JP6496660B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像を形成する画像形成装置に関する。

画像形成装置では、例えば、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像が、帯電したトナーを用いて現像される。この場合、印字率が低い印刷が続くと、トナーの電位が必要以上に上昇してしまい、余白部分にトナーが付着するいわゆる地汚れが発生することがある。特許文献１には、印字率に応じてトナーを廃棄することにより、画像品質の低下を防ぐ画像形成装置が開示されている。

特開２００８−２４２３９４号公報

このように、画像形成装置では画質の向上が望まれており、さらなる画質の向上が期待されている。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、画質を向上することができる画像形成装置を提供することにある。

本発明の画像形成装置は、第１の像担持体と、第１の露光部と、第１の現像部と、制御部とを備えている。第１の像担持体は、第１の回転軸を中心に回転するものである。第１の露光部は、第１の像担持体にドット単位で第１の静電潜像を形成するものである。第１の現像部は、回転軸を中心に回転し、第１の現像剤を用いて第１の像担持体の第１の静電潜像を現像するものである。制御部は、印刷データに基づいて第１の露光部における第１の累積露光ドット数を求め、その第１の累積露光ドット数に基づいて、第１の像担持体に、傾斜した第１の帯パターンおよび傾斜した第２の帯パターンを有する第１の現像剤像を形成すべきか否かを判断するものである。上記第１の帯パターンは、第１の像担持体の、第１の回転軸の軸方向における現像剤像の形成可能範囲のうちの、第１の回転軸の軸方向の中央部に形成される。上記第２の帯パターンは、第１の像担持体の形成可能範囲のうちの、第１の回転軸の軸方向の端部に形成される。第１の帯パターンにおける、第１の回転軸の軸方向と、第１の現像剤が配置される帯部分の延伸方向との間の傾斜角は、第２の帯パターンにおける、第１の回転軸の軸方向と、第１の現像剤が配置される帯部分の延伸方向との間の傾斜角と異なる。

本発明の画像形成装置によれば、第１の累積露光ドット数に基づいて、第１の像担持体に、傾斜した第１の帯パターンを有する第１の現像剤像を形成すべきか否かを判断するようにしたので、画質を向上することができる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の一構成例を表す説明図である。 図１に示したＩＤユニットの一構成例を表す説明図である。 第１の実施の形態に係る画像形成装置における制御機構の一例を表すブロック図である。 トナー廃棄パターンの一例を表す説明図である。 第１の実施の形態に係る画像形成装置の一動作例を表す説明図である。 トナー廃棄動作におけるトナーの攪拌動作を表す模式図である。 変形例に係るトナー廃棄パターンの一例を表す説明図である。 他の変形例に係るトナー廃棄パターンの一例を表す説明図である。 他の変形例に係るトナー廃棄パターンの一例を表す説明図である。 第２の実施の形態に係る画像形成装置における制御機構の一例を表すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態

＜１．第１の実施の形態＞
［構成例］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置（画像形成装置１）の一構成例を表すものである。この画像形成装置１は、例えば普通用紙等からなる印刷媒体に対して、電子写真方式を用いて画像を形成するプリンタとして機能するものである。画像形成装置１は、媒体カセット１１と、ピックアップローラ１２と、ＩＤ（Image Drum）ユニット２０と、露光ヘッド１３と、転写ローラ１４と、転写ベルト１５と、駆動ローラ１６と、従動ローラ１７と、クリーニングブレード１８Ａと、クリーナ容器１８Ｂと、定着部３０と、排出ローラ１９とを備えている。

媒体カセット１１は、画像を形成すべき印刷媒体９がセットされるものである。ピックアップローラ１２は、媒体カセット１１に収納されている印刷媒体９をその最上部から１枚ずつ取り出し、取り出した印刷媒体９を搬送路１０に送り出す部材である。

ＩＤユニット２０は、黒色のトナー像を形成するものである。ＩＤユニット２０は、例えば、着脱可能に構成されている。

図２は、ＩＤユニット２０の一構成例を、そのＩＤユニット２０の周辺部とともに表すものである。ＩＤユニット２０は、感光体ドラム２１と、帯電ローラ２２と、クリーニングブレード２３と、現像ローラ２４と、現像ブレード２５と、供給ローラ２６とを有している。

感光体ドラム２１は、表面（表層部分）に静電潜像を担持する部材である。感光体ドラム２１は、例えば、導電性支持体と光導電層とを含んで構成されている。導電性支持体は、例えばアルミニウムにより構成された円筒形状の部材であり、光導電層は、電荷発生層および電荷輸送層を順次積層することにより構成された有機系の感光体である。感光体ドラム２１は、ドラムモータ（図示せず）から伝達された動力により、この例では右回りで回転する。感光体ドラム２１は、帯電ローラ２２により帯電し、露光ヘッド１３により露光される。これにより、感光体ドラム２１の表面には、静電潜像が形成される。そして、現像ローラ２４によりトナーが供給されることにより、感光体ドラム２１には、静電潜像に応じたトナー像が形成されるようになっている。

帯電ローラ２２は、感光体ドラム２１の表面（表層部分）を帯電させる部材である。帯電ローラ２２は、例えば、金属シャフトと半導電性ゴム層とを含んで構成されている。帯電ローラ２２は、感光体ドラム２１の表面（周面）に接するように配置されるとともに、所定の押し付け量で感光体ドラム２１に押し付けられように配置されている。帯電ローラ２２は、感光体ドラム２１の回転に応じて、この例では左回りで回転する。帯電ローラ２２には、電圧生成部４５により帯電電圧ＶＣＨが印加されるようになっている。

クリーニングブレード２３は、感光体ドラム２１の表面（表層部分）に残留するトナーを掻き取ってクリーニングする部材である。クリーニングブレード２３は、感光体ドラム２１の表面に対してカウンタで（感光体ドラム２１の回転方向に対して逆向きで突出して）当接するように配置されるとともに、所定の押し付け量で感光体ドラム２１に押し付けられように配置されている。

現像ローラ２４は、トナーを表面に担持する部材である。現像ローラ２４は、帯電ローラ２２と同様に、例えば、金属シャフトと半導電性ゴム層とを含んで構成されている。現像ローラ２４は、感光体ドラム２１の表面（周面）に接するように配置されるとともに、所定の押し付け量で感光体ドラム２１に押し付けられように配置されている。現像ローラ２４は、ドラムモータ（図示せず）から伝達された動力により、この例では左回りで回転する。現像ローラ２４には、電圧生成部４５により現像電圧ＶＤＢが印加されるようになっている。

現像ブレード２５は、現像ローラ２４の表面に当接することにより、この現像ローラ２４の表面にトナーからなる層（トナー層）を形成させるとともに、そのトナー層の厚さを規制（制御，調整）する部材である。現像ブレード２５は、例えば、ステンレス等からなる板状弾性部材をＬ字形状に折り曲げたものである。現像ブレード２５は、その折れ曲がった部分が現像ローラ２４の表面に当接するように配置されるとともに、所定の押し付け量で現像ローラ２４に押し付けられように配置されている。

供給ローラ２６は、トナー収容部２９内に貯蔵されたトナーを、現像ローラ２４に対して供給する部材である。供給ローラ２６は、例えば、金属シャフトと、発泡ウレタンまたは発泡シリコン等とを含んで構成されている。供給ローラ２６は、現像ローラ２４の表面（周面）に接するように配置されるとともに、所定の押し付け量で現像ローラ２４に押し付けられように配置されている。供給ローラ２６は、ドラムモータ（図示せず）から伝達された動力により、この例では左回りで回転する。これにより、ＩＤユニット２０では、供給ローラ２６の表面と現像ローラ２４の表面との間には摩擦が生じる。その結果、ＩＤユニット２０では、トナーが、いわゆる摩擦帯電により帯電するようになっている。供給ローラ２６には、電圧生成部４５により供給電圧ＶＳＢが印加されるようになっている。

露光ヘッド１３は、ＩＤユニット２０の感光体ドラム２１に対して光を照射する部材である。具体的には、露光ヘッド１３は、主走査線方向に配置された複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を有し、これらのＬＥＤから発せられた光を用いて、ドット単位で感光体ドラム２１に対して光を照射する。これにより、感光体ドラム２１は、露光ヘッド１３により露光され、感光体ドラム２１の表面に、静電潜像が形成されるようになっている。なお、この例ではＬＥＤ光を用いて露光したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えばレーザ光を用いて露光してもよい。

転写ローラ１４は、感光体ドラム２１に形成されたトナー像を、印刷媒体９または転写ベルト１５に転写させる部材である。転写ローラ１４は、帯電ローラ２２と同様に、例えば、金属シャフトと半導電性ゴム層とを含んで構成されている。転写ローラ１４は、搬送路１０を介して感光体ドラム２１に対向配置されている。転写ローラ１４には、電圧生成部４５により転写電圧ＶＴＲが印加されるようになっている。

転写ベルト１５（図１）は、搬送路１０に沿って印刷媒体９を搬送するものである。また、転写ベルト１５は、後述するように、トナー被転写体としても機能するようになっている。転写ベルト１５は、例えば、基材と、弾性層と、保護層とを含んで構成されている。基材は、例えば、ポリイミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）樹脂、またはウレタン樹脂などを含んで構成されている。弾性層は、基材上に形成されるものであり、例えば、硬度の低い材質で構成されている。保護層は、弾性層上に塗布されるものであり、例えばフッ素樹脂またはテフロン（登録商標）樹脂などを含んで構成されている。転写ベルト１５は、駆動ローラ１６および従動ローラ１７によって張設（張架）されている。そして、転写ベルト１５は、駆動ローラ１６の回転に応じて、搬送方向Ｆの方向に循環回転するようになっている。

駆動ローラ１６は、転写ベルト１５を循環回転させるものである。この例では、駆動ローラ１６は、搬送方向Ｆにおいて、ＩＤユニット２０の下流側に配置され、ベルトモータ（図示せず）から伝達された動力により、この例では左回りで回転する。これにより、駆動ローラ１６は、転写ベルト１５を搬送方向Ｆの方向へ循環回転させるようになっている。

従動ローラ１７は、転写ベルト１５の循環回転に応じて、この例では左回りで従動回転するものである。この例では、従動ローラ１７は、搬送方向Ｆにおいて、ＩＤユニット２０の上流側に配置されている。

クリーニングブレード１８Ａは、転写ベルト１５の被転写面に付着したトナーを掻き取ってクリーニングする部材である。そして、掻き取られたトナーは、クリーナ容器１８Ｂに収容されるようになっている。

定着部３０は、印刷媒体９に対し熱および圧力を付与することにより、印刷媒体９上に転写されたトナー像を印刷媒体９に定着させる部材である。排出ローラ１９は、搬送路１０を挟んで配置された一対のローラであり、画像が形成された印刷媒体９を排出するものである。

この構成により、画像形成装置１は、媒体カセット１１から搬送された印刷媒体９を、搬送路１０に沿って搬送してＩＤユニット２０に導き、転写ローラ１４によりトナー像を印刷媒体９に転写する。そして、画像形成装置１は、定着部３０によりトナー像が定着された印刷媒体９を排出する。このようにして、画像形成装置１は、印刷媒体９に対して印刷を行うようになっている。

図３は、画像形成装置１における制御機構の一例を表すものである。画像形成装置１は、通信部４１と、演算部４２と、記憶部４３と、電圧制御部４４と、電圧生成部４５と、駆動制御部４６と、回転駆動部４７と、露光制御部４８とを有している。

通信部４１は、ホストＰＣ（Personal Computer）から、印刷データを受け取るものである。通信部４１は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）によりホストＰＣと接続されるようにしてもよいし、ＬＡＮ（Local Area Network）を介してホストＰＣに接続されるようにしてもよい。

演算部４２は、ホストＰＣから、通信部４１を介して供給された印刷データに基づいて、所定の演算を行うとともに、電圧制御部４４、駆動制御部４６、および露光制御部４８に対して指示を行うものである。演算部４２は、例えば、マイクロプロセッサなどを用いて構成されるものである。

演算部４２は、露光ドット数カウンタ４２Ａと、ドラム回転数カウンタ４２Ｂとを有している。露光ドット数カウンタ４２Ａは、印刷データに基づいて、露光ヘッド１３による露光量をドット単位でカウントすることにより、累積露光ドット数Ｃdotを求めるものである。ドラム回転数カウンタ４２Ｂは、印刷データに基づいて、感光体ドラム２１の回転数をカウントすることにより、累積ドラム回転数Ｃrotを求めるものである。演算部４２は、これらの累積露光ドット数Ｃdotおよび累積ドラム回転数Ｃrotに基づいて、トナーをあまり使用しないような印刷動作が続いているか否かを判断する。そして、演算部４２は、そのような印刷動作が続いている場合には、所定のパターン（トナー廃棄パターンＰＡＴ）を有するトナー像を形成することによりトナーを廃棄するように、画像形成装置１を制御する。画像形成装置１は、このようなトナー廃棄動作を、例えば、印刷データを受け取った後、媒体カセット１１から取り出された印刷媒体９がＩＤユニット２０に到達するまでの期間において行うようになっている。

図４は、トナー廃棄動作において使用するトナー像の一例を表すものであり、図４（Ａ）は、より少ないトナーを廃棄する場合を示し、図４（Ｂ）は、より多くのトナーを廃棄する場合を示す。図４において、横軸は感光体ドラム２１の軸方向を示し、縦軸は感光体ドラム２１の円周方向を示す。また、黒色の帯部分はトナーが付着する部分を示し、白色の帯部分はトナーが付着していない部分を示す。この例では、トナー廃棄パターンＰＡＴは、トナーが付着する帯部分と、トナーが付着しない帯部分とが交互に配置された帯パターンである。各帯部分の延伸方向は、感光体ドラム２１の軸方向から角度θだけ傾斜している。

トナー廃棄動作において使用するトナー像の幅Ｗは、感光体ドラム２１の軸方向における、トナー像を形成可能な範囲Ｗ１に対応している。すなわち、この例では、画像形成装置１は、感光体ドラム２１の軸方向における、トナー像を形成可能な範囲Ｗ１にわたり、トナー廃棄パターンＰＡＴを生成している。また、画像形成装置１は、図４（Ａ），４（Ｂ）に示したように、廃棄するトナーの量に応じて、トナー像の長さＬを調整する。すなわち、画像形成装置１は、トナー廃棄パターンＰＡＴを生成する時間を調整することにより、トナーの廃棄量を調整することができるようになっている。

画像形成装置１では、トナーをあまり使用しないような印刷動作が続く場合において、例えば、媒体カセット１１から取り出された印刷媒体９がＩＤユニット２０に到達するまでの期間において、このようなトナー廃棄パターンＰＡＴを有するトナー像を感光体ドラム２１に形成し、このトナー像を転写ベルト１５に転写する。そして、クリーニングブレード１８Ａが、転写ベルト１５の被転写面に付着したトナーを掻き取ることにより、トナーを廃棄する。なお、これに限定されるものではなく、例えばトナー廃棄動作においては転写ローラ１４に転写電圧ＶＴＲを印加しないように構成し、ＩＤユニット２０のクリーニングブレード２３が、感光体ドラム２１に残留するトナーを掻き取ることにより、トナーを廃棄してもよい。このようにして、画像形成装置１では、トナーをあまり使用しないような印刷動作が続く場合において、長い間摩擦帯電することにより電位が必要以上に上昇したトナーを廃棄するようになっている。

なお、この例では、印刷データを受け取った後、媒体カセット１１から取り出された印刷媒体９がＩＤユニット２０に到達するまでの期間において、トナー廃棄パターンＰＡＴを有するトナー像を感光体ドラム２１に形成したが、これに限定されるものではなく、ＩＤユニット２０が印刷データに応じたトナー像を形成する期間以外の期間であればどのような期間であってもよい。具体的には、例えば、ＩＤユニット２０により印刷媒体９にトナーが転写された後、その印刷媒体９が排出されるまでの期間において、トナー廃棄パターンＰＡＴを有するトナー像を感光体ドラム２１に形成してもよい。

記憶部４３は、印刷動作のシーケンス制御プログラムや、各種データや設定値などを格納するものであり、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリを用いて構成されるものである。

電圧制御部４４は、電圧生成部４５に対して、画像形成装置１の各種ローラなどに供給する電圧の電圧値を指示するとともに、電圧生成部４５からの電圧出力のオンオフを指示するものである。電圧生成部４５は、電圧制御部４４からの指示に基づいて、画像形成装置１の各種ローラなどに供給する電圧を生成するものである。

駆動制御部４６は、回転駆動部４７に対して、画像形成装置１の各種モータの回転動作のオンオフを指示するものである。回転駆動部４７は、各種モータやギア等を含んで構成されるものであり、駆動制御部４６からの指示に基づいて動作するものである。

露光制御部４８は、露光ヘッド１３の各ＬＥＤの発光動作を制御するものである。

ここで、感光体ドラム２１は、本発明における「第１の像担持体」の一具体例に対応する。露光ヘッド１３は、本発明における「第１の露光部」の一具体例に対応する。現像ローラ２４は、本発明における「第１の現像部」の一具体例に対応する。トナーは、本発明における「第１の現像剤」の一具体例に対応する。トナー廃棄パターンＰＡＴは、本発明における「第１の帯パターン」の一具体例に対応する。角度θは、本発明における「傾斜角」の一具体例に対応する。演算部４２は、本発明における「制御部」の一具体例に対応する。クリーニングブレード２３，１８Ａは、本発明における「現像剤除去部材」の一具体例に対応する。

［動作および作用］
続いて、本実施の形態の画像形成装置１の動作および作用について説明する。

（全体動作概要）
まず、図１〜図３を参照して、画像形成装置１の全体動作概要を説明する。画像形成装置１の演算部４２（図３）は、印刷データに基づいて、ＩＤユニット２０、露光ヘッド１３、定着部３０、各種ローラなどの各部材の動作を制御する。その際、演算部４２は、これらの累積露光ドット数Ｃdotおよび累積ドラム回転数Ｃrotに基づいて、トナーをあまり使用しないような印刷動作が続いているか否かを判断する。そして、演算部４２は、そのような印刷動作が続いている場合には、例えば、媒体カセット１１から取り出された印刷媒体９がＩＤユニット２０に到達するまでの期間において、トナー廃棄パターンＰＡＴを有するトナー像を形成するように、画像形成装置１を制御する。これにより、露光ヘッド１３およびＩＤユニット２０がトナー像を形成し、転写ローラ１４がこのトナー像を転写ベルト１５に転写する。そして、例えば、クリーニングブレード１８Ａが、転写ベルト１５の被転写面に付着したトナーを掻き取る。このようにして、画像形成装置１は、トナーを廃棄する。

その後、演算部４２は、印刷データに応じたトナー像を形成するように、画像形成装置１を制御し、露光ヘッド１３およびＩＤユニット２０がトナー像を形成する。そして、転写ローラ１４は、ＩＤユニット２０が生成したトナー像を印刷媒体９上に転写し、定着部３０は、印刷媒体９上のトナー像を定着させる。このようにして、画像形成装置１は、印刷媒体９に画像を印刷する。

（詳細動作）
次に、画像形成装置１におけるトナー廃棄動作について説明する。

図５は、画像形成装置１の一動作例を表すものである。画像形成装置１の演算部４２は、累積露光ドット数Ｃdotおよび累積ドラム回転数Ｃrotに基づいて、トナーをあまり使用しないような印刷動作が続いているか否かを判断する。その際、演算部４２は、図５に示した参照特性Ｒに基づいて、トナーをあまり使用しないような印刷動作が続いているか否かを判断する。参照特性Ｒは、この例では、累積ドラム回転数Ｃrotの増加に応じて、累積露光ドット数Ｃdotが一次関数的に増加する特性である。演算部４２は、累積露光ドット数Ｃdotと、この参照特性Ｒの値（参照値）とを比較し、その比較結果に基づいて、トナーをあまり使用しないような印刷動作が続いているか否かを判断する。そして、演算部４２は、トナー廃棄パターンＰＡＴを有するトナー像を形成することによりトナーを廃棄するように、画像形成装置１を制御する。以下に、この動作について詳細に説明する。

まず、画像形成装置１は、ホストＰＣから供給された印刷データを受け取る。演算部４２の露光ドット数カウンタ４２Ａは、この印刷データに基づいて累積露光ドット数Ｃdotを更新し、ドラム回転数カウンタ４２Ｂは、この印刷データに基づいて累積ドラム回転数Ｃrotを更新する。これにより、累積ドラム回転数Ｃrotの値は値Ｃ１になる。このときの累積露光ドット数Ｃdotは、累積ドラム回転数Ｃrotの値が値Ｃ１であるときの参照特性Ｒの値（参照値）よりも大きい。よって、演算部４２は、トナーをあまり使用しないような印刷動作ではないと判断し、画像形成装置１は、トナー廃棄動作を行わずに、この印刷データに基づいて印刷媒体９に対して印刷を行う。

次に、画像形成装置１がホストＰＣから次の印刷データを受け取ることにより、累積ドラム回転数Ｃrotの値は値Ｃ２になる。このときの累積露光ドット数Ｃdotは、累積ドラム回転数Ｃrotの値が値Ｃ２であるときの参照特性Ｒの値（参照値）よりも大きいので、演算部４２は、トナーをあまり使用しないような印刷動作ではないと判断し、画像形成装置１は、トナー廃棄動作を行わずに、この印刷データに基づいて印刷媒体９に対して印刷を行う。

次に、画像形成装置１がホストＰＣから次の印刷データを受け取ることにより、累積ドラム回転数Ｃrotの値は値Ｃ３になる。このときの累積露光ドット数Ｃdotは、累積ドラム回転数Ｃrotの値が値Ｃ３であるときの参照特性Ｒの値（参照値）よりも小さい。よって、演算部４２は、トナーをあまり使用しないような印刷動作が続いていると判断し、トナー廃棄動作をすべきと判断する。そして、演算部４２は、累積露光ドット数Ｃdotおよび累積ドラム回転数Ｃrotに基づいて、トナー廃棄パターンＰＡＴを有するトナー像の長さＬを求める。具体的には、演算部４２は、長さＬのトナー像を形成したときに累積露光ドット数Ｃdotおよび累積ドラム回転数Ｃrotにより定まる点が参照特性Ｒに乗るような長さＬを求める。そして、演算部４２の露光ドット数カウンタ４２Ａは、このような長さＬのトナー像に基づいて累積露光ドット数Ｃdotを更新し、ドラム回転数カウンタ４２Ｂは、このような長さＬのトナー像に基づいて累積ドラム回転数Ｃrotを更新する。その結果、この例では、累積露光ドット数Ｃdotおよび累積ドラム回転数Ｃrotにより定まる点は、参照特性Ｒに乗る。このとき、累積ドラム回転数Ｃrotの値は値Ｃ４になる。画像形成装置１は、媒体カセット１１から取り出された印刷媒体９がＩＤユニット２０に到達するまでの期間において、このような長さＬのトナー像を形成することによりトナーを廃棄する。そして、画像形成装置１は、その後に、この印刷データに基づいて印刷媒体９に対して印刷を行う。

次に、画像形成装置１がホストＰＣから次の印刷データを受け取ることにより、累積ドラム回転数Ｃrotの値は値Ｃ５になる。このときの累積露光ドット数Ｃdotは、累積ドラム回転数Ｃrotの値が値Ｃ５であるときの参照特性Ｒの値（参照値）よりも小さい。よって、演算部４２は、トナーをあまり使用しないような印刷動作が続いていると判断し、トナー廃棄動作をすべきと判断する。そして、演算部４２は、累積露光ドット数Ｃdotおよび累積ドラム回転数Ｃrotに基づいて、トナー廃棄パターンＰＡＴを有するトナー像の長さＬを求める。そして、演算部４２の露光ドット数カウンタ４２Ａは、このような長さＬのトナー像に基づいて累積露光ドット数Ｃdotを更新し、ドラム回転数カウンタ４２Ｂは、このような長さＬのトナー像に基づいて累積ドラム回転数Ｃrotを更新する。これにより、累積ドラム回転数Ｃrotの値は値Ｃ６になる。画像形成装置１は、媒体カセット１１から取り出された印刷媒体９がＩＤユニット２０に到達するまでの期間において、このような長さＬのトナー像を形成することによりトナーを廃棄する。この例では、トナー像の長さＬを、累積ドラム回転数ＣrotがＣ３〜Ｃ４のときに形成したトナー像の長さよりも長くすることにより、より多くのトナーを廃棄している。そして、画像形成装置１は、その後に、この印刷データに基づいて印刷媒体９に対して印刷を行う。

次に、画像形成装置１がホストＰＣから次の印刷データを受け取ることにより、累積ドラム回転数Ｃrotの値は値Ｃ７になる。このときの累積露光ドット数Ｃdotは、累積ドラム回転数Ｃrotの値が値Ｃ７であるときの参照特性Ｒの値（参照値）よりも大きいので、演算部４２は、トナーをあまり使用しないような印刷動作ではないと判断し、画像形成装置１は、トナー廃棄動作を行わずに、この印刷データに基づいて印刷媒体９に対して印刷を行う。

次に、画像形成装置１がホストＰＣから次の印刷データを受け取ることにより、累積ドラム回転数Ｃrotの値は値Ｃ８になる。このときの累積露光ドット数Ｃdotは、累積ドラム回転数Ｃrotの値が値Ｃ８であるときの参照特性Ｒの値（参照値）よりも小さい。よって、演算部４２は、トナーをあまり使用しないような印刷動作が続いていると判断し、トナー廃棄動作をすべきと判断する。そして、演算部４２は、累積露光ドット数Ｃdotおよび累積ドラム回転数Ｃrotに基づいて、トナー廃棄パターンＰＡＴを有するトナー像の長さＬを求める。この例では、求めたトナー像の長さＬは、媒体カセット１１から取り出された印刷媒体９がＩＤユニット２０に到達するまでの期間において形成可能なトナー像の長さの上限値（長さＬmax）よりも長くなっている。よって、演算部４２の露光ドット数カウンタ４２Ａは、長さＬmaxのトナー像に基づいて累積露光ドット数Ｃdotを更新し、ドラム回転数カウンタ４２Ｂは、長さＬmaxのトナー像に基づいて累積ドラム回転数Ｃrotを更新する。これにより、累積ドラム回転数Ｃrotの値は値Ｃ９になる。その結果、この例では、トナー像の長さが所望の値よりも短いので、累積露光ドット数Ｃdotおよび累積ドラム回転数Ｃrotにより定まる点は、参照特性Ｒに乗らない。画像形成装置１は、媒体カセット１１から取り出された印刷媒体９がＩＤユニット２０に到達するまでの期間において、このような長さＬmaxのトナー像を形成することによりトナーを廃棄する。そして、画像形成装置１は、その後に、この印刷データに基づいて印刷媒体９に対して印刷を行う。

次に、画像形成装置１がホストＰＣから次の印刷データを受け取ることにより、累積ドラム回転数Ｃrotの値は値Ｃ１０になる。このときの累積露光ドット数Ｃdotは、累積ドラム回転数Ｃrotの値が値Ｃ１０であるときの参照特性Ｒの値（参照値）よりも小さい。よって、演算部４２は、トナーをあまり使用しないような印刷動作が続いていると判断し、トナー廃棄動作をすべきと判断する。そして、演算部４２は、累積露光ドット数Ｃdotおよび累積ドラム回転数Ｃrotに基づいて、トナー廃棄パターンＰＡＴを有するトナー像の長さＬを求める。この例では、求めたトナー像の長さＬは、媒体カセット１１から取り出された印刷媒体９がＩＤユニット２０に到達するまでの期間において形成可能なトナー像の長さの上限値（長さＬmax）よりも短くなっている。よって、演算部４２の露光ドット数カウンタ４２Ａは、このような長さＬのトナー像に基づいて累積露光ドット数Ｃdotを更新し、ドラム回転数カウンタ４２Ｂは、このような長さＬのトナー像に基づいて累積ドラム回転数Ｃrotを更新する。その結果、この例では、累積露光ドット数Ｃdotおよび累積ドラム回転数Ｃrotにより定まる点は、参照特性Ｒに乗る。このとき、累積ドラム回転数Ｃrotの値は値Ｃ１１になる。画像形成装置１は、媒体カセット１１から取り出された印刷媒体９がＩＤユニット２０に到達するまでの期間において、このような長さＬのトナー像を形成することによりトナーを廃棄する。そして、画像形成装置１は、その後に、この印刷データに基づいて印刷媒体９に対して印刷を行う。

図６は、ＩＤユニット２０がトナー廃棄パターンＰＡＴを有するトナー像を形成したときの、現像ローラ２４の表面上の残留トナーを模式的に表したものである。図６において、横軸は現像ローラ２４の軸方向を示し、縦軸は現像ローラ２４の円周方向を示す。なお、現像ローラ２４の軸方向は、感光体ドラム２１の軸方向と略同じである。矢印Ｌ１は、現像ローラ２４の回転方向を示す。また、白色の帯部分は、現像ローラ２４が感光体ドラム２１にトナーが供給されたことにより残留トナーが少なくなっている部分を示し、黒色の帯部分は残留トナーが多くなっている部分を示す。すなわち、この残留トナーのパターンは、トナー廃棄パターンＰＡＴに対応している。

図６に示したように現像ローラ２４のトナーが消費された後、供給ローラ２６は、摩擦帯電により現像ローラ２４にトナーを供給する。その際、トナーは、図６において矢印で示したように、現像ローラ２４の表面上における、残留トナーが少なくなっている帯部分に沿って移動しながら、現像ローラ２４に付着する。すなわち、トナーは、現像ローラ２４の円周方向（図６における縦方向）だけでなく、現像ローラ２４の軸方向（図６における横方向）にも攪拌されながら、現像ローラ２４に付着していく。これにより、画像形成装置１では、軸方向におけるトナーの電位のムラ（かたより）を抑えることができ、画質を高めることができる。

すなわち、トナー廃棄動作を行う際、例えば、トナー廃棄パターンＰＡＴを有するトナー像の代わりに、一様なトナー密度のトナー像を用いた場合には、トナーは、現像ローラ２４の円周方向には攪拌されるが、現像ローラ２４の軸方向には攪拌されにくい。よって、例えば、表を印刷する場合のように、感光体ドラム２１の軸方向における所定の位置のトナーを主に消費することにより、現像ローラ２４の軸方向にトナーの電位のムラが生じても、トナーが現像ローラ２４の軸方向には攪拌されにくいため、トナーの電位のムラを解消しにくい。このように現像ローラ２４の軸方向にトナーの電位のムラが生じた場合には、例えば、電位が必要以上に高いトナーが感光体ドラム２１に付着しやすくなってしまうため、印刷媒体９が汚れ、画質が低下するおそれがある。

一方、画像形成装置１では、トナー廃棄パターンＰＡＴを有するトナー像を用いるようにしたので、トナーを、現像ローラ２４の円周方向（図６における縦方向）だけでなく、現像ローラ２４の軸方向（図６における横方向）にも攪拌することができる。その結果、軸方向におけるトナーの電位のムラを抑えることができる。すなわち、トナー廃棄パターンＰＡＴを用いることにより、トナーを廃棄する効果に加え、トナーの電位のムラを抑えるという効果を奏することができる。その結果、画像形成装置１では、画質を高めることができる。

トナー廃棄パターンＰＡＴにおける角度θは、例えば、使用するトナーの流動性に応じて設定することができる。具体的には、例えば、流動性が低いトナーを用いる場合には、角度θを大きめにすることが望ましく、流動性が高いトナーを用いる場合には、角度θを小さめにすることが望ましい。

例えば、流動性が７５〜８５［％］であり、粒径が５．５〜６．５［μｍ］の微粉砕トナーを用いた場合において、現像ローラ２４の軸方向におけるトナーの電位のムラを抑えることができるようなトナー廃棄パターンＰＡＴを実験により確認した。この実験では、ホソカワミクロン社製Model PT-Sを用いて、トナーの流動性を測定した。また、１時間にわたり、連続して白紙印刷を行いつつ、図５に示した制御に基づいて、トナー廃棄パターンＰＡＴを有するトナー像を形成した。その結果、この例では、トナー廃棄パターンＰＡＴの角度θは６０〜８５度の範囲内であることが望ましく、このうち７０〜８０度の範囲内であることが好ましいとの結果を得た。トナー廃棄パターンＰＡＴにおける、トナーが付着する帯部分の幅と、トナーが付着しない帯部分の幅は、互いにほぼ等しいことが望まれ、幅は０．８〜２．０［ｍｍ］の範囲内であることが望ましい。なお、トナーが付着する帯部分の幅を、トナーが付着しない帯部分の幅よりも広くすると、トナーの廃棄量が増えてしまうため、トナーの消費効率が悪化するおそれがある。また、トナーが付着する帯部分の幅を、トナーが付着しない帯部分の幅よりも狭くすると、トナーを廃棄しきれずに画質が低下するおそれがある。また、感光体ドラム２１や現像ローラ２４等の各種ローラの回転速度が遅いほど、トナーの電位のムラを抑えることができるとの結果も得た。

このように、トナー廃棄パターンＰＡＴは、使用するトナーの特性や、画像形成装置１における感光体ドラム２１や現像ローラ２４等の各種ローラの回転速度などに応じて設定することが望ましい。

［効果］
以上のように本実施の形態では、トナー廃棄動作を行う際、傾斜した帯パターンを含むトナー廃棄パターンＰＡＴを有するトナー像を用いるようにしたので、トナーを、現像ローラの円周方向だけでなく、現像ローラの軸方向にも攪拌することができる。その結果、現像ローラの軸方向におけるトナーの電位のムラを抑えることができるため、画質を高めることができる。

［変形例１−１］
上記の実施の形態では、画像形成装置１は、図４に示したように、感光体ドラム２１の軸方向における、トナー像を形成可能な範囲Ｗ１にわたり、トナー廃棄パターンＰＡＴを生成したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、図７に示したように、感光体ドラム２１の軸方向における、トナー像を形成可能な範囲Ｗ１内の一部の範囲にわたり、トナー廃棄パターンＰＡＴを生成してもよい。具体的には、例えば、現像ローラ２４の軸方向における一部の範囲においてトナーの電位のムラが生じやすい場合には、その範囲にのみトナー廃棄パターンＰＡＴを生成することができる。また、例えば、感光体ドラム２１の軸方向において、印刷媒体９の幅に対応する範囲にのみトナー廃棄パターンＰＡＴを生成してもよい。

［変形例１−２］
上記の実施の形態では、トナー廃棄パターンＰＡＴにおける角度θや帯部分の幅は、図４に示したように、感光体ドラム２１の軸方向における、トナー像を形成可能な範囲Ｗ１にわたり同じにしたが、これに限定されるものではなく、図８Ａ，８Ｂに示したように、角度θや帯部分の幅が、感光体ドラム２１の軸方向において変化するようにしてもよい。

［変形例１−３］
上記の実施の形態では、累積ドラム回転数Ｃrotを用いたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、印刷した印刷媒体９の枚数（累積印刷枚数）を用いてもよい。

＜２．第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態に係る画像形成装置２について説明する。本実施の形態は、トナー廃棄パターンＰＡＴを動的に変更可能に構成したものである。なお、上記第１の実施の形態に係る画像形成装置１と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図９は、画像形成装置２における制御機構の一例を表すものである。画像形成装置２は、環境検出部５１と、演算部５２とを有している。

環境検出部５１は、温度および湿度を検出し、その検出結果を演算部５２に供給するものである。

演算部５２は、タイマ５２Ｃを有している。タイマ５２Ｃは、画像形成装置２の動作時間を計測するものである。タイマ５２Ｃは、ＩＤユニット２０を交換する度に動作時間をリセットするように構成されており、画像形成装置２の電源が切られていても、動作時間の値を保持することができるようになっている。

画像形成装置２は、第１の実施の形態に係る画像形成装置１と同様に、トナーをあまり使用しないような印刷動作が続く場合において、トナー廃棄動作を行う。その際、演算部５２は、タイマ５２Ｃが保持する画像形成装置２の動作時間に応じて、トナー廃棄パターンＰＡＴの角度θを変化させる。すなわち、ＩＤユニット２０を交換した後、動作時間が経過するにつれて、一般にトナーの流動性が低下していく。トナー外添剤がトナー母粒子から剥がれ落ちたり、トナー外添剤がトナー母粒子に埋没したりするためである。よって、演算部５２は、動作時間が長いほど、トナー廃棄パターンＰＡＴの角度θを大きくする。これにより、画像形成装置２では、動作時間が経過しても、現像ローラ２４の軸方向におけるトナーの電位のムラを抑えることができ、その結果、画質を高めることができる。

また、演算部５２は、環境検出部５１から供給された温度および湿度の検出結果に基づいて、トナー廃棄パターンＰＡＴの角度θを変化させる機能をも有している。すなわち、例えば、温度が高いほど、トナーの表面が柔らかくなるため、トナーの流動性が低下する。また、例えば、湿度が高いほど、トナー同士の凝集が起こりやすくなるため、トナーの流動性が低下する。よって、演算部５２は、温度が高いほど、トナー廃棄パターンＰＡＴの角度θを大きくし、同様に、湿度が高いほど、トナー廃棄パターンＰＡＴの角度θを大きくする。これにより、画像形成装置２では、温度や湿度が変化しても、現像ローラ２４の軸方向におけるトナーの電位のムラを抑えることができ、その結果、画質を高めることができる。

また、演算部５２は、トナー廃棄パターンＰＡＴの角度θが大きくなった場合には、トナー廃棄量を増やす機能をも有している。すなわち、トナー廃棄パターンＰＡＴの角度θが大きい場合には、現像ローラ２４の軸方向における攪拌効果が低下してしまうおそれがある。よって、演算部５２は、トナー廃棄パターンＰＡＴの角度θが大きくなった場合には、例えばトナー像の長さＬを長くすることにより、トナー廃棄量を増やす。これにより、画像形成装置２では、トナー廃棄パターンＰＡＴの角度θが大きくなった場合でも、現像ローラ２４の軸方向におけるトナーの電位のムラを抑えることができ、その結果、画質を高めることができる。

以上のように本実施の形態では、トナー廃棄動作を行う際、トナー廃棄パターンを動的に変化させることができるようにしたので、動作時間の経過や、温度および湿度の変化に応じてトナーの流動性が変化した場合でも、現像ローラの軸方向におけるトナーの電位のムラを抑えることができ、その結果画質を高めることができる。

［変形例２］
上記実施の形態に係る画像形成装置２に、上記第１の実施の形態の各変形例を適用してもよい。

以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記の実施の形態等では、画像形成装置１は、１つの露光ヘッド１３およびＩＤユニット２０を設け、モノクロ画像を形成可能に構成したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、複数の露光ヘッド１３および複数のＩＤユニット２０を設け、カラー画像を形成可能に構成してもよい。その際、各ＩＤユニット２０が使用するトナーの流動性に応じて、各ＩＤユニット２０が形成するトナー廃棄パターンＰＡＴにおける角度θをそれぞれ設定してもよい。

また、例えば、上記の実施の形態等では、ＩＤユニット２０とトナー収容部２９を一体として構成したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えばトナー収容部２９の一部を、いわゆるトナーカートリッジとしてＩＤユニット２０に着脱可能に構成してもよい。

また、例えば、上記の実施の形態等では、本発明をプリンタに適用したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、本発明をＦＡＸ装置に適用してもよいし、本発明を複写装置に適用してもよい。また、例えば、本発明を、プリンタ、ＦＡＸ、スキャナなどの機能を有する多機能周辺装置（Multi Function Peripheral）に適用してよい。

１，２…画像形成装置、９…印刷媒体、１０…搬送路、１１…媒体カセット、１２…ピックアップローラ、１３…露光ヘッド、１４…転写ローラ、１５…転写ベルト、１６…駆動ローラ、１７…従動ローラ、１８Ａ…クリーニングブレード、１８Ｂ…クリーナ容器、１９…排出ローラ、２０…ＩＤ（Image Drum）ユニット、２１…感光体ドラム、２２…帯電ローラ、２３…クリーニングブレード、２４…現像ローラ、２５…現像ブレード、２６…供給ローラ、２９…トナー収容部、３０…定着部、４１…通信部、４２，５２…演算部、４２Ａ…露光ドット数カウンタ、４２Ｂ…ドラム回転数カウンタ、４３…記憶部、４４…電圧制御部、４５…電圧生成部、４６…駆動制御部、４７…回転駆動部、４８…露光制御部、５１…環境検出部、５２Ｃ…タイマ、Ｃdot…累積露光ドット数、Ｃrot…累積ドラム回転数、Ｌ…長さ、Ｒ…参照特性、ＶＣＨ…帯電電圧、ＶＤＢ…現像電圧、ＶＳＢ…供給電圧、ＶＴＲ…転写電圧、Ｗ…幅、θ…角度。

Claims (11)

1. 第１の回転軸を中心に回転する第１の像担持体と、
   前記第１の像担持体にドット単位で第１の静電潜像を形成する第１の露光部と、
   回転軸を中心に回転し、第１の現像剤を用いて前記第１の像担持体の前記第１の静電潜像を現像する第１の現像部と、
   印刷データに基づいて前記第１の露光部における第１の累積露光ドット数を求め、その第１の累積露光ドット数に基づいて、前記第１の像担持体に、傾斜した第１の帯パターンおよび傾斜した第２の帯パターンを有する第１の現像剤像を形成すべきか否かを判断する制御部と
   を備え、
   前記第１の帯パターンは、前記第１の像担持体の、前記第１の回転軸の軸方向における現像剤像の形成可能範囲のうちの、前記第１の回転軸の軸方向の中央部に形成され、
   前記第２の帯パターンは、前記第１の像担持体の前記形成可能範囲のうちの、前記第１の回転軸の軸方向の端部に形成され、
   前記第１の帯パターンにおける、前記第１の回転軸の軸方向と、前記第１の現像剤が配置される帯部分の延伸方向との間の傾斜角は、前記第２の帯パターンにおける、前記第１の回転軸の軸方向と、前記第１の現像剤が配置される帯部分の延伸方向との間の傾斜角と異なる
   画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記第１の帯パターンおよび前記第２の帯パターンにおける前記傾斜角を変更可能に構成された
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記画像形成装置の動作時間を計測するタイマを有し、前記動作時間が長いほど、前記第１の帯パターンおよび前記第２の帯パターンにおける前記傾斜角を大きくする
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 環境条件を検出する環境検出部をさらに備え、
   前記環境条件は、温度を含み、
   前記制御部は、前記温度が高いほど、前記第１の帯パターンおよび前記第２の帯パターンにおける前記傾斜角を大きくする
   請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。
5. 環境条件を検出する環境検出部をさらに備え、
   前記環境条件は、湿度を含み、
   前記制御部は、前記湿度が高いほど、前記第１の帯パターンおよび前記第２の帯パターンにおける前記傾斜角を大きくする
   請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記第１の帯パターンおよび前記第２の帯パターンにおける、前記傾斜角が大きい場合での前記第１の現像剤の使用量を、前記傾斜角が小さい場合での前記第１の現像剤の使用量よりも多くする
   請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記第１の累積露光ドット数が目標露光ドット数よりも小さい場合に、前記第１の帯パターンおよび前記第２の帯パターンを形成すべきと判断する
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記印刷データに基づいて前記第１の像担持体の累積回転回数を求め、前記累積回転回数に基づいて、前記目標露光ドット数を求める
   請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記制御部は、印刷媒体に画像形成を行う期間とは異なる期間に前記第１の帯パターンおよび前記第２の帯パターンを形成する
   請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記第１の像担持体に形成された前記第１の現像剤像を取り除く現像剤除去部材をさらに備えた
    請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 第２の回転軸を中心に回転する第２の像担持体と、
    前記第２の像担持体にドット単位で第２の静電潜像を形成する第２の露光部と、
    回転軸を中心に回転し、第２の現像剤を用いて前記第２の像担持体の前記第２の静電潜像を現像する第２の現像部と
    を備え、
    前記制御部は、前記印刷データに基づいて前記第２の露光部における第２の累積露光ドット数を求め、その第２の累積露光ドット数に基づいて、前記第２の像担持体に、傾斜した第３の帯パターンおよび傾斜した第４の帯パターンを有する第２の現像剤像を形成すべきか否かを判断し、
    前記第３の帯パターンは、前記第２の像担持体の、前記第２の回転軸の軸方向における現像剤像の形成可能範囲のうちの、前記第２の回転軸の軸方向の中央部に形成され、
    前記第４の帯パターンは、前記第２の像担持体の前記形成可能範囲のうちの、前記第２の回転軸の軸方向の端部に形成され、
    前記第３の帯パターンにおける、前記第２の回転軸の軸方向と、前記第２の現像剤が配置される帯部分の延伸方向との間の傾斜角は、前記第４の帯パターンにおける、前記第２の回転軸の軸方向と、前記第２の現像剤が配置される帯部分の延伸方向との間の傾斜角と異なる
    請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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