JP5602178B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いたプリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関するものである。

画像形成装置には、帯電装置より均一に帯電された感光体ドラムの表面を露光装置により露光して形成された静電潜像を、現像装置により現像してその感光体ドラム上にトナー像を形成した後、このトナー像を記録媒体に転写し、更に定着する方式がある。このような画像形成装置において、現像ローラ上の劣化したトナーによる印刷画像の品質の低下を抑制して高画質を持続することを目的として、例えば、特許文献１に記載されているように、予め決められた感光体ドラムの回転数における画像ドット数が所定の閾値より小さい場合に、現像ローラから感光体ドラムへ強制的にトナーを付着させて現像ローラ上の劣化したトナーを廃棄するトナー廃棄動作が行われていた。

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、トナーの廃棄動作を行うと、感光体ドラムの総回転数が大きくなるほど、１回の廃棄動作で現像ローラから感光体ドラムへ強制的に付着させて廃棄されるトナー量が多くなり、無駄にトナーを消費してしまうという課題があった。

本発明の内の第１の発明の画像形成装置は、静電潜像を担持する回転可能な像担持体と、照射光により前記像担持体上を露光して所定の画像ドット数の前記静電潜像を形成する露光手段と、前記照射光の光量を制御する露光量制御部と、現像電圧により現像剤を前記静電潜像に付着させて現像剤像を現像する現像手段と、前記現像電圧を前記現像手段に供給する電圧供給手段と、を備え、前記露光量制御部は、前記像担持体の規定回転数に対する前記画像ドット数が、基準値に満たない場合に動作する、前記現像手段上に残留する劣化現像剤を前記像担持体へ廃棄する現像剤廃棄処理において、前記像担持体の総回転数の増加に応じて、前記像担持体を露光するための前記照射光の前記光量を減少させることを特徴とする。
第２の発明の画像形成装置は、静電潜像を担持する回転可能な像担持体と、照射光により前記像担持体上を露光して所定の画像ドット数の前記静電潜像を形成する露光手段と、前記照射光の光量を制御する露光量制御部と、現像電圧により現像剤を前記静電潜像に付着させて現像剤像を現像する現像手段と、前記現像電圧を前記現像手段に供給する電圧供給手段と、を備え、前記電圧供給手段は、前記像担持体の規定回転数に対する前記画像ドット数が、基準値に満たない場合に動作する、前記現像手段上に残留する劣化現像剤を前記像担持体へ廃棄する現像剤廃棄処理において、前記像担持体の総回転数の増加に応じて、前記現像電圧の絶対値を減少させることを特徴とする。

第３の発明の画像形成装置は、静電潜像を担持する回転可能な像担持体と、照射光により前記像担持体上を露光して所定の画像ドット数の前記静電潜像を形成する露光手段と、前記照射光の光量を制御する露光量制御部と、現像電圧により現像剤を前記静電潜像に付着させて現像剤像を現像する現像手段と、前記現像電圧を前記現像手段に供給する電圧供給手段と、前記像担持体の規定回転数に対する前記画像ドット数が、基準電圧に満たない場合に動作する、前記現像手段上に残留する劣化現像剤を前記像担持体へ廃棄する現像剤廃棄処理を制御する現像剤廃棄量制御部と、を備え、前記現像剤廃棄量制御部は、前記像担持体の総回転数の増加に応じて、前記像担持体の前記静電潜像と前記現像手段との間の電位差を小さくすることを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、印刷画像の品質を確保しつつ、余分に劣化現像剤を廃棄しないように、劣化現像剤の廃棄量を適量に調整できるので、劣化現像剤の廃棄量を削減することができる。

図１は図２における画像形成装置の制御回路の概略を示すブロック図である。 図２は本発明の実施例１における画像形成装置の構造の概略を示す図である。 図３は図１中のテーブル５８ａの例を示す図である。 図４は感光体ドラムの総回転数Ｎに対し、トナー廃棄動作１回で感光体ドラム上に排出されるトナー量の測定結果を示す図である。 図５は図４のトナー廃棄量調整条件に対応する印刷画像の品質評価結果を示す図である。 図６は露光装置の光量Ｌｆを変更した場合におけるトナー廃棄動作１回で感光体ドラム上に排出されるトナー量の測定結果を示す図である。 図７は図１の画像形成装置における画像形成処理及びトナー廃棄処理を示すフローチャートである。 図８は本発明の実施例２の画像形成装置の制御回路の概略を示すブロック図である。 図９は図８中のテーブル５８ｂの例を示す図である。 図１０は現像電圧Ｖｆを変更した場合におけるトナー廃棄動作１回で感光体ドラム上に排出されるトナー量の測定結果を示す図である。 図１１は図８の画像形成装置における画像形成処理及びトナー廃棄処理を示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

（実施例１の構成）
図２は、本発明の実施例１における画像形成装置の構造の概略を示す図である。

この画像形成装置は、例えば、電子写真プロセスを用いたプリンタであり、画像形成用の紙等の記録媒体βを供給する記録媒体供給部１０を備えている。記録媒体供給部１０の下流側には、イメージドラムユニット２０が設けられ、このイメージドラムユニット２０に、高圧制御部３０が接続されている。更に、イメージドラムユニット２０の下流側には、定着ローラ４０が設けられている。

イメージドラムユニット２０は、像担持体としての感光体ドラム２１、帯電ローラ２２、露光手段としての露光装置２３、現像手段としての現像ローラ２４、現像剤供給手段としての供給ローラ２５、現像剤規制部材としての現像ブレッド２６、転写手段としての転写ローラ２７、クリーニング手段としてのクリーニング装置２８、及び現像剤としてのトナーαにより構成されている。

感光体ドラム２１は、静電潜像を担持する回転可能な部材であり、導電性支持体とこの導電性支持体の表面に設けられた光導電層によって構成されている。導電性支持体としては、アルミニウムの金属パイプを用い、光導電層として電荷発生層と、電荷輸送層とを順次積層した有機系感光体を用いている。帯電ローラ２２は、感光体ドラム２１上に静電潜像を形成するものであり、金属シャフトとこの金属シャフトの表面に設けられた半導電性ゴム層によって構成されている。現像ローラ２４は、感光体ドラム２１上に形成された静電潜像に対し、現像電圧によりトナーを付着させて現像剤像としてのトナー像を現像する現像部材であり、金属シャフ卜と、この金属シャフト表面に設けられた半導電性ウレタンゴム材等の適度な弾性を有する半導電体物質とにより構成されている。供給ローラ２５は、トナーαを現像ローラ２４へ供給するものである。

現像ブレッド２６は、現像ローラ２４上のトナーαを均一な厚さにするものであり、例えば、厚さ０．０８ｍｍで、長手方向の長さが現像ローラ２４の弾性体の幅にほぼ一致するステンレス製薄板である。このステンレス製薄板は、長手方向の一端は図示しないフレームに固定され、他端は先端に曲げ部分を有し、この曲げ部分の頂点から僅かに手前の面が現像ローラ２４の表面に当接するように配設されている。

転写ローラ２７は、感光体ドラム２１の真下に配設され、記録媒体βを右から左へ移動させると共に、転写電圧により感光体ドラム２１上のトナー像を記録媒体βに転写するものである。定着ローラ４０は、感光体ドラム２１と転写ローラ２７との回転により排出された記録媒体β上の転写されたトナー像を定着して画像を形成するものである。クリーニング装置２８は、記録媒体βにトナー像が転写された後に感光体ドラム２１上に残ったトナーαを掻き落としてクリーニングするものである。

高圧制御部３０は、帯電ローラ２２、現像ローラ２４、供給ローラ２５、及び転写ローラ２７に印加する電圧のオン／オフ及び電圧値を制御するものであり、帯電ローラ２２、現像ローラ２４、供給ローラ２５、及び転写ローラ２７に、帯電ローラ用電源部３１、電圧供給手段としての現像ローラ用電源部３２、供給ローラ用電源部３３、及び転写部材用電源部３４がそれぞれ接続されて構成されている。

帯電ローラ用電源部３１は、トナーと同極性のバイアス電圧を帯電ローラ２２へ出力するものである。現像ローラ用電源部３２は、トナーと同極性のバイアス電圧と、逆極性のバイアス電圧とのいずれかを現像ローラ２４へ現像電圧Ｖｆとして出力するものである。供給ローラ用電源部３３は、トナーと同極性のバイアス電圧と逆極性のバイアス電圧とのいずれかを出力するものである。転写ローラ用電源部３４は、転写電圧を転写ローラ２７へ供給するものである。

図１は、図２における画像形成装置の制御回路の概略を示すブロック図である。
画像形成装置の制御回路は、イメージドラムユニット２０と、現像剤廃棄量制御部５０と、から構成されている。

イメージドラムユニット２０は、露光装置２３及び現像ローラ２４等を備えている。この露光装置２３及び現像ローラ２４は、現像剤廃棄量制御部５０内の露光量制御部５２及び現像ローラ用電源部３２にそれぞれ接続されている。

現像剤廃棄量制御部５０は、現像ローラ用電源部３２、第１の制御部５１、光量変更手段としての露光量制御部５２、第２の制御部５３、回転数計測部５４、画像ドット数計測部５５、ドット数計算部５６、ドット数比較部５７、及び記憶部５８から構成されている。

第１の制御部５１は、画像形成の動作全体を制御するものであり、感光体ドラム２１、帯電ローラ２２、現像ローラ２４、供給ローラ２５、及び転写ローラ２７の各回転のオンオフ等の回転動作を制御すると共に、帯電ローラ２２、現像ローラ２４、供給ローラ２５、及び転写ローラ２７に印加する電圧のオンオフ及び電圧値を制御する。更に、第１の制御部５１は、露光量制御部５２へ制御信号を出力するものであり、これには露光量制御部５２が接続されている。露光量制御部５２は、第１の制御部５１からの制御信号により、露光装置２３から照射される照射光の光量Ｌｆを制御するものである。

第２の制御部５３は、画像形成の動作が停止しているときに、現像剤廃棄量制御部５０の全体を制御するものであり、ドット計算結果Ｄ３が所定の基準値Ｄｆに満たない場合に、感光体ドラム２１の総回転数Ｎに応じて、現像ローラ２４から感光体ドラム２１へ強制的に付着させて廃棄する削減可能なトナーαの量を求める。更に、第２の制御部５３は、トナーαの排出量が求めた量になるように、第１の制御部５１を介して、露光装置２３が照射する照射光の光量Ｌｆを制御するものである。この第２の制御部５３には、回転数計測部５４、画像ドット数計測部５５、ドット数計算部５６、ドット数比較部５７、及び記憶部５８が接続されている。

回転数計測部５４は、感光体ドラム２１の使用開始からの総回転数Ｎを計測して、その回転計測値Ｒｆをドット数計算部５６へ出力するものである。画像ドット数計測部５５は、露光装置２３により露光する光束の数である画像ドット数を計測してドット計測値をドット数計算部５６へ出力するものである。

ドット数計算部５６は、回転数計測部５４から出力された回転計測値Ｒｆと、画像ドット数計測部５５から出力されたドット計測値と、から予め決められた感光体ドラム２１の規定回転数Ｐｆに対する画像ドット数を計算してドット数計算結果Ｄ３をドット数比較部５７へ出力するものである。ドット数比較部５７は、ドット数計算部５６から入力されたドット数計算結果Ｄ３と、予め決められた感光体ドラム２１の規定回転数に対するドット数Ｄｆと、を比較し、比較結果を第２の制御部５３へ出力するものである。記憶部５８は、ドット数比較部５７が用いる感光体ドラム２１の規定回転数に対するドット数Ｄｆ等のデータを記憶しておくものである。更に、記憶部５８には、廃棄するトナー量を調整するときに参照される第１のテーブル５８ａが記憶されている。

図３は、図１中の第１のテーブル５８ａの例を示す図である。
第１のテーブル５８ａには、感光体ドラム２１の総回転数Ｎと、総回転数Ｎに対応する回転計測値Ｒｆと、回転計測値Ｒｆに対応する露光装置２３の照射光の光量Ｌｆとが記憶されている。図３において、感光体ドラム２１の総回転数Ｎの単位Ｋは、１０００を表している。

各回転計測値Ｒｆの大小関係は、Ｒｆ１＜Ｒｆ２＜Ｒｆ３＜Ｒｆ４＜Ｒｆ５＜Ｒｆ６＜Ｒｆ７の関係となっている。一方、各光量Ｌｆの大小関係は、Ｌｆ７＜Ｌｆ６＜Ｌｆ５＜Ｌｆ４＜Ｌｆ３＜Ｌｆ２＜Ｌｆ１の関係となっている。感光体ドラム２１の総回転数Ｎに対応する回転計測値Ｒｆの値が大きくなるにつれて、露光装置２３から照射される照射光の光量Ｌｆの値を小さくする設定となっている。図３では、回転計測値Ｒｆの値は、７段階のＲｆ１〜Ｒｆ７に分けられているが、実際には感光体ドラム２１の総回転数Ｎに応じて複数の値を持つ。光量Ｌｆの値についても同様である。

（実施例１の動作）
実施例１の画像形成装置の動作について、（Ｉ）画像形成の概略の動作と、（II）画像形成の詳細な動作と、（III）トナー廃棄処理の動作と、に分けて説明する。

（Ｉ） 画像形成の概略の動作
図２において、感光体ドラム２１は、帯電ローラ用電源部３１から供給される帯電電圧により帯電された帯電ローラ２２により、感光体ドラム２１の表面が一様に帯電する。帯電ローラ２２により一様に帯電した感光体ドラム２１は、時計方向に回転し、露光装置２３からの照射光を照射され、画像部又は画像部以外の帯電電荷を除去して静電潜像が形成される。更に、静電潜像が形成された感光体ドラム２１は、時計方向に回転し、現像ローラ２４と接する位置において、高圧制御部３０により制御された現像ローラ用電源部３２より印加される現像電圧Ｖｆにより、トナーαが感光体ドラム２１上の静電潜像に付着し、感光体ドラム２１上にトナー像が形成される。更に、トナー像が形成された感光体ドラム２１は、時計回りに回転し、感光体ドラム２１と転写ローラ２７とのニップ部において、記録媒体供給部１０から供給される記録媒体β上に転写される。トナー像が転写された記録媒体βは、イメージドラムユニット２０の左側に配設されている定着ローラ４０により加熱及び加圧され、記録媒体β上にトナー像が定着され、画像形成される。更に、トナー像を記録媒体βに転写した後に、感光体ドラム２１上に残留したトナーαはクリーニング装置２８により掻き落とされ、クリーニングされる。

（II） 画像形成の詳細な動作
図１及び図２において、第１の制御部５１は、イメージドラムユニット２０内の帯電ローラ２２、感光体ドラム２１、現像ローラ２４、供給ローラ２５、及び転写ローラ２７の回転のオンオフを制御する。帯電ローラ２２、感光体ドラム２１、現像ローラ、供給ローラ、及び転写ローラ２７の回転の周速比及び線速度は、外径の比により決定される。感光体ドラム２１の外径は３０φ、現像ローラ２４の外径は１６φ、供給ローラ２５の外径は１５．５φであり、感光体ドラム２１に対する現像ローラ１４の周速比は１．３５、現像ローラ２４に対する供給ローラ２５の周速比は０．６７であり、感光体ドラム２１のオン状態の線速度は１６０ｍｍ／ｓｅｃである。更に、第１の制御部５１は、高圧制御部３０内の帯電ローラ用電源部３１、現像ローラ用電源部３２、供給ローラ用電源部３３、及び転写ローラ用電源部３４からそれぞれ出力する電圧値及び出力タイミングを制御する。

図２において、感光体ドラム２１の表面は、帯電ローラ用電源部３１に接続された帯電ローラ２２により、約−１０００Ｖに帯電される。更に、第１の制御部５１は、図示しない書き込み制御部より出力された画像データに基づき、照射光として発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という。）光やレーザ光を照射する露光装置２３を制御し、感光体ドラム２１の表面に画像データに基づいた静電潜像を形成する。露光量制御部５２は、露光装置２３から照射される照射光の光量Ｌｆを適量に制御する。

供給ローラ用電源部３３に接続された供給ローラ２５は、現像ローラ用電源部３２に接続された現像ローラ２４に当接しており、回転駆動によりトナーαを現像ローラ２４へ供給する。現像ローラ２４上のトナーαは、現像ローラ２４に当接している供給ローラ２５や現像ブレッド２６との摩擦により帯電する。現像ブレッド２６は、現像ローラ２４に対する押圧力や当接角度等により、現像ローラ２４上のトナーαの層の厚さを決定する。

現像ローラ２４は、現像ローラ用電源部３２より現像電圧Ｖｆを印加し、感光体ドラム２１上の静電潜像にトナーαを付着さ、感光体ドラム２１上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム２１上のトナー像は、感光体ドラム２１と共に時計回りに回転し、感光体ドラム２１と転写ローラ２７とのニップ部において、記録媒体供給部１０から供給される記録媒体β上に転写され、イメージドラムユニット２０の左側に配設されている定着ローラ４０により加熱及び加圧されて定着され、記録媒体β上に画像データに基づく画像形成がされる。

（III）トナー廃棄処理の動作
図２において、現像ローラ２４上のトナーαは、現像ローラ２４と供給ローラ２５、転写ローラ２７、又は感光体ドラム２１とのそれぞれの圧接部分をすり抜ける際に圧接する部材及び隣接するトナーαから摩擦力を受け、トナーαの表面状態に外添された帯電制御剤が脱落するなどで、経時的に劣化を起こす。感光体ドラム２１の総回転数Ｎに対する画像ドット数が少ない場合、現像動作において、現像ローラ２４から感光体ドラム２１へ付着されるトナーαの量が少ないため、現像動作で劣化したトナーαが現像ローラ２４上に残留する。劣化したトナーαが現像ローラ２４上に残留していると、画像形成の動作において、感光体ドラム２１にトナー像を形成する時、現像ローラ２４上に残留している劣化トナーαが付着して記録媒体β上に形成される印刷画像が劣化する。

そのため、予め設定された感光体ドラム２１の規定の総回転数（以下「規定回転数」という。）に対して、画像ドット数が所定の基準値に満たない場合、現像ローラ２４上の残っている現像動作で劣化したトナーαを感光体ドラム２１上に強制的に付着させて、現像ローラ２４上の劣化したトナーαを廃棄するトナー廃棄処理を行う。劣化トナーαの一部は、画像形成に伴い、記録媒体βに転写されて消費されるが、感光体ドラム２１の総回転数Ｎに対して画像ドット数が少ないと現像ローラ２４上に残留する劣化トナーαの比率が増す。これに対して、トナー廃棄処理により劣化トナーαを積極的に廃棄することで、画像品質の劣化を防止している。

図４は、感光体ドラム２１の総回転数Ｎに対し、トナー廃棄動作１回で感光体ドラム２１上に排出されるトナー量の測定結果を示す図であり、（１）●はトナー排出量を調整しない場合、（２）○はトナー排出量を一定量０．２５ｍｇに調整した場合、（３）△はトナー排出量を一定量０．２０ｍｇに調整した場合、（４）＊はトナー排出量を一定量０．１０ｍｇに調整した場合をそれぞれ示している。

横軸に感光体ドラム２１の総回転数Ｎ(例えば、寿命回転数３０，０００回転)、縦軸にトナー廃棄動作１回で感光体ドラム２１上に排出されるトナー量をとった測定結果である。トナー廃棄動作は、感光体ドラム２１の規定回転数に対して記録媒体βにおける印刷画像面積比率が２．０％以下の場合に行われるが、図４は、画像面積比率０．３％の画像を繰り返し印刷した場合の測定結果である。

トナー廃棄動作時には、露光量５０％で副走査方向に現像ローラ２４の円周の長さ分のトナーαが排出される。このとき現像ローラ２４には−１５０Ｖの現像電圧が印加され、転写ローラ２７に印加される電圧は０Ｖである。このため、感光体ドラム２１上に排出されたトナーαは、ほぼ全てクリーニング装置２８によりクリーニングされることになる。

図４から、トナー排出量を調整しない場合は、感光体ドラム２１の総回転数Ｎが大きくなるほど廃棄動作１回で廃棄されるトナー量が多くなることがわかる(（１）●)。このことから、廃棄されるトナー量がイメージドラムユニット２０の寿命と相関があるといえる。イメージドラムユニット２０の寿命の要因は、感光体ドラム２１の磨耗、供給ローラ２５のトナー目詰まり、現像ブレッド２６の磨耗などが挙げられる。イメージドラムユニット２０の寿命が近づくにつれて、これらの要因によりトナー廃棄動作１回で感光体ドラム２１に廃棄されるトナー量が増えることになる。このことは、イメージドラムユニット２０の寿命に近づくほど、本来は廃棄する必要のないトナーαまで廃棄し、無駄にトナーαを消費してしまっていることを意味している。

図４の（２）〜（４）は、感光体ドラム２１の総回転数Ｎによらず、常にある一定のトナー廃棄量となるように調整したときの結果を示している。評価条件は、（１）と同様に、画像面積比率０．３％の画像を繰り返し印刷した場合の結果である。

図５は、図４のトナー廃棄量調整条件に対応する印刷画像の品質評価結果を示す図である。

印刷画像の品質評価項目(例えば、７つの評価項目の汚れａ、かぶりｂ、グレイニネスｃ、かすれｄ、残像ｅ、濃度のばらつきｆ、すじｇ、おびｈ、トナーすり抜けｉ等)をレベル１〜５の５段階に評価付けしたものである。図５の（１）〜（４）は、図４の（１）〜（４）にそれぞれ対応しており、排出トナー量の違いにより印刷画像の品質評価結果がどのように変化するかを示している。又、レベル１〜５は品質評価項目に対する各品質レベルの程度を表しており、レベル５に近づくほど程度が良い結果であることを示している。ここで、（１）の無調整の場合の品質評価項目の結果を基準値＝レベル４とし、（２）〜（４）の場合の印刷結果に対して相対的に５段階のレベル付けを行っている。

図５の（１）と（２）の結果から、評価項目のトナーすり抜けｉを除き、７つの評価項目ａ〜ｈが共にレベル４で同じであるため、（１）と（２）では品質評価レベルが変わらないといえる。このことから、トナー廃棄量無調整の場合は、イメージドラムユニット２０の寿命に近づくにつれて、本来は廃棄する必要のないトナーαまで無駄に消費しているのに対し、廃棄トナー量を一定量０．２５ｍｇに調整すれば、図４における●プロットのトナー量から○プロットのトナー量を差し引いた量のトナーαが削減できることが分かる。

更に、図５の（２）〜（４）の結果から、トナー廃棄量が少な過ぎる場合は、品質評価項目のよごれａ、評価項目のかぶりｂ、評価項目のグレイニネスｃ等の評価レベルが低くなっていることが分かる。つまり、トナー廃棄時の排出トナー量は、ある一定量を排出する必要があると同時に、感光体ドラム２１の総回転数Ｎにより増える廃棄トナー量を調整する必要がある。

図６は、露光装置２３からの照射光の光量Ｌｆを変更した場合におけるトナー廃棄動作１回で感光体ドラム上に排出されるトナー量の測定結果を示す図である。

横軸に露光装置２３の照射光の光量Ｌｆ（％）、縦軸にトナー廃棄動作１回で感光体ドラム２１上に排出されるトナー量（ｍｇ）とした場合の排出トナー量の結果が示されている。図６から分かるように、光量Ｌｆが小さいほどトナー廃棄動作１回での排出トナー量は少なくなる。光量Ｌｆを小さくしていくと、感光体ドラム２１の静電潜像と現像ローラ２４間の電位差が小さくなるため、トナー廃棄動作１回で感光体ドラム２１上に排出されるトナー量を削減させることができる。

本実施例１では、トナー廃棄動作時に、感光体ドラム２１の総回転数Ｎに応じた露光装置２３からの照射光の光量Ｌｆが減少するようにすることで、ドラム総回転数Ｎに応じて増える無駄な廃棄トナーの量を削減するように調整している。

ここで、図４〜図６を参照しつつ、図３に示された図１中のテーブル５８ａにおける感光体ドラム２１の総回転数Ｎにより決められる回転計測値Ｒｆ及び回転計測値Ｒｆに対する光量Ｌｆの値の求め方について、説明する。

図３において、感光体ドラム２１の総回転数Ｎが、１５（Ｋ）＝１５０００である場合、回転計測値Ｒｆ＝Ｒｆ４、光量Ｌｆ＝Ｌｆ４である。

図４において、感光体ドラム２１の総回転数Ｎが１５（Ｋ）のとき、廃棄量無調整の場合（（１）●）の廃棄動作１回で排出されるトナー量は、０．２８（ｍｇ）である。廃棄量無調整の場合（（１）●）と印刷画像の品質の遜色がないトナー排出量を一定量０．２５（ｍｇ）に調整した場合（（２）○）に較べると、廃棄動作１回で、
０．２８（ｍｇ）−０．２５（ｍｇ）＝０．０３（ｍｇ）
余分にトナーαが廃棄されていることが分かる。例えば、図４における廃棄量無調整の場合（（１）●）の露光装置２３の照射光の光量が５０（％）であったとすると、図６より、露光装置２３の照射光の光量Ｌｆ（％）の値を５０（％）から４８（％）に下げることにより、廃棄動作１回での排出トナー量を０．０３（ｍｇ）少なく調整できることが分かる。つまり、感光体ドラム２１の総回転数Ｎにおける余分に排出され削減可能なトナー量を図４から求め、求めた削減可能なトナー量に減らすための光量Ｌｆ（％）の値を図６より求めればよい。

このように、感光体ドラム２１の総回転数Ｎ（Ｋ）に対する光量Ｌｆ（％）の値を求め、図３に示されたテーブル５８ａに予め記憶させておき、トナー廃棄動作時に、感光体ドラム２１の総回転数Ｎ（Ｋ）に対応する光量Ｌｆ（％）の値を読み出し、読み出した光量Ｌｆ（％）の値になるように、露光量制御部５２を介して露光装置２３から照射される照射光の光量Ｌｆ（％）を制御すれば、トナー排出量無調整の場合と印刷画像の品質に遜色がなく、余分に排出されていたトナーを削減することができる。

図７は、図１の画像形成装置における画像形成処理及びトナー廃棄処理を示すフローチャートである。

図１〜図３を参照しつつ、図７に基づき、図１の画像形成装置における画像形成処理及びトナー廃棄処理の動作を説明する。尚、図７において、ステップＳ１０が画像ドット数判定処理、ステップＳ１１，Ｓ１２が現像剤廃棄量調整処理、ステップＳ１３が現像剤廃棄処理である。

処理が開始されると、ステップＳ１へ進む。ステップＳ１において、回転数計測部５４は、現在のドラム回転数をＰ１として常に計測し、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２において、画像ドット数計測部５５は、現在の印刷ドット数をＤ１として常に計測し、ステップＳ３へ進む。ここで、ステップＳ１、Ｓ２における現在のドラム回転数Ｐ１及び画像ドット数Ｄ１は、イメージドラムユニット２０の使用開始からの累積値であり、計測した結果は、第２の制御部５３に出力され記憶部５８で記憶される。

ステップＳ３において、現在のドラム回転数Ｐ１、現在の画像ドット数Ｄ１の値を第２の制御部５３に出力し、第２の制御部５３は、現在のドラム回転数Ｐ１をＰ２とし、現在の画像ドット数Ｄ１をＤ２として記憶部５８に記憶し、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４において、第２の制御部５３は、感光体ドラム２３が回転を開始し、その後停止するまでの印刷動作を監視し、感光体ドラム２３が回転を開始し、その後、印刷が停止するまで、監視を続け、印刷停止を認識すると（Ｙ）、ステップＳ５，Ｓ６へ進む。ステップＳ５，Ｓ６において、第２の制御部５３は、回転数計測部５４と画像ドット数計測部５５に対し、現在のドラム回転数Ｐ１と現在の印刷ドット数Ｄ１をドット計算部５５へ出力するよう指令する。回転数計測部５４及び画像ドット数計測部５５における測定結果は、第２の制御部５３に出力され記憶部５８で記憶される。

ステップＳ７において、ドット計算部５５は、第２の制御部５３より記憶部５８に記憶されている現在のドラム回転数Ｐ２及び現在の印刷ドット数Ｄ２を受け取り、印刷開始から印刷停止までの間のドラム回転数Ｐ３（＝Ｐ１−Ｐ２）を計算し第２の制御部５３へ出力し、ステップＳ８へ進む。ステップＳ８において、第２の制御部５３は、印刷開始から印刷停止までの間のドラム回転数Ｐ３の値と、記憶部５８に予め記憶されているドラム回転数Ｐｆの値とを比較し、印刷開始から印刷停止までの間のドラム回転数Ｐ３の値が予め記憶されているドラム回転数Ｐｆの値より大きければ（Ｙ）、ステップＳ９へ進み、印刷開始から印刷停止までの間のドラム回転数Ｐ３の値が予め記憶されているドラム回転数Ｐｆの値以下であれば（Ｎ）、ステップＳ４へ戻る。ステップＳ９において、第２の制御部５３は、ドット数計算部５６に対して、印刷開始から印刷停止までの間の画像ドット数Ｄ３（＝Ｄ１−Ｄ２）を計算しドット比較部５７へ出力するように指令し、ステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０において、第２の制御部５３は、印刷開始から印刷停止までの間の画像ドット数Ｄ３の値と、記憶部５８に予め記憶されている画像ドット数Ｄｆと、の大小を比較し、印刷開始から印刷停止までの間の画像ドット数Ｄ３の値が予め記憶されている画像ドット数Ｄｆの値未満であれば（Ｙ）、ステップＳ１１へ進み、印刷開始から印刷停止までの間の画像ドット数Ｄ３の値が予め記憶されている画像ドット数Ｄｆの値以上であれば（Ｎ）、ステップＳ１へ戻る。

ここで、Ｄ３＜Ｄｆの場合は、ステップＳ１１〜Ｓ１３において、トナー廃棄動作を行い、Ｄ３≧Ｄｆの場合は、ステップＳ１〜Ｓ１０の処理が繰り返され、画像形成処理のみ行われ、トナー廃棄動作は行わないことを意味している。

ステップＳ１１において、第２の制御部５３は、記憶部５８に記憶されているテーブル５８ａを参照して、現在のドラム回転数の累積値Ｐ１に対応した回転計測値Ｒｆの値を決定し、ステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２において、第２の制御部５３は、記憶部５８に記憶されているテーブル５８ａを参照して、ステップＳ１１で決定された回転計測値Ｒｆに対応する光量Ｌｆを決定し、露光量制御部５２は光量Ｌｆの値を入力し、ステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３において、第２の制御部５３は、ステップＳ１２で決定された光量Ｌｆで露光装置２３から照射光が照射された状態で、現像ローラ２４から感光体ドラム２１へ劣化したトナーαが強制的に付着されて廃棄するトナー廃棄動作を行い、処理を終了する。

（実施例１の効果）
本実施例１の画像形成装置及びこの現像剤廃棄量調整方法によれば、トナー廃棄動作時に、感光体ドラム２１の総回転数Ｎに応じて、露光装置２３から照射する照射光の光量Ｌｆ（％）を制御することで、現像ローラ２４から感光体ドラム２１へ強制的に付着させるトナーαの量を調整している。これにより、印刷画像の品質を良好に保ちつつ、余分なトナー廃棄を行わないことで、トナー廃棄量を削減することができる。更に、工場出荷時に、イメージドラムユニット２０に充填するトナー量を減量化することができ、その分、イメージドラムユニット２０の製造原価を下げることができる。

（実施例２の構成）
図８は、本実施例２の画像形成装置の制御回路の概略を示すブロック図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例２の画像形成装置の制御回路は、実施例１と同様の構成のイメージドラムユニット２０と、実施例１とは構成の異なる現像剤廃棄量制御部５０Ａと、により構成されている。

本実施例２の現像剤廃棄量制御部５０Ａは、実施例１と同様の現像ローラ用電源部３２、第１の制御部５１、光量変更手段としての露光量制御部５２、第２の制御部５３、回転数計測部５４、画像ドット数計測部５５、ドット数計算部５６、及びドット数比較部５７と、実施例１とは構成及び機能の異なる記憶部５８Ａと、を有している。

本実施例２の記録部５８Ａは、実施例１の記録部５８が図３に示されたテーブル５８ａを記憶するのに対し、図９に示された第２のテーブル５８ｂを記憶している。本実施例２の画像形成装置のその他の構成は、実施例１の構成と同様である。

図９は、図８中のテーブル５８ｂの例を示す図であり、ドラム総回転数Ｎに応じて決められた回転計測値Ｒｆと、回転計測値Ｒｆに対応して変更される現像電圧Ｖｆが示されている。

各回転計測値Ｒｆの大小関係は、Ｒｆ１＜Ｒｆ２＜Ｒｆ３＜Ｒｆ４＜Ｒｆ５＜Ｒｆ６＜Ｒｆ７となっている。各現像電圧Ｖｆの大小関係は、Ｖｆ７＜Ｖｆ６＜Ｖｆ５＜Ｖｆ４＜Ｖｆ３＜Ｖｆ２＜Ｖｆ１となっている。ドラム総回転数Ｎにより決められる回転計測値Ｒｆの値が大きくなるにつれて、現像電圧Ｖｆの値を小さくする設定となっている。図９では、回転計測値ＲｆはＲｆ１〜Ｒｆ７の７段階に分けられているが、実際にはドラム総回転数Ｎに応じて複数の値を持つ。現像電圧Ｖｆについても同様である。

（実施例２の動作）
本実施例２の画像形成の動作は、実施例１と同様なので説明を省略する。以下、実施例２のトナー廃棄処理の動作について説明する。

図１０は、現像電圧Ｖｆを変更した場合におけるトナー廃棄動作１回で感光体ドラム２１上に排出されるトナー量の測定結果を示す図である。

横軸は、現像ローラ２４に印加される現像電圧Ｖｆ（−Ｖ）、縦軸はトナー廃棄時に感光体ドラム２１上に排出されるトナー量（ｍｇ）を示している。

現像電圧Ｖｆの値が小さいほどトナー廃棄動作１回で排出される卜ナー量は少なくなることが分かる。このことから、現像電圧Ｖｆを小さくしていくと、感光体ドラム２１上の静電潜像と現像ローラ２４間の電位差が小さくなるため、トナー廃棄動作１回で感光体ドラム２１上に排出されるトナー量を減少させることができる。

実施例２では、トナー廃棄動作時に、感光体ドラム２１の総回転数Ｎに応じた現像電圧Ｖｆを設定することで、ドラム総回転数Ｎに応じて増える廃棄トナーの量を調整している。

ここで、図４、図５、図１０を参照しつつ、図９に示された図８中のテーブル５８ｂにおける感光体ドラム２１の総回転数Ｎにより決められる回転計測値Ｒｆ及び回転計測値Ｒｆに対する現像電圧Ｖｆの値の求め方について説明する。

図９において、感光体ドラム２１の総回転数Ｎが、１５（Ｋ）＝１５０００である場合、Ｒｆ＝Ｒｆ４、Ｖｆ＝Ｖｆ４である。図４において、感光体ドラム２１の総回転数Ｎが１５（Ｋ）のとき、廃棄量無調整の場合（（１）●）の廃棄動作１回で排出されるトナー量は、０．２８（ｍｇ）である。廃棄量無調整の場合（（１）●）と印刷画像の品質の遜色がないトナー排出量を一定量０．２５（ｍｇ）に調整した場合（（２）○）に較べると、廃棄動作１回で、
０．２８（ｍｇ）−０．２５（ｍｇ）＝０．０３（ｍｇ）
余分にトナーαが廃棄されることが分かる。例えば、図４における廃棄量無調整の場合（（１）●）の露光装置２３の照射光の光量Ｌｆが５０（％）、現像電圧Ｖｆが−１５０（Ｖ）であったとすると、図１０より、現像電圧Ｖｆを１５０（−Ｖ）から１４０（−Ｖ）に下げることにより、廃棄動作１回で排出されるトナー量を０．０３（ｍｇ）少なく調整できる。つまり、感光体ドラム２１の総回転数Ｎにおいて、余分に排出され削減可能なトナー量を図４から求め、求めた削減可能なトナー量に減らすための現像電圧Ｖｆ（−Ｖ）の値を図１０より求めればよい。

このようにして、感光体ドラム２１の総回転数Ｎ（Ｋ）に対する現像電圧Ｖｆ（−Ｖ）の値を、予め求めて、図９に示されたテーブル５８ｂに記憶させておき、廃棄動作時に、感光体ドラム２１の総回転数Ｎ（Ｋ）に対応する現像電圧Ｖｆ（−Ｖ）の値を読み出し、読み出した現像電圧Ｖｆ（−Ｖ）の値になるように、現像ローラ用電源部３２が出力する現像電圧を制御すれば、トナー廃棄量無調整の場合と印刷画像の品質に遜色がなく、余分に排出されていたトナーを削減することができる。

図１１は、図８の画像形成装置における画像形成処理及びトナー廃棄処理を示すフローチャートであり、実施例１における画像形成処理及びトナー廃棄処理を示す図７中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。尚、図１１において、ステップＳ１０が画像ドット数判定処理、ステップＳ２１，Ｓ２２が現像剤廃棄量調整処理、ステップＳ２３が現像剤廃棄処理である。

図２及び図８〜図１０を参照しつつ、図１１のフローチャートを用いて、トナー廃棄処理の動作を説明する。

本実施例２における処理が開始されると、ステップＳ１へ進み、実施例１と同様のステップＳ１〜Ｓ９の処理がされ、ステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０において、第２の制御部５３は、印刷開始から印刷停止までの間の画像ドット数Ｄ３の値と、記憶部５７に予め記憶されている画像ドット数Ｄｆと、の大小を比較し、印刷開始から印刷停止までの間の画像ドット数Ｄ３の値が予め記憶されている画像ドット数Ｄｆの値未満であれば（Ｙ）、ステップＳ２１へ進み、印刷開始から印刷停止までの間の画像ドット数Ｄ３の値が予め記憶されている画像ドット数Ｄｆの値以上であければ（Ｎ）、ステップＳ１へ戻る。

ここで、Ｄ３＜Ｄｆの場合は、ステップＳ２１〜Ｓ２３において、トナー廃棄動作を行い、Ｄ３≧Ｄｆの場合は、ステップＳ１〜Ｓ１０の処理が繰り返され、画像形成処理のみ行われ、トナー廃棄動作は行わないことを意味している。

ステップＳ２１において、第２の制御部５３は、記憶部５８Ａに記憶されているテーブル５８ｂを参照して、現在の感光体ドラム２１の回転数の累積値Ｐ１を受け取り、現在の感光体ドラム２１の回転数の累積値Ｐ１に対応した回転計測値Ｒｆを決定し、ステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２において、第２の制御部５３は、ステップＳ２１で決定された回転計測値Ｒｆに対応する現像電圧Ｖｆを決定し、現像ローラ用電源部３２に現像電圧Ｖｆの値を入力し、ステップＳ２３へ進む。ステップＳ２３において、第２の制御部５３は、ステップＳ２２で決定された現像電圧Ｖｆにより、感光体ドラム２１の総回転数Ｎに応じて、現像ローラ２４から感光体ドラム２１に強制的に付着させるトナー量を調整し、排出量を調整された卜ナーαを感光体ドラム２１に強制的に付着させるトナー廃棄動作を行い、処理を終了する。

（実施例２の効果）
本実施例２の画像形成装置及びこの現像剤廃棄量調整方法によれば、トナー廃棄動作時に、感光体ドラム２１の総回転数Ｎに応じて、現像ローラ２４に印加される現像電圧Ｖｆを変更することで、現像ローラ２４から感光体ドラム２１へ強制的に付着させるトナー廃棄量を調整している。これにより、印刷画像の品質を良好に保ちつつ、余分なトナー廃棄を行わないことで、トナー廃棄量を削減することができる。更に、工場出荷時に、イメージドラムユニット２０に充填するトナー量を減量化することができ、その分、イメージドラムユニット２０の製造原価を下げることができる。

（変形例）
本発明は、上記実施例１、２に限定されず、種々の利用形態や変形例が可能である。この利用形態や変形例として、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）のようなものがある。

（ａ） 実施例１及び２では、プリンタであるとして説明したが、本発明は、ＭＦＰやファクシミリ装置、複写装置等にも適用できる。

（ｂ） 実施例１及び２では、記憶部５８，５８Ａに予め記憶しておくテーブル５８ａ，５８ｂは、７段階として説明したが、テーブル５８ａ，５８ｂは、７段階に限定されず、適宜変更したテーブルとすることができる。

（ｃ） 実施例１及び２では、廃棄動作時に、現像ローラ２４から感光体ドラム２１へ強制的に付着させる排出トナー量を調整するために、露光装置２３から照射される照射光の光量Ｌｆ及び現像ローラ２４へ印加する現像電圧Ｖｆを制御するとして説明したが、現像ローラ２４から感光体ドラム２１へトナーを付着させる量を調整する方法は、これらの方法に限定されない。例えば、帯電ローラ２２に印加する帯電電圧を調整して、静電潜像における電荷量を制御しても、同様の効果が得られる。

１０ 記録媒体供給部
２０ イメージドラムユニット
２１ 感光体ドラム
２２ 帯電ローラ
２３ 露光装置
２４ 現像ローラ
２５ 供給ローラ
２６ 現像ブレッド
２７ 転写ローラ
２８ クリーニング装置
３０ 高圧制御部
３１ 帯電ローラ用電源
３２ 現像ローラ用電源
３３ 供給ローラ用電源
３４ 転写ローラ用電源
４０ 定着ローラ
５０，５０Ａ 現像剤廃棄量制御部
５１ 第１の制御部
５２ 露光量制御部
５３ 第２の制御部
５４ 回転数計測部
５５ 画像ドット数計測部
５６ ドット数計算部
５７ ドット数比較部
５８，５８Ａ 記憶部
５８ａ，５８ｂ テーブル
α 現像剤（トナー）
β 記録媒体

Claims (8)

1. 静電潜像を担持する回転可能な像担持体と、
   照射光により前記像担持体上を露光して所定の画像ドット数の前記静電潜像を形成する露光手段と、
   前記照射光の光量を制御する露光量制御部と、
   現像電圧により現像剤を前記静電潜像に付着させて現像剤像を現像する現像手段と、
   前記現像電圧を前記現像手段に供給する電圧供給手段と、
   を備え、
   前記露光量制御部は、
   前記像担持体の規定回転数に対する前記画像ドット数が、基準値に満たない場合に動作する、前記現像手段上に残留する劣化現像剤を前記像担持体へ廃棄する現像剤廃棄処理において、前記像担持体の総回転数の増加に応じて、前記像担持体を露光するための前記照射光の前記光量を減少させることを特徴とする画像形成装置。
2. 静電潜像を担持する回転可能な像担持体と、
   照射光により前記像担持体上を露光して所定の画像ドット数の前記静電潜像を形成する露光手段と、
   前記照射光の光量を制御する露光量制御部と、
   現像電圧により現像剤を前記静電潜像に付着させて現像剤像を現像する現像手段と、
   前記現像電圧を前記現像手段に供給する電圧供給手段と、
   を備え、
   前記電圧供給手段は、
   前記像担持体の規定回転数に対する前記画像ドット数が、基準値に満たない場合に動作する、前記現像手段上に残留する劣化現像剤を前記像担持体へ廃棄する現像剤廃棄処理において、前記像担持体の総回転数の増加に応じて、前記現像電圧の絶対値を減少させることを特徴とする画像形成装置。
3. 静電潜像を担持する回転可能な像担持体と、
   照射光により前記像担持体上を露光して所定の画像ドット数の前記静電潜像を形成する露光手段と、
   前記照射光の光量を制御する露光量制御部と、
   現像電圧により現像剤を前記静電潜像に付着させて現像剤像を現像する現像手段と、
   前記現像電圧を前記現像手段に供給する電圧供給手段と、
   前記像担持体の規定回転数に対する前記画像ドット数が、基準電圧に満たない場合に動作する、前記現像手段上に残留する劣化現像剤を前記像担持体へ廃棄する現像剤廃棄処理を制御する現像剤廃棄量制御部と、
   を備え、
   前記現像剤廃棄量制御部は、
   前記像担持体の総回転数の増加に応じて、前記像担持体の前記静電潜像と前記現像手段との間の電位差を小さくすることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記露光量制御部を有し、前記現像剤廃棄処理における前記劣化現像剤の廃棄量を制御する現像剤廃棄量制御部を更に備え、
   前記現像剤廃棄量制御部は、
   前記現像剤廃棄処理において廃棄される前記劣化現像剤の量を略一定にすることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
5. 前記現像剤廃棄量制御部は、
   前記現像剤廃棄処理において廃棄される前記劣化現像剤の量を略一定にすることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
6. 前記現像剤廃棄量制御部は、
   前記電圧供給手段と、
   前記像担持体の回転動作及び前記露光量制御部を制御する第１の制御部と、
   前記露光量制御部と、
   前記像担持体の前記総回転数を計測して回転計測値を出力する回転数計測部と、
   前記露光手段により露光する前記画像ドット数を計測してドット計測値を出力する画像ドット数計測部と、
   前記回転計測値と前記ドット計測値とから、前記規定回転数に対する前記画素ドット数を計算してドット計算結果を出力するドット数計算部と、
   前記ドット計算結果と、前記像担持体の前記規定回転数に対する前記画像ドット数である所定の前記基準値と、を比較して比較結果を出力するドット数比較部と、
   前記電圧供給手段、前記第１の制御部、前記露光量制御部、前記回転数計測部、前記画像ドット数計測部、前記ドット数計算部、及び前記ドット数比較部の全体を制御する第２の制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項４又は５記載の画像形成装置。
7. 前記現像剤廃棄量制御部は、更に、
   前記回転計測値と、前記回転計測値に対し削減可能な前記劣化現像剤の廃棄量に対応する前記光量と、を有する第１のテーブルを記憶する記憶部を備え、
   前記劣化現像剤の廃棄時に、前記第１のテーブルから、前記回転計測値に応じた前記光量を読み出し、読み出した前記光量になるように、前記露光量制御部を制御して、前記露光手段の前記光量を変更することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記現像剤廃棄量制御部は、更に、
   前記回転計測値と、前記回転計測値に対し削減可能な前記劣化現像剤の廃棄量に対応する前記現像電圧と、を有する第２のテーブルを記憶する記憶部を備え、
   前記劣化現像剤の廃棄時に、前記第２のテーブルから、前記回転計測値に応じた前記現像電圧を読み出し、読み出した前記現像電圧になるように、前記電圧供給手段を制御して、前記現像電圧を変更することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。

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