(57)【要約】【課題】  電子写真方式の画像形成装置において、トナーを過度に消費することなく、画質の低下を防止する。【解決手段】  光導電性を有する像担持体と、画像データに従って前記像担持体の表面を露光することにより前記画像データに対応した静電潜像を前記像担持体の表面に形成する露光手段と、前記静電潜像を前記像担持体の表面において色材を用いて可視像化する現像手段と、前記像担持体表面の可視像を記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成手段と、前記像担持体上の静電潜像の画像密度を測定する画像密度測定手段と、前記画像密度測定手段によって測定された画像密度が所定値を下回った場合に前記色材を前記像担持体上の非画像領域に吐き出す色材消費手段と、前記色材消費手段により色材を吐き出す際に、現像電位を通常の画像形成時よりも大きくする電位制御手段とを有する画像形成装置を提供する。【選択図】      図２
2006171652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導電性を有する像担持体と、画像データに従って前記像担持体の表面を露光することにより前記画像データに対応した静電潜像を前記像担持体の表面に形成する露光手段と、前記静電潜像を前記像担持体の表面において色材を用いて可視像化する現像手段と、前記像担持体表面の可視像を記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成手段と、
前記像担持体上の静電潜像の画像密度を測定する画像密度測定手段と、
前記画像密度測定手段によって測定された画像密度が所定値を下回った場合に前記色材を前記像担持体上の非画像領域に吐き出す色材消費手段と、
前記色材消費手段により色材を吐き出す際に、現像電位を通常の画像形成時よりも大きくする電位制御手段と
を有する画像形成装置。
【請求項２】
前記電位制御手段は、前記像担持体の帯電電位、前記色材のバイアス電位、前記露光手段による露光電位のいずれかを変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記色材消費手段によって前記非画像領域に吐き出された色材を除去する色材除去手段と、
前記色材除去手段により除去可能な色材の量に応じて、前記色材消費手段により前記非画像領域に形成される画像の面積を変更する面積変更手段と
を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
複数の色の前記画像密度が所定値を下回った場合には、当該色の数により前記非画像領域を分割し、各領域毎に１つの色の色材を吐き出す分割消費手段を有することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置において画質の欠陥を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、画像密度が少ない画像を長時間出力し続けた場合、現像剤（トナーとキャリア）に含まれるトナーが現像器中に滞留している時間が長くなり、攪拌作用により帯電量が異常な上昇を起こす。この状態で現像が行われるとトナーとともにキャリアが現像されてしまうことがある。また、トナーの凝集が発生し、この凝集トナーも現像されてしまうことがある。このような場合、トナー像の転写時にキャリアあるいは凝集トナーの部分が転写されずに白抜け（白点）となったり、逆にこれらが転写されることによって色点となるなどの欠陥が発生してしまう。
【０００３】
このような事態を防止するための技術が提案されている。例えば、特許文献１あるいは２では、画像密度を測定し、低密度画像が長時間出力された場合には、強制的にパッチなどを作成して現像剤を消費させることにより現像剤の異常帯電やトナーの凝集の発生を抑制する方法が提案されている。しかし、この方法では、現像剤の異常帯電やトナーの凝集を十分に抑制するためには、頻繁にパッチを作成することが必要となるため、トナー消費量が多くなる。一方、パッチの作成頻度を減らすと現像剤の異常帯電やトナーの凝集を抑制する効果が低下するという不具合があった。
【特許文献１】特開平１１−２９５９７６号公報
【特許文献２】特開２０００−２０６７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、電子写真方式の画像形成装置において、トナーを過度に消費することなく、画質の低下を防止することのできる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するために、本発明は、光導電性を有する像担持体と、画像データに従って前記像担持体の表面を露光することにより前記画像データに対応した静電潜像を前記像担持体の表面に形成する露光手段と、前記静電潜像を前記像担持体の表面において色材を用いて可視像化する現像手段と、前記像担持体表面の可視像を記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成手段と、前記像担持体上の静電潜像の画像密度を測定する画像密度測定手段と、前記画像密度測定手段によって測定された画像密度が所定値を下回った場合に前記色材を前記像担持体上の非画像領域に吐き出す色材消費手段と、前記色材消費手段により色材を吐き出す際に、前記色材と前記像担持体との電位差を通常の画像形成時よりも大きくする電位制御手段とを有する画像形成装置を提供する。
上記の画像形成装置によれば、画像密度測定手段により像担持体上の静電潜像の画像密度が測定され、色材消費手段は、画像密度が所定値を下回った場合に色材を像担持体上の非画像領域に吐き出す。電位制御手段は、色材消費手段により色材を吐き出す際に、現像電位を通常の画像形成時よりも大きくする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、電子写真方式の画像形成装置において、トナーを過度に消費することなく、画質の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる画像形成装置１の構成を示す図である。本実施形態においては、複写機の例を用いて説明するが、プリンタ等にも本発明は適用可能である。
【０００８】
画像形成装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等（いずれも図示省略）からなる制御部４を有し、ＲＯＭに格納されたコンピュータプログラムをＣＰＵが実行することによって画像形成装置１各部の制御を行う。指示入力部４１は、テンキー、スタートボタン等からなるキーボード４０、タッチパネル機能を有する液晶パネルからなる表示部３９を備えており、画像形成装置１に対する指示を入力することができる。また、画像形成装置１に異常等が発生した場合には、画像形成装置１の状態を表す情報を液晶パネルに表示するようになっている。
【０００９】
給紙トレイ９には、画像を形成するためのシート１００が収容される。ユーザが指示入力部４１により画像形成の指示を入力すると、給紙ローラ３３が回転駆動され、給紙トレイ９からシート１００が１枚ずつ送り出される。給紙トレイ９から送り出されたシート１００はローラ対３４、３５、３７によって搬送路３６に沿って搬送される。
転写ベルト８は、ローラ２６、２７、２８、２９に張架されており、矢印Ｂの方向に循環駆動される。
【００１０】
画像入力部１２は、原稿を光学的に読み取って画像データを生成するスキャナ装置である。プラテンガラス２上に載置された原稿に対して光源１３により光が照射され、この反射光が光学系３によって処理される。反射光は、ミラー１４、１５、１６を介して受光部１７で受光される。そして、画像処理部１８が反射光を電気信号に変換し、画像データを生成する。
制御部４は、画像入力部１２で生成された画像データに基づいてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の信号を生成し、後述する露光装置に供給する。
記憶部５には、画像形成装置１の制御に用いる制御パラメータ等が記憶されている。
【００１１】
画像形成部６は、画像形成エンジン７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ、転写ベルト８等からなる。
画像形成エンジン７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成する。各画像形成エンジンの構成は共通であるから、ここでは画像形成エンジン７Ｙについてのみ説明する。
画像形成エンジン７Ｙは、静電潜像が形成される像担持体としての感光体ドラム２０Ｙの周囲に、帯電装置２１Ｙ、露光装置１９Ｙ、現像装置２２Ｙ、クリーナ２４Ｙ等を設けて構成されている。
【００１２】
帯電装置２１Ｙは、矢印Ａの方向に回転駆動される感光体ドラム２０Ｙの表面を所定の電位に帯電させる。
露光装置１９Ｙは、帯電装置３Ｙによって所定の電位に帯電させられた感光体ドラム２Ｙに対して、画像データに基づいた露光用ビームＬＢを照射するＲＯＳ（Raster Output Scanner）である。露光装置１９Ｙは、図示しない半導体レーザーから画像データに基づいてレーザー光を出射し、このレーザー光を偏向走査することにより感光体ドラム２０Ｙの表面に静電潜像を形成する。感光体ドラム２０Ｙの表面では、レーザー光が照射された部分の電位が、感光体ドラム２０Ｙの有する光導電性により所定のレベルまで減少する。このように、感光体ドラム２０Ｙの表面電位が変化することにより、感光体ドラム２０Ｙの表面には画像データに基づいた静電潜像が形成される。
【００１３】
現像装置２２Ｙは、感光体ドラム２０Ｙ表面に形成された静電潜像を可視像化する装置である。トナータンク（図示せず）にはトナーとキャリアからなる２成分現像剤が収容されており、所定の電位に帯電されたトナーが現像装置２２Ｙに供給される。トナーは、現像剤担持体（現像ロール）への印加バイアスと、感光体ドラム２０Ｙの表面電位(露光されたイメージ電位)との電位差（これを現像電位という）によって感光体ドラム２０Ｙ表面へ移動し、付着する。こうして静電潜像が可視像すなわちトナー像となる。
感光体ドラム２０Ｙはその下方に位置する転写ベルト８と圧接しており、上記のようにして形成されたトナー像が転写ベルト８に転写される。転写ベルト８に転写されたトナー像は、給紙トレイ９から送り出されたシート１００に転写される。
クリーナ２４Ｙは、感光体ドラム２０Ｙ表面に残存したトナーを除去する装置である。
【００１４】
以上が画像形成エンジン７Ｙの構成である。画像形成エンジン７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにおいても各色に対応したトナー像が形成され、転写ベルト８に重ねて転写される。なお、これ以降、画像形成エンジン７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを区別する必要のない場合には、単に画像形成エンジン７と称する。他の構成要素についても同様に、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの別を区別する必要のない場合には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの表記を省略するものとする。
【００１５】
図２は、制御部４の機能構成を示す図である。
画像密度測定手段４０１は、像担持体上に形成される静電潜像の画像密度を測定する。具体的には、画像密度測定手段４０１は、画像入力部により入力された画像データを受け取って、１画像あたりの画素数を色毎に計数することによって、色毎に画像密度を算出する。
【００１６】
色材消費手段４０２は、画像密度測定手段４０１によって測定された画像密度が所定値を下回った場合に色材を像担持体上の非画像領域に吐き出す。具体的には、色毎に予め定められた閾値（所定値）がＲＯＭに記憶されており、色材消費手段は、画像密度測定手段によって測定された画像密度を色毎に閾値を比較し、画像密度が閾値を下回った場合には、その色に対応する色材（トナー）を感光ドラム上の非画像領域に吐き出す。ここで、非画像領域とは、画像と画像との間のインターバルの領域である。この領域には通常の画像形成は行われない。色材消費手段４０２は、この非画像領域を利用して色材の吐き出しを行う。
【００１７】
閾値は以下のようにして定められる。電子写真方式の画像形成装置においては、画像密度が少ない画像を長時間出力し続けた場合、現像剤（トナーとキャリア）に含まれるトナーが現像器中に滞留している時間が長くなり、攪拌作用により帯電量が異常な上昇を起こす。この状態で現像が行われるとトナーとともにキャリアが現像されてしまうことがある。また、トナーの凝集が発生し、この凝集トナーも現像されてしまうことがある。このような場合、トナー像の転写時にキャリアあるいは凝集トナーの部分が転写されずに白抜け（白点）となったり、逆にこれらが転写されることによって色点となるなどの欠陥が発生してしまう。本発明においては、上記の異常帯電やトナー凝集が発生し始める画像密度を予め実験等により求めておき、これを閾値とする。
【００１８】
電位制御手段４０３は、色材消費手段により色材を吐き出す際に、現像電位（つまり、現像剤担持体への印加バイアスと、感光体ドラム２０Ｙにおいて露光されたイメージ電位との電位差）を通常の画像形成時よりも大きな値に設定する。現像電位を調整する手段は、像担持体の帯電電位を調整する方法、露光装置の露光電位を調整する方法、現像バイアスを調整する方法のいずれを用いてもよい。
【００１９】
現像電位を通常の画像形成時よりも大きくする理由は以下のとおりである。図３は、現像電位と吐き出される凝集トナーの数との関係を示す図である。このように、現像電位が大きいほど吐き出される凝集トナーの数が増加する。仮に、現像電位を通常の画像形成時と同一にしたとすると、画像領域においても非画像領域と同程度の量の凝集トナーが吐き出されることとなり、画質の低下を抑制する効果が十分に得られなくなってしまう。本発明では、非画像領域において色材を吐き出す際の現像電位を通常の画像形成時よりも大きくすることによって、非画像領域における凝集トナーの吐き出し量を多くさせる。これによって画像領域における凝集トナーの吐き出しを抑制することができるようになる。また、短時間で多くの凝集トナーを吐き出すことができるようになる。さらに、通常画像形成時よりもトナー吐き出し時の現像電位を大きくすることにより、画像領域よりも非画像領域の方が凝集トナーが現像されやすくなることで、実際のプリント画像中に凝集トナーが現像される前に非画像領域部で吐き出しを行うことが可能となる。
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、画像密度が所定値を下回った場合に非画像領域における現像電位を通常の画像形成時よりも大きくするから、非画像領域における凝集トナーの吐き出しを多くすることができ、画像領域における凝集トナーの吐き出しを抑制することができる。これによって、トナーを過度に消費することなく、画質の低下を防止することができる。
【００２１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、非画像領域に形成される画像の面積を調整することを特徴としている。
感光体ドラムの表面に残存したトナーはクリーナ２４（色材除去手段）によって除去されるが、クリーナ２４が除去可能なトナーの量には制限がある。この制限を上回る量のトナーを吐き出してしまうと、トナーが感光体ドラム表面に残ってしまい、これが転写ベルトに転写され不要な画像が形成されてしまう。このような事態を防止するためには、クリーナ２４が除去可能な量を上回るトナーを吐き出さないようにする必要がある。本実施形態においては、除去可能なトナーの量に対応する画像密度を予め実験等により求めておき、この画像密度にてトナーの吐き出しを行うようにする。画像密度を調整する方法としては、図４に示すように、画素内の濃度を多値的に変化させる方法（濃度階調方式）と、画素の面積率を２値的に変化させる方法（面積階調方式）とがある。
【００２２】
図５は、画像密度と吐き出される凝集トナーの数との関係を示す図である。濃度階調方式の場合、画像密度に対して凝集トナーの吐き出し量は２次曲線的に変化する。これに対して面積階調方式の場合、画像密度と凝集トナーの吐き出し量はほぼ比例する。すなわち、面積階調方式の方が、トナー吐き出し量の制御が容易である。本発明では、面積階調方式によって画像密度を調整することによってトナーの吐き出し量を制御する（面積変更手段）。
【００２３】
さて、カラー画像形成装置の場合、上述のように現像装置は各色に対応して複数設けられている。一般に画像密度は色毎に異なるため、トナーの消費量も色毎に異なる。従って、トナーの吐き出しを要する現像装置は常に１つとは限らず、複数の現像装置においてトナーの吐き出しを要する場合が発生し得る。このような場合、当該複数の現像装置からのトナー吐き出し量がクリーナの除去可能なトナー量を超えないようにすることが必要となる。そのために本実施形態においては、非画像領域をトナーの吐き出しを要する色の数で分割し、分割された領域毎に１つの色のトナーを吐き出すようにする。例えば、トナーの吐き出しを要する色が２色の場合、非画像領域を２等分し、各領域において１色ずつトナーを吐き出すようにする（分割消費手段）。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態によれば、クリーナが除去可能なトナーの量を超えないように、トナーの吐き出しを行うことができる。また、複数の色のトナーの吐き出しを要する場合であっても、クリーナが除去可能なトナーの量を超えないように、トナーの吐き出しを行うことができる。
【００２５】
＜変形例＞
以上説明した形態に限らず、本発明は種々の形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形した形態でも実施可能である。
第１実施形態においては、画像密度が所定値を下回った場合に自動的に色材を吐き出させる構成としているが、ユーザが任意のタイミングで指示入力部で吐き出しの指示を入力し、この指示が入力された場合に色材の吐き出しを行うようにしてもよい。
また、非画像領域は、画像と画像との間のインターバルの領域以外の領域であってもよい。例えば用紙に対する描画領域以外全ての領域(画像と画像の間のみならず画像の横の領域なども含まれる)を非画像領域としてもよい。また、上記のようなインターバルが小さい場合(画像形成装置自体が小型であり用紙間ギャップが小さいケースなど)、あるいはインターバルが存在しない場合(ロール紙の場合など)においては、用紙の給紙を停止して画像形成を中断した領域を非画像領域としたり、プリントのスタートやエンドといった画像形成していない領域を非画像領域としてもよい。画像形成装置はこのような様々な非画像領域を色材の吐き出しに利用する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】画像形成装置１の構成を示す図である。
【図２】制御部４の機能構成を示す図である。
【図３】現像電位と吐き出される凝集トナーの数との関係を示す図である。
【図４】濃度階調方式と面積階調方式の例を示す図である。
【図５】画像密度と吐き出される凝集トナーの数との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…画像形成装置、４１…指示入力部、３９…表示部、９…給紙トレイ、１００…シート、３３…給紙ローラ、３４、３５、３７…ローラ対、３６…搬送路、８…転写ベルト、２６、２７、２８、２９…ローラ、１２…画像入力部、２…プラテンガラス、１３…光源、３…光学系、１４、１５、１６…ミラー、１７…受光部、１８…画像処理部、４…制御部、５…記憶部、６…画像形成部、７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ…画像形成エンジン、８…転写ベルト、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ…感光体ドラム、２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ…帯電装置、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋ…露光装置、２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ…現像装置、２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋ…クリーナ、４０１…画像密度測定手段、４０２…色材消費手段、４０３…電位制御手段。
【図１】
2006171652.tif 000003
【図２】
2006171652.tif 000004
【図３】
2006171652.tif 000005
【図４】
2006171652.tif 000006
【図５】
2006171652.tif 000007