能となるよう正確に遅延制御を行うことができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例である複合機の内部構成を概略的に示す側面図である。複合機８０は、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能及びファクシミリ機能等の機能を兼ね備えたものである。この複合機８０は、本体部２と、本体部２の左方に配設されたスタックトレイ３と、本体部２の上部に配設された原稿読取部５と、原稿読取部５の上方に配設された原稿給送部６とを有している。

また、複合機８０のフロント部には、操作部４７が設けられている。この操作部４７には、ユーザが印刷実行指示を入力するためのスタートキー４７１と、印刷部数等を入力するためのテンキー４７２と、各種複写動作の操作ガイド情報等を表示し、これら各種設定入力用にタッチパネル機能を有する液晶ディスプレイ等からなる表示部４７３と、表示部４７３で設定された設定内容等をリセットするリセットキー４７４と、実行中の印刷（画像形成）動作を停止させるためのストップキー４７５と、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能及びファクシミリ機能を切り換えるための機能切換キー４７７が備えられている。

原稿読取部５は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサ及び露光ランプ等からなるス
キャナ部５１と、ガラス等の透明部材により構成された原稿台５２及び原稿読取スリット５３とを備える。スキャナ部５１は、図略の駆動部によって移動可能に構成され、原稿台５２に載置された原稿を読み取るときは、原稿台５２に対向する位置で原稿面に沿って移動され、原稿画像を走査しつつ取得した画像データを制御部２００（図２）へ出力する。また、原稿給送部６により給送された原稿を読み取るときは、原稿読取スリット５３と対向する位置に移動され、原稿読取スリット５３を介して原稿給送部６による原稿の搬送動作と同期して原稿の画像を取得し、その画像データを制御部２００へ出力する。

原稿給送部６は、原稿を載置するための原稿載置部６１と、画像読み取り済みの原稿を排出するための原稿排出部６１ａと、原稿載置部６１に載置された原稿を１枚ずつ繰り出して原稿読取スリット５３に対向する位置へ搬送し、原稿排出部６１ａへ排出するための給紙ローラ（図略）、搬送ローラ（図略）等からなる原稿搬送機構６３を備える。原稿搬送機構６３は、さらに原稿を表裏反転させて原稿読取スリット５３と対向する位置へ再搬送する用紙反転機構（図略）を備え、原稿の両面の画像を原稿読取スリット５３を介してスキャナ部５１から読取可能にしている。

また、原稿給送部６は、その前面側が上方に移動可能となるように本体部２に対して回動自在に設けられている。原稿給送部６の前面側を上方に移動させて原稿台５２上面を開放することにより、原稿台５２の上面に読み取り原稿、例えば見開き状態にされた書籍等を操作者が載置できるようになっている。

本体部２は、複数の給紙カセット４６１と、給紙カセット４６１から記録紙を１枚ずつ繰り出して画像形成部２２へ搬送する給紙ローラ１０１と、給紙カセット４６１から搬送されてきた記録紙に画像を形成する画像形成部２２とを備える。

画像形成部２２は、スキャナ部５１で取得された画像データに基づきレーザ光等を出力して感光体ドラム５０を露光する光学ユニット４２と、感光体ドラム５０上にトナー像を形成する現像部２０と、感光体ドラム５０上のトナー像を記録紙に転写させる転写ローラ６２と、トナー像が転写された記録紙を加熱してトナー像を記録紙に定着させる定着部４５と、画像形成部２２内の用紙搬送路中に設けられ、記録紙をスタックトレイ３又は排出トレイ８４まで搬送する搬送ローラ４６３，４６４等とを備える。

また、記録紙の両面に画像を形成する場合は、画像形成部２２で記録紙の一方の面に画像を形成した後、この記録紙を排出トレイ８４側の搬送ローラ４６３にニップされた状態とする。この状態で搬送ローラ４６３を反転させて記録紙をスイッチバックさせ、記録紙を用紙搬送路Ｌに送って画像形成部２２の上流域に再度搬送し、画像形成部２２により他方の面に画像を形成した後、記録紙をスタックトレイ３又は排出トレイ８４に排出する。

図２は、図１の一部を拡大して、現像装置２０の詳細な構成を示した説明図である。

現像装置２０は、トナーカートリッジ（図略）からトナーが供給されるトナー供給孔３７ａと、トナーをキャリアと混合して撹拌することによりトナーを帯電させる撹拌ミキサ３２及びパドルミキサ３４と、キャリアを外周面に保持して磁気ブラシを形成する磁気ローラ３０と、磁気ローラ３０の近傍に設けられて、磁気ブラシの厚さを制御するための規制ブレード３８と、厚さが制御された磁気ブラシからトナーが供給されて、外周面にトナー薄層を形成する現像ローラ１０とが設けられている。

磁気ローラ３０は、内部に磁性体を有しており、撹拌ミキサ３２及びパドルミキサ３４によって混合・撹拌された現像剤（トナーとキャリア）の供給を受けると、内部の磁性体に基づく磁力によって外周面にキャリアを吸着して磁気ブラシを形成するとともに、その磁気ブラシにトナーを同伴させる。

規制ブレード３８は、この磁気ブラシを穂切りすることにより、磁気ブラシを、一定の厚さに形成する。

一方、現像ローラ１０には、直流電源による直流バイアス（Ｖｄ１とする）が印加されている。この直流バイアスと磁気ローラ３０に印加される直流バイアス（Ｖｄ２とする）の電位差｜Ｖｄ２−Ｖｄ１｜により、磁気ローラ３０上の磁気ブラシに付着したトナーが現像ローラ１０へと移り、現像ローラ１０の外周面にトナー薄層が形成される。

そして、この現像ローラ１０は、外周面に形成したトナー薄層から、対向する感光体ドラム５０上に形成された静電潜像（周囲よりも電位が低下している）へと選択的にトナーを飛翔させることで、感光体ドラム５０上にトナー像を形成させる。

かかる現像装置２０においては、現像ローラ１０からトナー像が高速に繰り返して感光体ドラム５０に形成されると、現像ローラ１０表面に形成されたトナー薄層のトナーが高速に消費される。その間も現像ローラ１０へは、新たにトナーは供給されるが、減少分と新たに供給される分との釣り合いがとれなくなると、感光体ドラム５０に濃度が薄い不良トナー像が形成されてしまう。

そこで、この複合機８０では、現像ローラ１０が感光体ドラム５０に単位時間あたりにトナー像を形成する回数を制御して、濃度が薄い不良トナー像が形成されてしまうことを回避するようになっている。

複合機８０は、画像形成部２２における画像形成部２２の動作周期を変化させ、これに伴って、その変化に同期させて、感光体ドラム５０の箇所へと記録紙を搬送する搬送間隔を変化させる。

なお、先の記録紙の先端部が感光体ドラム５０によるトナー像転写位置に搬送された時点から次の記録紙の先端が感光体ドラム５０によるトナー像転写位置に搬送される時点までの時間を紙間時間と呼ぶ。

具体的には、給紙ローラ１０１と画像形成部２２との間にはレジストローラがあり、このレジストローラの箇所で記録紙はいったん停止されて、停止された記録紙は、画像形成部２２の動作との同期をとって、レジストローラよりも画像形成部２２側への搬送が開始される。これにより、画像形成部２２の動作周期の変化に同期させる記録紙の搬送間隔の変更を実現する。

ここで、現像ローラ１０のトナーは、現像ローラ１０が形成させるトナー像の印字率（印刷画像のすべてのドットのうちで、トナーを載せるドットの個数の割合）が高いほど高速に消費される。そこで、この複合機８０においては、印字率に応じて上述の紙間時間を変化させる。具体的には、印字率が高いほど、１回あたりに消費されるトナー量は多くなるので、その分だけ、紙間時間を長くする。

紙間時間を長くすると、ある画像が形成されたのちに、次の画像が形成されるまでの時間が長くなる。複合機８０では、紙間時間を長くすることにより、画像形成を遅延させて、これにより、その遅延期間の間に現像ローラ１０へとトナーを補給させる。

図３は、制御部２００に実現される機能ブロックを示す説明図である。

制御部２００は、画像形成部２２や記録紙搬送機構３００の動作を制御して、これらによって画像形成を実行させる。

制御部２００は、画像処理部２１０と遅延制御部２２０とを備える。

画像処理部２１０は、プリント対象データをトナー像形成に適したデータに変換する画像処理を行う。そして、この画像処理部２１０は、印刷画像の印字率を算出する。算出された印字率は、遅延制御部２２０に送られる。

なお、たとえば、画像処理部２１０は、印刷画像のすべてのドットのうちで、トナーを載せるドットの個数の割合を求めることにより、印字率を特定する。

遅延制御部２２０は、上記した紙間時間の制御を行う。遅延制御部２２０は、画像処理部２１０により算出された印字率に基づいてこの制御を行う。遅延制御部２２０は紙間時間を決定して、決定に応じて、制御部２００が画像形成部２２や記録紙搬送機構３００に送信する制御信号をコントロールすることにより、決定した紙間時間での画像形成を画像形成部２２や記録紙搬送機構３００に行わせる。

以下、遅延制御部２２０がどのようにして紙間時間を決定するかを、図４、図５を参照しながら、詳しく説明する。

図４は、複合機８０の動作を示すフローチャートである。図示する処理は、複合機８０が画像形成を実行するたびに起動される。

ステップＳ１では、画像処理部２１０が、次に印刷する画像の印字率を算出する。

なお、画像処理部２１０は、印刷画像のすべてのドットのうちで、トナーを載せるドットの個数の割合を求めることで、印字率を特定する。

ステップＳ２では、ステップＳ１で算出された印字率に基づいて、遅延制御部２２０が、印字率が変化したか否かを判定する。すなわち、直近の過去に記録紙へと印刷された画像の印字率から、次に印刷する画像の印字率が変化しているか否かを判定する。

そして、変化している場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ステップＳ４において、遅延制御部２２０が、トナー像形成の遅延制御を行う。

図５は、遅延制御部２２０が記憶するデータを示す図である。遅延制御部２２０は、図５に示す表の内容を記憶しており、図４のステップＳ４においては、遅延制御部２２０は、この表の内容に基づいてトナー像形成の遅延制御を行う。

具体的には、遅延制御部２２０は、次に形成する画像の印字率に対応して記憶された遅延時間だけ次の記録紙に向けたトナー像形成開始タイミングを遅延させる。すなわち、たとえば印字率が４５％である場合、印字率４５％に対応して記憶された遅延時間は５００（ｍｓｅｃ）であるため、５００ｍｓｅｃだけ直近の過去の印刷におけるトナー像形成とトナー像形成の間隔（時間）よりも遅延させる。これにより、次に行われる印刷においては、トナー像形成開始タイミングが上記遅延時間分だけ遅延されるため、現像ローラ１０にトナーが十分に供給されて画像形成が行われることにより、トナー薄の印刷不良が起きないようにすることができる。そして、当該画像形成が終わったのちに、さらに次の印刷が行われる場合に、再び処理はステップＳ１に戻る。

他方、ステップＳ２において、過去の直近に印刷された画像の印字率が、次に印刷する画像の印字率と同一であれば（ステップＳ２：ＮＯ）、ステップＳ３において、遅延制御部２２０が、これまでにその印字率で連続して何枚の記録紙に印刷が行われたかを検出して、その枚数が規定枚数を超えているか否かを判定する。

遅延制御部２２０は、図５に示しているように、印字率と対応付けてこの規定枚数も記憶しており、遅延制御部２２０は、次に印刷する画像の印字率に対応して記憶された規定枚数を用いて、上述の判定を行う。

そして、判定の結果、規定枚数を超えていれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、遅延制御部２２０は、遅延制御部２２０が記憶している図５の表から、印字率に対応する遅延時間を読み出して、その分、次の記録紙に向けてのトナー像形成開始タイミングを遅延させる（ステップＳ４）。これに対応して、遅延制御部２２０は、上記遅延時間分だけ紙間時間を直近の過去の印刷における紙間時間よりも長くする。

他方、超えていなければ（ステップＳ３：ＮＯ）、遅延制御部２２０は、次の記録紙に向けてのトナー像形成開始タイミングを遅延させることなく、処理はステップＳ１へと戻る。

以下、変形例について説明する。

（Ａ）本発明は、上記に説明したように複合機において実施する場合に限らず、ファックスや印刷装置、複写機などの各種の形態の画像形成装置として実施することができる。

（Ｂ）複合機８０は、感光体ドラム５０が１つしかなく、モノクロの画像を形成するものとして構成されているが、カラー画像を形成する画像形成装置において、本発明を適用できる。その場合、各色の画像用の画像形成部２２による印字率のうちで最も大きな値と、次の記録紙に対する、画像形成における画像形成部２２による印字率のうちで最も大きな値とに基づいて、図４のステップＳ２等の処理は行うことが好ましい。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例である複写機の内部構成を概略的に示す側面図である。 図１の一部を拡大して、現像装置の詳細な構成を示した説明図である。 制御部に実現される機能ブロックを示す説明図である。 複写機の動作を示すフローチャートである。 遅延制御部が記憶するデータを示す図である。

Ｌ 用紙搬送路
２ 本体部
３ スタックトレイ
５ 原稿読取部
６ 原稿給送部
１０ 現像ローラ
２０ 現像装置
２２ 画像形成部
３０ 磁気ローラ
３２ 撹拌ミキサ
３４ パドルミキサ
３７ａ トナー供給孔
３８ 規制ブレード
４２ 光学ユニット
４５ 定着部
４７ 操作部
５０ 感光体ドラム
５１ スキャナ部
５２ 原稿台
５３ 原稿読取スリット
６１ 原稿載置部
６１ａ 原稿排出部
６２ 転写ローラ
６３ 原稿搬送機構
８０ 複合機
８４ 排出トレイ
１０１ 給紙ローラ
２００ 制御部
２１０ 画像処理部
２２０ 遅延制御部
３００ 記録紙搬送機構
４６１ 給紙カセット
４６３ 搬送ローラ
４７１ スタートキー
４７２ テンキー
４７３ 表示部
４７４ リセットキー
４７５ ストップキー
４７７ 機能切換キー

Claims (3)

1. 像担持体と、
   プリント対象データをトナー像形成に適した画像データに画像処理する画像処理部と、
   前記画像処理部で画像処理された画像データに基づいて、前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   次回のトナー像の形成に用いられる前記画像データの印字率を前記画像処理部から取得し、当該印字率に応じて、前回のトナー像の形成と次回のトナー像の形成の時間間隔を、前回のトナー像の形成と前々回のトナー像の形成の時間間隔より長くして、次回のトナー像形成開始のタイミングを遅延させる処理を、前記トナー像形成手段によるトナー像の形成毎に行う遅延手段とを備え、
   前記遅延手段は、前回のトナー像の形成に用いられた画像データの印字率と、次回のトナー像の形成に用いられる画像データの印字率とが同じ場合には、前記トナー像形成手段による次回のトナー像形成開始を遅延させず、前回のトナー像の形成に用いられた画像データの印字率よりも次回のトナー像の形成に用いられる画像データの印字率が高い場合には、前記次回のトナー像の形成に用いられる画像データの印字率に対して予め定められている遅延時間分、前記次回のトナー像の形成開始を遅延させる画像形成装置。
2. 前記遅延手段は、前回のトナー像の形成に用いられた画像データの印字率と、次回のトナー像の形成に用いられる画像データの印字率とが同じ場合であっても、予め定められた回数を超えて連続して前記トナー像形成手段によるトナー像形成が行われたときは、前記次回のトナー像の形成に用いられる画像データの印字率に対して予め定められている遅延時間分、前記次回のトナー像の形成開始を遅延させる請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体からの前記トナー像の転写位置に記録紙を搬送する搬送手段を備え、
   前記遅延手段は、前記トナー像形成手段による前記トナー像形成開始を遅延させた場合、当該遅延時間に合わせて、前記搬送手段によって記録紙が前記トナー像の転写位置に搬送されるタイミングを遅延させる請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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