(57)【要約】【課題】  画像形成装置の使用環境によらず安定した画質を維持して、現像剤消費量を低減することを可能とする画像形成装置及びカートリッジ、カートリッジに搭載される記憶装置を提供する。【解決手段】  現像剤を用いて所定の画像形成条件で画像形成する第１の画像形成モードと、現像剤を用いて前記所定の画像形成条件とは異なる画像形成条件で画像形成する第２の画像形成モードとを有し、同一画像に対する現像剤消費量が前記第１の画像形成モードよりも前記第２の画像形成モードの方が少なくなる様に前記画像形成条件が設定される画像形成装置において、像担持体の使用量情報を記憶する記憶手段と、前記画像形成装置の環境を検知する環境検知手段と、前記記憶手段の情報と前記環境検知手段からの環境情報とに応じて前記第２の画像形成モードの画像形成条件を変更する制御手段と、を有する。【選択図】  図２４
2006106481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を用いて所定の画像形成条件で像担持体に画像を形成する第１の画像形成モードと、現像剤を用いて前記所定の画像形成条件とは異なる画像形成条件で像担持体に画像を形成する第２の画像形成モードとを有し、同一画像に対する現像剤の消費量が前記第１の画像形成モードよりも前記第２の画像形成モードの方が少なくなる様に前記画像形成条件が設定される画像形成装置において、
前記像担持体の使用量に係わる情報を記憶する記憶手段と、
前記画像形成装置の環境を検知する環境検知手段と、
前記記憶手段に記憶された情報と前記環境検知手段によって検知された環境情報とに応じて前記第２の画像形成モードにおける画像形成条件を変更する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成装置は、記録すべき画像を判別する判別手段を更に有し、
前記制御手段は、記憶手段に記憶されている前記像担持体の使用量に係わる情報と、前記環境情報と、前記判別手段の判別結果とに応じて、前記画像形成条件を変更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３】
前記判別手段は、記録すべき画素集合領域の大きさを判別する手段であって、
前記制御手段は、前記判別手段によって前記画素集合領域が所定の大きさより大きい場合と小さい場合とで前記画像形成条件を変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体の使用量に係わる情報は所定の閾値情報であって、前記制御手段は、前記像担持体の使用量が前記所定の閾値情報に達したとき、前記画像形成条件を変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像形成装置は、前記像担持体を画像情報に応じた露光動作条件で露光する露光手段を有し、前記画像形成条件とは、前記露光手段の露光動作条件であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記露光動作条件とは、前記露光手段の露光時間または発光エネルギーであることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記画像形成装置は、前記像担持体を帯電するための帯電部材と、前記像担持体に前記現像剤を供給するための現像部材と、を有し前記画像形成条件とは、前記前記帯電部材の帯電条件と前記現像部材の現像条件であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記帯電条件及び前記現像条件とは、前記帯電部材と前記現像部材とに印加されるバイアス電圧であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記像担持体と前記記憶手段とが一体化されたカートリッジとして前記画像形成装置に着脱可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記カートリッジは、更に、前記帯電部材、または、前記現像部材を含むことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置及び方法に関し、特に、レーザービームプリンタなどの電子写真式の画像形成装置及びその制御方法、プロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２において、レーザービームプリンタなどの電子写真画像形成装置の説明をおこなう。図２に示すような電子写真画像形成装置は、帯電手段２により均一に帯電された電子写真感光体１（以下、「感光体」という）に対し、画像情報に対応した光を感光体１に照射して静電潜像を形成し、この静電潜像に現像手段で記録材料である現像材（以下「トナー」）を供給して画像として顕像化し、更に感光体から記憶媒体である記録紙Ｐへ画像を転写し、トナーを保持した記録紙はトナー像を乱さぬよう、定着装置１８へ転送され、定着装置１８において熱圧着されることで、記録紙上に永久画像として記録され、出力される。現像手段にはトナーを収容した現像材収納部４としてのトナー容器が連結しており、画像を形成することでトナーは消費されていく。トナー容器や現像手段、感光体、帯電手段などはプロセスカートリッジとして一体に構成されることが多く、トナーがなくなった際使用者はプロセスカートリッジを交換することで、再び画像を形成することができる。
【０００３】
プロセスカートリッジには容器容積によって決められたトナー量が搭載されている。従ってユーザーがプリントできる枚数は、通常、このトナー量に相関する。使用者によっては、トナー消費量を減少させトナーを節約し、より多くの枚数をプリントする使用者も増えている。また、自動的にトナー消費量を低減することのできる低消費モードやドラフトモードといった画像形成モードを持ったレーザービームプリンタも増えてきている。
【０００４】
トナー消費量を減少させるための手段として、現像コントラストを変化させる手段、レーザー光量を変化させる手段等がある。現像コントラストを変化させたり、レーザー光量を変化させることで、感光体上に形成された潜像を変化させ、現像する際にトナーの載り量を減らすことができる。
【０００５】
しかしながら、現像コントラストやレーザー光量のみでトナー消費量を減少させた場合、ある程度面積の広いべた黒などの画像では画質の変化が目立たない条件でも、細線や文字などの画像では線幅が非常に細くなり、貧弱な画質となることがある。
【０００６】
そこで、線幅を確保しながらトナー消費量を低減させる手段として、例えば、特許文献1に開示されている手段がある。この方法では、２値画像で構成される画像の輪郭部はそのままの濃度で印刷し、画像の内部においてトナー消費量を減少させる制御方法を行うことによって、線幅を確保しつつ、トナー消費量を減少させることを可能とした。このときの制御方法とは、図３に示すように印刷対象の画像データ３０１に対し、輪郭部分はそのままの濃度で、べた黒画像のような画素の集合部の内部について印字しない空点をちりばめるディザ画像化３０２や１ドット単位でレーザーの発光量や点灯幅を変化させるハーフトーン画像化３０３のことをいう。
【０００７】
このような、画像を変調することによりトナーの載り量を抑える画像形成モードを「低消費モード」という。
【０００８】
しかし、ディザ画像化による低消費モードを行った場合、従来用いられてえきた、低消費モードよりもさらに多くのトナー消費量を低減しようとした場合、空点部分が非常に目立ち、本来べた黒であるはずの画像が、網目状の画像となるなどの問題がある。
【０００９】
さらに、昨今のレーザービームプリンタでは、普及とともにトナーカートリッジの使用可能枚数が増加し、さらなる長寿命化、使用可能枚数の増加が行われている。長寿命化が行われることで、トナーカートリッジが初期状態のものと、通紙履歴が極端に多いものとではべた黒画像の濃度や線幅にたいし、画質の品位を劣化させてしまうことがある。特に、感光体の感光層に耐久で削れやすい材質を使用した場合に顕著となる。
【００１０】
また、スキャナーレーザーの発光時間や発光光量を変化させたハーフトーン画像化による低消費モードを行った場合、感光体の感光層の耐久変化の影響を受けやすくなるという問題を生じる。すなわち、通常のレーザー光では感光体の使用による感光層の摩耗による感度変化の影響をほとんど受けなかったものが、発光時間や発光光量を変化したレーザー光に対しては、感光体の摩耗により感光層が薄くなればなるほど感度が低下し、大きな濃度低下、および線幅の劣化を生じてしまう。
【００１１】
そこで、使用状況（感光体の使用量）によって変化する感光体の特性に応じてレーザー発光時間や発光光量、現像バイアス設定を制御することで、耐久変化によって画質を劣化させることの無い低消費モードが検討されている。
【特許文献１】特開平９−０８５９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来例で示した画像制御手段では以下に示すような問題が生じる。
【００１３】
従来技術では使用状況によって変化する感光体の特性に加えて、環境が変化しても画質を確保できるようにレーザー点灯幅の制御を行っていた。しかし、更なるトナー消費量の減少を実現しようとした場合、環境が変化することにより感光体露光電位が大きく変化することで、画質の変化が大きく、濃度や線幅を含めた設計を行うことが困難となってきた。
【００１４】
例えば低温低湿環境において、温度や湿度に影響を受けやすい特性の感光体では露光電位が下がりにくく、現像コントラストが小さくなり、濃度の低下、線幅が細くなるといった画質の劣化が顕著になる。
【００１５】
そこで、本発明では、像担持体の使用量や、装置が使用される環境によらず安定した画質を維持して、現像剤消費量を低減することを可能とする画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するための、本発明の画像形成装置は、
現像剤を用いて所定の画像形成条件で像担持体に画像を形成する第１の画像形成モードと、現像剤を用いて前記所定の画像形成条件とは異なる画像形成条件で像担持体に画像を形成する第２の画像形成モードとを有し、同一画像に対する現像剤の消費量が前記第１の画像形成モードよりも前記第２の画像形成モードの方が少なくなる様に前記画像形成条件が設定される画像形成装置において、前記像担持体の使用量に係わる情報を記憶する記憶手段と、前記画像形成装置の本体の環境を検知する環境検知手段と、前記記憶手段に記憶された情報と前記環境検知手段によって検知された環境情報とに応じて前記第２の画像形成モードにおける画像形成条件を変更する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置が使用される環境に応じて、画像形成条件を変更することによって、像担持体の使用量によらず安定した画像を維持して、現像剤消費量を低減することが可能となる。
【００１８】
また、本発明によれば、像担持体の使用量と、画像形成装置が使用される環境とに応じて、画像形成条件を変更することによって、像担持体の使用量によらず安定した画像を維持して、現像剤消費量を低減することが可能となる。
【００１９】
また、本発明によれば、像担持体の使用量と、画像形成装置の環境とに応じて、画像形成条件として現像部材の現像条件と帯電部材の帯電条件とを変化させて、像担持体の使用量によらず安定した画像を維持して、現像剤消費量を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施例１）
図２は本発明を適用する画像形成装置の略断面図である。
【００２１】
図２において、１は像担持体たる感光ドラムであり、ＯＰＣ、アモルファスＳｉ等の感光材料をアルミニウムやニッケル等のシリンダ状の基板上に形成して構成されており、駆動手段Ａにより矢示の時計方向ａに所定の周速度で回転駆動される。
【００２２】
２は回転する感光ドラム１の周囲を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電手段であり、本例では帯電ローラを使用した接触帯電装置を用いている。
【００２３】
３は画像情報露光手段であり、本例ではレーザービームスキャナーを用いている。
【００２４】
このスキャナー３は、半導体レーザー、ポリゴンミラー、Ｆ−θレンズ等を有してなり、不図示のホスト装置から送られてきた画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザービームＬを出射して感光ドラム１の一様に帯電された表面を走査露光し、静電潜像を形成する。
【００２５】
４はプロセスカートリッジを構成する現像装置であり、感光ドラム１上の静電潜像をトナー像として現像する。
【００２６】
現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法等が用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。
【００２７】
５は弾性層を有する回転体形状の接触帯電部材としての転写ローラであり、感光ドラム１に対して加圧接触させて転写ニップ部Ｎを形成しており、駆動手段Ｂにより矢示の時計方向ｂに所定の周速度で回転駆動される。
【００２８】
感光ドラム１上に形成されたトナー像は、該転写ニップ部Ｎに対して給紙部から給紙された被記録材Ｐ（被転写材）に対して順次静電転写される。
【００２９】
手差し給紙部７やカセット給紙部１４等の給紙部から給紙された被記録材Ｐは、プレフィードセンサ１０で待機した後に、レジストローラ１１、レジストセンサ１２、転写前ガイド１３を通過して転写ニップ部Ｎ（画像形成部）に給紙される。
【００３０】
被記録材Ｐは、レジストセンサ１２によって感光ドラム１の表面に形成されたトナー像と同期取りされて、感光ドラム１と転写ローラ５とで形成される転写ニップ部Ｎに供給される。
【００３１】
また、給紙部において記録材Ｐの給紙時に複数の記録材を誤って給紙してしまう重送と言った問題を解消するために、分離ローラ（８、１５）等が設けられている。転写ニップ部Ｎにおいてトナー像の転写を受け、転写ニップ部Ｎを通過した被記録材Ｐは、感光ドラム１の面から分離され、シートパス９を通って定着装置１８へ搬送される。本例の定着装置１８は加熱フィルムユニット１８ａと加圧ローラ１８ｂの圧接ローラ対からなるフィルム加熱方式の定着装置であり、トナー像を保持した被記録材Ｐは加熱フィルムユニット１８ａと加圧ローラ１８ｂの圧接部である定着ニップ部ＴＮで狭持搬送されて加熱・加圧を受けることでトナー像が被記録材Ｐ上に定着され永久画像となる。
【００３２】
トナー像が定着された被記録材Ｐは排紙ローラ１９に従って、フェイスアップ１６もしくはフェイスダウン１７へ排出される。
【００３３】
一方、被記録材Ｐに対するトナー像転写後の感光ドラム１の表面は、プロセスカートリッジのクリーニング装置６により転写残留トナーの除去を受けて清掃されて繰り返して作像に供される。本例のクリーニング装置６はブレードクリーニング装置であり、６ａはそのクリーニングブレードである。
【００３４】
次に、本発明の画像形成装置制御部およびプロセスカートリッジについての詳細な説明を図１を用いながら行う。
【００３５】
本発明で用いられる電子写真画像形成装置（以下、「装置本体」という）は、ホストコンピュータからの画像信号を受け取り、可視化された画像として出力するレーザービームプリンタであり、電子写真感光体、現像手段、現像剤（トナー）等の消耗品をプロセスカートリッジとして装置本体に対して着脱し交換可能にした電子写真画像形成装置である。
【００３６】
図１に示すように、画像形成装置本体に設けられた画像形成装置制御部１０１は、装置本体の形成動作を行う中央処理演算装置である本体ＣＰＵ１０３と、カートリッジに搭載されている記憶装置と通信を行うＩＯ制御部１０４、画像形成装置本体の温度、湿度の環境状態を検知する環境検知部１２５、得られた画像信号１０７を画像処理する画像処理制御部１０５、出力画像信号に応じてスキャナレーザーの発光制御を行うレーザー駆動制御部１０６によって構成される。
【００３７】
プロセスカートリッジ１０２が装置本体に挿入された場合、および、装置本体に電源が投入された場合、ＩＯ制御部１０４はカートリッジに付随する記憶装置１１１と通信を行い、プロセス条件に関する情報や使用履歴情報といった種々の記憶値を取得する。また、環境検知部１２５は温度、湿度の環境状態を検知する。環境検知部１２５によって検知された情報およびＩＯ制御部１０４によって得られた記憶値は本体ＣＰＵ１０３に送信され、画像形成を行う際の、データとして使われる。
【００３８】
コンピューター本体より送信された画像信号１０７は、画像処理制御部１０５において、エッジ処理や濃度調整などといった画像処理を行い最適な画像形成を行えるような画像信号として処理される。
【００３９】
本体ＣＰＵ１０４は、カートリッジの記憶装置１１１から得られた記憶値と、画像処理を終えた画像信号とから、最適なプロセス条件値を算出し、最適なプロセス条件値で画像を形成する。
【００４０】
また、プロセスカートリッジ１０２（以下、「カートリッジ」という）は、電子写真感光体である感光体ドラム１１２と、感光体ドラム１１２を均一に帯電するための帯電手段としての帯電ローラ１１３，現像装置１１４と、感光体ドラム１１２の表面を清掃するクリーニング手段であるクリーニングブレード１１５と、クリーニングブレード１１５により感光体ドラム１１２から除去された残留トナーを収容する廃トナー容器１１６とが一体的に構成され、装置本体に取り外し可能に装着される。
【００４１】
現像装置１１４は、現像剤であるトナーＴを収容する現像剤収納部であるトナー容器１１７、トナー容器１１７と連結された現像容器１１８、感光体ドラム１１２に対向配置された現像手段としての現像ローラ１１９、現像ローラ１１９に当接し、トナー層厚を規制する現像剤規制部材である現像ブレード１２０、及びトナー容器１１７内のトナーＴを攪拌し現像容器内へトナーＴを送り込むトナー容器内攪拌部材１２１、トナー容器から送り込まれたトナーＴを現像ローラ１１９へ搬送する攪拌部材１２２を備えている。
【００４２】
又、カートリッジの使用前には、トナー容器１１７と現像容器１１８の間にトナー封止部材１２３が貼着されている。
【００４３】
このトナー封止部材１２３は、カートリッジの輸送中等に激しい衝撃が発生した場合等でもトナーが洩れることのないように設けられ、装置本体にカートリッジを装着する直前にユーザーによって開封される。
【００４４】
尚、本実施例においては、現像剤として絶縁性磁性１成分トナーを用いた。
【００４５】
また、本実施例に使用される記憶装置には、画像形成に必要な帯電バイアス設定値や、現像バイアス設定値、露光手段であるレーザーの光量設定値等といった画像形成プロセス設定値や、感光体使用量やトナー残量などの使用量等を記憶している。また、通紙履歴に応じてバイアス設定値などを切り替えて使用する場合、切り替えタイミングである閾値情報や閾値情報に応じて切り替えられる設定値などが記憶されている。
【００４６】
以上説明した上記構成において、感光体ドラムが帯電ローラによって均一に帯電され、その表面をレーザースキャナーから照射される画像信号に応じたレーザー光によって走査露光なされ、目的の画像情報の静電潜像が形成される。静電潜像は、現像ローラ等の作用によって、トナーが付着されてトナー像として可視化される。
【００４７】
図４にて画像処理の概略を説明する。
【００４８】
図４においてプリンタ本体には文章や図といった画像情報４０１を送信するパーソナルコンピュータやホストコンピュータなどのコンピュータ機器４０２が接続されている。
【００４９】
このコンピュータ機器４０２より、プリンタ本体４０３へ画像情報４０１が送信４０４され、送信４０４された画像情報４０１はプリンタ本体内４０３の画像処理を行うＣＰＵ４０５や、画像が出力されるまでの間、画像データを一時的に保存する揮発性記憶装置（不図示）などに送られる。
【００５０】
そして、記録用紙１枚に印刷されるすべての画像情報４０７が取得できたことが確認されれば、プリンタ本体は印刷動作を開始する。
【００５１】
印刷動作の開始後、レーザースキャナ駆動回路４０６に画像情報４０７が送信４０８され画像情報４０７に応じてレーザースキャナ４０９のレーザーを発光・非発光制御４１０を行い、感光体４１１上に静電潜像４１２を形成する。
【００５２】
ここで、コンピュータ機器より送信される画像データは、プリンタ本体の解像度の最小単位である１ｄｏｔ毎に、レーザースキャナの発光を制御するコードが入力されている。
【００５３】
たとえば、ドットを打つのか打たないのかといった２値データが保存されている場合や、灰色などのハーフトーンを含んだ多値データなどが保存されている。
【００５４】
また、ここで解像度の最小単位である１ｄｏｔを１画素という。
【００５５】
そして、この１画素毎の２値データに基づいて、レーザースキャナ４０９の発光時間や光量が制御され、感光体上に静電潜像の電位差となって現れ、トナーの載り量を制御し濃度を調整し、豊かな階調性を得ている。
【００５６】
通常の画像形成モードでは、画像信号に応じた１画素ごとのデータに基づいて、レーザスキャナ１０８の発光量（発光時間または発光光量）をＣＰＵ１０３が制御して、レーザを発光させて感光体上に潜像を形成することによって画像を形成している。
【００５７】
これに対して、通常の画像形成モードとは異なる画像形成条件で画像を形成するモード、すなわち、通常の画像形成モードよりもトナーの消費量を低減させてトナーを節約して印字するトナー低消費モードがある。
【００５８】
ここで、本実施例で用いる画素の集合割合に応じて行う、一律ではないトナー消費量低減のための画像処理方法を図５を用いて説明する。
【００５９】
図５において、レーザープリンタ本体のＣＰＵ５０１もしくは記憶装置（不図示）に保持された画像情報（元画像）５０２を、画像処理を行う画像処理ＣＰＵ５０３へ送信する。
【００６０】
画像処理ＣＰＵ５０３にて元画像が画素毎に解析され、小面積の画素集合である場合と、大面積の画素集合である場合（５０４、５０５）に分けられ、それぞれに応じた画像処理が行われる。
【００６１】
画像処理ＣＰＵ５０３へ送られた画像情報５０６にたいし画像処理が行われた後、再び本体ＣＰＵ５０１へ送信され、画像処理後の処理画像５０７として駆動回路５０８に送信されレーザーの発光制御に使われる。
【００６２】
図６において、画像処理の効果を示す。
【００６３】
図６−ａにおいて、比較的現像を行う画素面積の小さな小面積画像６０１と画素面積の大きな大面積画像６０２がある。ここであげた小面積画像６０１と大面積画像６０２は画像情報６０４の一部に含まれる。
【００６４】
図６−ａでのセル６０３は１画素を示し、６００ｄｐｉの解像度の場合、１画素＝１／６００インチに相当する。
【００６５】
また、図６−ａにおいて画素内に“Ｂ”６０５が付してあるものは現像を行いドットを打つ画素である。また、空白はドットを打たない画素である。
【００６６】
画像処理ＣＰＵ内で、小面積画像と判断された画素集合６０１に対しては、小面積画像の処理パターンに即して、画像処理が行われる。また、大面積画像と判断された画素集合６０３に対しては、大面積画像の処理パターンに即して、画像処理が行われる。
【００６７】
画像処理後の画像情報（図６−ｂ）には、小面積画像６０６として処理された画素は濃度を大きく低下させないような中間階調データ（ハーフトーン）Ｈ１（６０８）として処理される。また、大面積画像として処理された画素は濃度を保ちつつトナー消費量を可能なまでに低下させるハーフトーンＨ２（６０９）として処理される。
【００６８】
図７において、本実施例で用いる２値データを解析しハーフトーン画像化を行い、ハーフトーン画像化に基づいて行うレーザー発光制御について説明を行う。
【００６９】
本実施例ではレーザー発光時間を制御し、発光時間に応じて感光体上に露光された箇所に電位差を生じさせる。
【００７０】
図７において、各プリンタの解像度に応じた１ｄｏｔを形成するために必要なレーザー発光時間７０１がある。１ｄｏｔを形成するための時間を連続して発光７０３させることで、べた黒画像が形成される。このときの感光体上の電位７０５は感光体暗部電位Ｖｄ７０７に対し、露光された明部電位Ｖｌ７０８となる。
【００７１】
また、このとき１ｄｏｔの形成に必要な基本となる１ｄｏｔあたりのレーザー発光時間を「基準発光時間」とする。
【００７２】
ここで、レーザー発光時間が例えば基準発光時間に対し５０％に制御された場合、１ｄｏｔを形成するためのレーザー発光時間は７０２となる。これを連続的に発光７０４することで、レーザー発光時間を基準発光時間に対し５０％に制御されたべた黒画像が形成され、感光体上の電位７０６は感光体表面電位Ｖｄ７０７に対し、露光された部分はＶｌ’７０９となり、感光体上の潜像電位が変化７１０することでトナー消費量を変化させている。
【００７３】
図８−ａにレーザー発光時間とドラム上の露光電位Ｖｌをしめす。ここで、横軸は基準発光時間に対するレーザー発光時間の割合を示す。図８−ａに示すように、レーザー発光時間が基準発光時間に対し１００％〜６０％では、ドラム上の露光電位Ｖｌの変化は小さい。また、基準発光時間に対し６０％以下においても変化は小さいが徐々に大きな変化を示す。
【００７４】
図８−ｂにドラム上露光電位Ｖｌとべた黒濃度を示す。図８−ｂに示すように、ドラム上露光電位に対してべた黒濃度は非線形に変化し、特にドラム上露光電位Ｖｌが小さくなるに従って、べた黒濃度は急激な落ち込みを示す。また、べた黒濃度として、満足のいく値は１．４以上であるので、このときに必要なドラム上露光電位は−２００Ｖ以上であることがわかり、図８−ａよりレーザー発光時間として、基準発光時間に対し６０％程度まで削減が可能である。
【００７５】
図８−ｃにドラム上露光電位Ｖｌと線幅をしめす。このときの線幅は、６００ｄｐｉの解像度において４ｄｏｔ幅で線画像を書いたものを顕微鏡で測定したものを採用する。また、このときの４ｄｏｔは約１７０μｍに相当する。図８−ｃに示すように、線幅はドラム上露光電位Ｖｌに対し、ほとんど変化することなく緩やかに推移していることがわかる。しかし、変化は緩やかではあるもののべた黒濃度と同様にドラム上露光電位Ｖｌに従って細くなっている。また、４ｄｏｔ幅の１７０μｍに対し、満足のゆく画質を得るために必要な線幅は約１６５μｍであるので、１６５μｍ以上の線幅を得るためには、ドラム上露光電位として−１８０Ｖ以上必要であることがわかり、図８−ａよりレーザー発光時間として、基準発光時間に対し８０％程度まで削減が可能である。
【００７６】
以上示したグラフより、べた黒濃度および線幅がドラム上露光電位に影響し、特にべた黒画像において、大きな変化を示している。また、そのそれぞれで満足のゆく画質を保持するためのドラム上露光電位は異なることがわかる。
【００７７】
ここで、べた黒濃度推移と線幅推移を確認する画像データとして、図９に示す。図９に示す画像データは例えばＡ４サイズの記録紙上の中央に、べた黒濃度を測定するための、５ｃｍ四方のべた黒画像９０１と、それと隣接して、線幅を測定するための、４ｄｏｔ幅で長さが５ｃｍ（１１８０ｄｏｔ）の縦線と横線９０２を配置する。べた黒濃度としては５ｃｍ（１１８０ｄｏｔ）四方のサンプルを反射濃度測定器（Ｍａｃｂｅｔｈ社製ＲＤ９１８）にて測定した結果を用いる。また、線幅としては縦線と横線の線幅を顕微鏡でそれぞれ測定し平均化したものを用いる。
【００７８】
そこで、１ｄｏｔに点灯する規定のレーザー発光時間（基準発光時間）に対し、べた黒画像のように大面積画像のレーザー発光時間を６０％とし、線画像のように小面積画像におけるレーザー発光時間を４５％とし、通紙枚数に応じてべた黒濃度と線幅変化を確認する。
【００７９】
また、このときの実験では、プロセススピードを２００ｍｍ／ｓｅｃとし、１分間にＡ４サイズの記録材を縦送りで連続３０枚通紙可能とする。また、トナーカートリッジの容量は１０００ｇを搭載し、１枚につき６０ｍｇのトナー消費量で１６０００枚を通紙可能とする。このとき、解像度を６００ｄｐｉとし、１ｄｏｔを形成するために必要な基本となる１ｄｏｔあたりのレーザー発光時間は６３ｎｓｅｃとなる。また、通紙試験に用いられる記録材をＡ４サイズとし、通紙間隔は、１枚印刷するごとに駆動を停止する１枚間欠通紙モードにて行う。さらに、画像処理を行う上で、小面積と区別する画素集合を、縦１０ｄｏｔもしくは横１０ｄｏｔ以下の場合とし、大面積と区別する画素集合を、縦１１ｄｏｔかつ横１１ｄｏｔ以上の場合として、画像処理を行う低消費モードを用いる。
【００８０】
さらに、べた黒濃度測定や線幅測定は、図９に示す画像サンプルを用い、本実施例では２０００枚毎にサンプリングを行う。また、本実験では低消費モードを採用した場合のべた黒濃度推移と線幅推移を確認したいことから、大面積と判断された場合のレーザー発光時間が基準発光時間に対し６０％、小面積と判断された場合のレーザー発光時間が基準発光時間に対し８０％であることから、通常使用した場合の１．５倍程度の通紙枚数となるように印字率を低減させて行った。
【００８１】
その結果、べた黒濃度推移は図１０−ａ、線幅推移は図１０−ｂに示すように、通紙枚数に応じて常に減少していることがわかる。
【００８２】
そこで、通紙耐久（感光体ドラムの寿命）を終えたトナーカートリッジを用いてレーザー発光時間とドラム上の露光電位を測定する。その結果、図１１に示すように、波線に示す通紙試験開始時に測定した推移に対し、実線に示す通紙試験後に測定した推移は、ドラム上露光電位が上昇していることがわかる。さらに、レーザー発光時間が基準発光時間に対し１００％の場合、通紙試験を行う前後でドラム上露光電位がほとんど変化していないのに対し、べた黒画像のような大面積画像で用いたレーザー発光時間が基準発光時間に対し６０％付近の変化が非常に大きいことがわかる。
【００８３】
さらに、特に画質の劣化が激しいべた黒画像について、通紙枚数とドラム上露光電位Ｖｌの推移を見ると、図１２に示すようになる。ドラム上露光電位が通紙枚数に応じてほぼ直線的に変化していることがわかる。
【００８４】
これは、通紙試験を行うことによって、トナーカートリッジの感光体の露光特性が変化していることがわかる。また、感光体の露光特性の変化は、感光層の膜厚変化に起因すると考えられる。さらに、感光層の膜厚変化は通紙枚数に応じて変化するのでドラム上露光電位も通紙枚数に応じて変化することがわかる。加えて、図８−ａで示すように特に劣化の激しかったレーザー発光時間を基準発光時間に対し６０％にしたべた黒濃度推移はドラム上露光電位が低下すればするほど大きく変化していることから、レーザー発光時間を短くすることでトナー消費量を変化させる低消費モードを搭載する場合に特有の問題であることがいえる。これに対して低消費モードではない通常の画像形成モードにおいては、感光ドラム使用量に応じたドラム上の露光電位の変動、つまり、べた黒画像の濃度変動、線幅などの変動はほとんど問題ないレベルの変動である。
【００８５】
ここで、感光層の膜厚変化について、通紙枚数に応じて変化するとの説明を行った。しかし、通紙枚数と膜厚変化の関係は間欠耐久や連続耐久といった通紙条件によって変化してしまう。これは、感光層の膜厚変化は、使用によるドラム表面層の摩耗によるものであり、ドラムの回転数および帯電バイアスの印加時間に応じるからである。そこで、本実験では通紙間隔を１枚間欠に揃えて行ったが、１枚間欠は記録材が通紙する時間に加え、前回転処理、および後回転処理を行う間にも、帯電バイアスは印可され、ドラムの回転数も多い為、通紙試験を行う上で一番感光層を削る速度が速い。例えば図１３に示すように、感光層の削れ速度が速い１枚間欠を行った場合と、感光層の削れ速度の遅い連続通紙を行った場合の感光体上露光電位を比べると、通紙枚数において、ドラム上露光電位が削れ速度の速い１枚間欠の変化に比べ、削れ速度の遅い連続通紙の変化は非常に緩やかであることがわかる。
【００８６】
感光体の膜厚変化は通紙枚数における変化に比べ、帯電バイアスの印加時間とドラム回転時間のそれぞれに感光層を削らせる寄与率を乗じた値の総和であるドラム使用量を用いるのが適当である。そこで、本実施例では感光体の膜厚と相関のあるドラム使用量を用いる。
【００８７】
また、ドラム使用量の計算式は、帯電バイアス印可時間をＰｔ、ドラム回転時間をＤｔとすると、ドラム使用量Ｗは、以下の計算式となる。
Ｗ＝ａ×Ｐｔ＋ｂ×Ｄｔ
【００８８】
ここで、係数ａおよびｂはカートリッジ構成や本体構成、印加バイアスに応じて変化する、感光層の膜厚変化における寄与率であり、本実施例の構成では、ａ＝１、ｂ＝０．２８である。また、ＰｔおよびＤｔの時間を図１４に示す。図１４において、１枚間欠通紙を行った場合、印加時間は前回転時の印加時間と通紙時の印加時間と後回転時の通紙時間の総和である。また、連続通紙を行った場合、印加時間は後回転および前回転は行われないので、通紙時の印加時間と紙間時の印加時間の総和である。さらに、図１５において通紙枚数に対するドラム使用率Ｗの相関関係を、削れ速度の速い１枚間欠の場合と、削れ速度の遅い連続通紙の場合を提示する。
【００８９】
また、本実施例での通紙モードは１枚間欠モードを用いて行う。
【００９０】
以上述べたように、画像信号における各画素に対応するレーザー発光時間を変調させることにより現像剤消費量を低減する消費低減モードにおいて、ドラム使用量に応じて、ベタ黒画像のような大面積画素集合と、線画像のような小面積画素集合それぞれに対して１ｄｏｔあたりの発光時間を変化させることによって、通紙枚数によらず画質の安定した（濃度１．４以上、線幅１６５μｍ以上）低消費モードを提供することが可能となることが分かる。
【００９１】
しかし、画像形成装置の設置環境によっては、感光体の感光特性が変化し画質の変化を生じてしまう。
【００９２】
帯電装置により均一な帯電電位に帯電された感光体表面にレーザーが照射されることによって、帯電電位とは逆極性の電荷が発生し、照射した個所の帯電電位を埋める（除電する）。ここでレーザーを照射することによって生じる電荷はレーザーの強度、および時間に比例するものの、温度や湿度によっても電荷の発生量が変化することが知られている。
【００９３】
また、電荷の発生に伴って感光層から静電的に帯電した感光体表面までの間は、通紙により表面が削られても、耐久を通じて、適正な帯電電位、および露光電位を得るために、通常は電荷発生層と電荷輸送層の二層構成になっており、表面側に設けられた電荷輸送層は、通紙可能枚数等を考慮して適度な厚みを有するように構成している。レーザー照射により電荷発生層で生じた電荷は、電荷輸送層を移動して感光体表面の帯電電位を打ち消す働きをするが、電荷輸送層を電荷が移動する際、電荷の移動時間が温度、および湿度によって変化することが知られている。
【００９４】
つまり、電荷発生量と、電荷移動速度が装置の設置環境の変化によって変わってくるために、感光体上の露光電位に差が生じてしまう。
【００９５】
本実施例において、温度１５℃、湿度２０％の低温低湿環境、温度２５℃、湿度４０％の常温常湿環境、温度３０℃、湿度８０％の高温高湿環境の三環境で、レーザー発光時間を変化させたときの感光体露光電位の変化を図１８に示す。図１８に示すように、環境に応じて、レーザー発光時間を変化させたときの感光体露光電位の変化は、常温常湿環境に対して低温低湿環境では感光体露光電位の絶対値が上昇し、高温高湿環境では下がっている。
【００９６】
このように、環境変動により、感光体の特性によって感光体露光電位が変化することで画質に影響を及ぼす。
【００９７】
ここで、環境によらず一定の制御で、通紙枚数によらず画質の安定した低消費モードを提供するために、レーザ発行時間の変調度を切り替える場合について説明する。
【００９８】
ドラム使用量に応じてベタ黒画像のような大面積画素集合と、線画像のような小面積画素集合それぞれに対して１ｄｏｔあたりのレーザー発光時間の変調度を切り替えたときのテーブルを図１６に示す。このテーブルを用いて、上記三環境でレーザー発光時間の変調度を切り替えたときの濃度、線幅の耐久変化をそれぞれ図１７―ａ、１７−ｂに示す。
【００９９】
図１７―ａ、１７−ｂより、温度、湿度などの環境が変化した場合、画質において問題は無いが、低温低湿環境では濃度が薄く、線幅が細くなる傾向を示し、高温高湿環境では濃度が濃く、線幅がやや太くなる傾向を示す。
【０１００】
図１８に示すように濃度に影響が大きいドラム露光電位の絶対値は、常温常湿環境に比べて低温低湿環境では低く、高温高湿環境では高いことから、環境変化に応じて、感光体露光電位が変化し、感光体露光電位の変化に沿って濃度、線幅が変化していることが分かる。
【０１０１】
そこで、本実施例ではドラム使用量に応じて、ベタ黒画像のような大面積画素集合と、線画像のような小面積画素集合それぞれに対して１ｄｏｔあたりのレーザー発光時間を変化させることによって、通紙枚数によらず安定した画質を得ることができる低消費モードにおいて、温度、湿度などの環境状態を検知することで温湿度条件に応じてベタ黒画像のような大面積画素集合と、線画像のような小面積画素集合それぞれに対して１ｄｏｔあたりのレーザー発光時間の変調度を変化させ、環境変動によらずドラム露光電位を一定にすることを特徴とする。
【０１０２】
上記三環境で、温度２５℃、湿度４０％の環境において、安定した画質を得ることが可能な、図１６の切り替えテーブルを用いたときのドラム露光電位の推移を図１９に示す。通紙を通して、常温常湿環境に対して、低温低湿環境では約５０Ｖ、高温高湿環境では約１０Ｖのドラム露光電位差が生じる。
【０１０３】
本実施例において、環境が変動した場合でもドラム露光電位を一定に保つために、本実施例では、温度計を用いて温度１５℃以下及び、３０℃以上を検知した場合、ドラム使用量に応じて、ベタ黒画像のような大面積画素集合と、線画像のような小面積画素集合それぞれに対して１ｄｏｔあたりのレーザー発光時間の変調度を切り替える。
【０１０４】
ベタ黒画像のような大面積画像集合と、線画像のような小面積画像集合それぞれに対してのレーザー発光時間の変調度の切り替え量については、図１８に示すレーザー発光時間の変調度とドラム露光電位の関係から、低温低湿環境において、ベタ黒画像のような大面積画像集合に対しての変調度６０％のとき、ドラム露光電位を−５０Ｖ変化させるにはレーザー発光変調度を７０％にすればよい。同様に高温高湿環境において、ベタ黒画像のような大面積画像集合に対しての変調度６０％のとき、ドラム露光電位を−１０Ｖ変化させるにはレーザー発光変調度を５５％にすればよい。
【０１０５】
本実施例において、べた黒画像に関しては濃度１．４以上を満足するようにＶｌ＝−２００Ｖ以上、線画像に関しては線幅１６５μｍ以上を満足するようにＶｌ＝−１８０Ｖ以上、となるようにべた黒画像と線画像のレーザー発光時間の切り替え量を図２０のように設定した。また、本実施例では温度計により温度１５℃以下及び、３０℃以上を検知した場合、図２１に示すように各環境で使用するドラム使用量に対する低消費モードを切り替えるように設定した。なお温度だけではなく湿度条件も加味して切り替えをおこなうように設定しても良く、たとえば、湿度２０％以下、及び、湿度８０％以上の場合などに切り替えるようにすることも可能である。
【０１０６】
それぞれの環境において、図２１に示す切り替えテーブルを用いた時のドラムの耐久濃度推移を図２２に示す。このように、環境が変動したとき、ベタ黒画像及び線画像のレーザー発光時間の変調度を切り替えることで、環境が変動しても安定した濃度（１．４以上）を得ることができる。
【０１０７】
また、図２１に示す切り替えテーブルを用いた時の各環境での線幅のドラムの耐久推移を図２３に示す。この結果から、環境が変動しても安定した線幅を得ることができる。
【０１０８】
以上のように、温度検知手段（図１における環境検知部１２５）によって検知した環境状態及びドラム使用量に応じて、ベタ黒画像のような大面積画素集合と、線画像のような小面積画素集合それぞれに対してのレーザー発光時間の変調度を切り替えることで環境が変動しても安定した濃度、線幅を得ることが可能になる。
【０１０９】
次に、本実施例における低消費モードの制御フローを図２４において説明する。
【０１１０】
プリンタに接続されているコンピュータなどから印刷命令２１０１とともに画像情報が送信されてくる。画像情報を全て受信が行われたかの判断後２１０２、画像形成装置本体に設置された温度計により、検知した値を得る２１０３。カートリッジに付属の記憶装置より閾値情報を読み込み、ドラム使用量を閾値情報と比較する２１０４。このとき温度計（図１における環境検知部１２５）により検知した値に応じてトナー消費モードが選択される２１０５。
【０１１１】
低消費モードの選択後、画像処理２１０６が行われる。画素集合が大面積の場合２１０８、画素集合が小面積の場合２１０９、印字する画素がない場合（空白ドット）２１１０などに分岐し、それぞれの画素の割合、および、低消費モードに応じたレーザー発光制御のための画像処理２１１１がなされる。その後、得られた画像情報に対し画像処理が終了２１０７したことが確認２１１２されたら、画像形成を行う際に、基本となる１ｄｏｔあたりのレーザー発光時間を閾値情報及び環境状態応じて変化２１１３させ、画像処理の終了した画素情報に応じて、レーザー発光時間を変化させて、感光ドラム上にレーザー露光し、画像形成２１１４を行う。印刷を行い、その後終了処理を行い、全ての印刷動作が終了２１１５される。
【０１１２】
図３９は、本実施例で用いる記憶装置の記憶領域の概念図を示している。
【０１１３】
例えば、記憶装置１１１には、画像形成動作に応じて増加する使用履歴情報を記憶するために確保している記憶領域Ａ、画像形成のためのプロセス条件を切り替えるための情報として、切り替える枚数情報やドラムの回転数情報のような閾値情報を記憶する記憶領域Ｂ、閾値に応じたプロセス条件設定値情報Ｄを有している。そして、記憶手段１１１の各記憶領域に記憶されている情報は画像形成装置の画像形成装置制御部１０１によって読み出し、または、書き込み可能になっている。
【０１１４】
本実施例においては、上述したドラム使用量の計算式によって算出されたドラム使用量Ｗを記憶装置１１１の記憶領域Ａに更新して記憶させておき、その情報を読み出して、記憶装置１１１の記憶領域Ｂに記憶されている閾値情報と比較して、ドラム使用量Ｗが閾値情報に到達したタイミングで、プロセス条件設定値情報Ｄを読み出して、その情報に基づいてレーザ発光時間の変更を行う制御を実行する。
【０１１５】
ここで各記憶領域Ｂ，Ｄに記憶される情報としては、例えば、記憶領域Ｂには図２１に示されるドラム使用量の閾値、記憶領域Ｄには、図２１に示される各環境（低温、常温、高温）におけるモード情報（低消費モード情報）である。
【０１１６】
また、ドラム使用量を計算するために用いる、帯電バイアス印可時間をＰｔ、ドラム回転時間をＤｔを使用履歴情報として記憶装置の記憶領域Ａに更新して記憶しておき、係数情報ａ、ｂを記憶装置の記憶領域Ｃに記憶させておき、それぞれの値を読み出して、ドラム使用量Ｗを画像形成装置の制御部において計算しても良い。
【０１１７】
なお、記憶装置の記憶領域の設定の仕方は、図３９に示すような設定に限らず、例えば、１つの閾値情報に対して、複数のプロセス設定値を設定するなど適宜変更可能であることは言うまでもない。
【０１１８】
なお、図２４のフローチャートでは温度計または温度センサの検知結果に基づいて低消費モードを切り替えたが、湿度センサを用いて湿度を検出した結果に基づいて切り替えても良いし、温度及び湿度を検出した結果に基づいて切り替えても良い。
【０１１９】
本実施例では切り替える低消費モードを９種類持つ構成について説明したが、この限りではない。さらに多くの低消費モードを持ち、様々なモードにおいて適正な低消費モードを使用することで、効果的に安定した画質の低消費モードを提供することが可能となる。各低消費モードで、画素集合が小面積の場合と画素集合が大面積の場合という分け方で画像処理を行ったが、これに限られたものではなく、さらに詳細に画素解析を行い、さらに詳細な場合分けを行うことも可能である。
【０１２０】
本実施例においても、画素集合の輪郭部分に対し、トナー消費量低減操作を行わないシーケンスを加えることも有効である。
【０１２１】
本実施例で説明した、プロセススピードや解像度、レーザー発光時間に関し、これに限られたものではない。また、ドラム使用量、および、算出式、算出に用いた感光層の膜厚変化に対する寄与率、帯電バイアス印加時間、現像バイアス印加時間はこれに限られたものではない。
【０１２２】
また、温度、湿度等の環境検知において、その手段、条件は本実施例で示したものに限られたものではない。
【０１２３】
（実施例２）
前記実施例１において、ドラム使用量に応じて、ベタ黒画像のような大面積画素集合と、線画像のような小面積画素集合それぞれに対して１ｄｏｔあたりのレーザー発光時間を変化させることによって、通紙枚数によらず安定した画質を得ることができる低消費モードにおいて、温湿度条件に応じてレーザー発光時間の変調度を変化させ、環境変動によらずドラム露光電位を一定にすることで、より画質の安定した低消費モードを提供することが可能となった。
【０１２４】
本実施例ではドラム使用量に応じて、べた画像及び線画像それぞれに対して１ｄｏｔあたりのレーザー発光時間を変化させることによって、通紙枚数によらず安定した画質を得ることができる低消費モードにおいて、温湿度条件に応じてレーザー光量を変化させ、環境変動によらずドラム露光電位を一定にすることを特徴とする。
【０１２５】
上記三環境において、レーザー光量を変化させたときのドラム露光電位を図２５に示す。
【０１２６】
本実施例において、上記実施例１と同様に、環境が変動してもべた黒画像に関しては濃度１．４以上を満足するようにＶｌ＝−２００Ｖ以上、線画像に関しては線幅１６５μｍ以上を満足するようにＶｌ＝−１８０Ｖ以上となるように図２５からべた黒画像と線画像のレーザー光量の切り替え量を図２６のように設定した。また、図２７に各環境で使用するドラム使用量に対する低消費モードを示す。
【０１２７】
それぞれの環境において、図２６、図２７に示す切り替えテーブルを用いた時の耐久濃度推移を図２８に示す。
【０１２８】
図２８に示すように、環境が変動したとき、ベタ黒画像のような大面積画像集合と、線画像のような小面積画像集合それぞれに対してレーザー光量を切り替えることで、環境が変動しても安定した濃度（１．４以上）を得ることができる。
【０１２９】
また、この切り替えを行ったときの各環境での線幅の耐久推移を図２９に示す。
【０１３０】
図２９の結果から、環境が変動しても安定した線幅を得ることができる。
【０１３１】
以上のように、検知した環境状態及びドラム使用量に応じて、ベタ黒画像のような大面積画像集合と、線画像のような小面積画像集合それぞれに対してレーザー光量を切り替えることで環境が変動しても安定した濃度、線幅を得ることが可能になる。
【０１３２】
本実施例における低消費モードの制御フローを図３０において説明する。
【０１３３】
プリンタに接続されているコンピュータなどから印刷命令３００１とともに画像情報が送信されてくる。画像情報を全て受信が行われたかの判断後３００２、画像形成装置本体に設置された温度計により、検知した値を得る３００３。カートリッジに付属の記憶装置より閾値情報を読み込み、ドラム使用量を閾値情報と比較する３００４。このとき温度計（図１における環境検知部１２５）により検知した値に応じてトナー消費モードが選択される３００５。
【０１３４】
低消費モードの選択後、画像処理３００６が行われる。画素集合が大面積の場合３００８、画素集合が小面積の場合３００９、印字する画素がない場合（空白ドット）３０１０などに分岐し、それぞれの画素の割合、および、低消費モードに応じたレーザー発光制御のための画像処理３０１１がなされる。その後、得られた画像情報に対し画像処理が終了３００７したことが確認３０１２されたら、画像形成を行う際に、基本となる１ｄｏｔあたりのレーザー発光時間を閾値情報及び環境状態応じて変化３０１３させ、画像処理の終了した画素情報に応じて、レーザー発光時間を変化させて、感光ドラム上にレーザー露光し、画像形成３０１４を行う。印刷を行い、その後終了処理を行い、全ての印刷動作が終了３０１５される。
【０１３５】
なお、図３０のフローチャートでは温度計または温度センサの検知結果に基づいて低消費モードを切り替えたが、湿度センサを用いて湿度を検出した結果に基づいて切り替えても良いし、温度及び湿度を検出した結果に基づいて切り替えても良い。
【０１３６】
なお、本実施例におけるカートリッジに付属の記憶装置の構成は実施例１と同様の構成（図３９と同様）であり、本実施例の場合には、ドラム使用量が閾値情報に達した場合に切り替えるのは、レーザ光量である。
【０１３７】
本実施例では切り替える低消費モードを９種類持つ構成について説明したが、この限りではない。さらに多くの低消費モードを持ち、様々なモードにおいて適正な低消費モードを使用することで、効果的に安定した画質の低消費モードを提供することが可能となる。各低消費モードで、画素集合が小面積の場合と画素集合が大面積の場合という分け方で画像処理を行ったが、これに限られたものではなく、さらに詳細に画素解析を行い、さらに詳細な場合分けを行うことも可能である。
【０１３８】
本実施例においても、画素集合の輪郭部分に対し、トナー消費量低減操作を行わないシーケンスを加えることも有効である。
【０１３９】
本実施例で説明した、プロセススピードや解像度、レーザー光量に関し、これに限られたものではない。また、ドラム使用量、および、算出式、算出に用いた感光層の膜厚変化に対する寄与率、帯電バイアス印加時間、現像バイアス印加時間はこれに限られたものではない。
【０１４０】
また、温度、湿度等の環境検知において、その手段、条件は本実施例で示したものに限られたものではない。
【０１４１】
（実施例３）
前記実施例２において、ドラム使用量に応じて、ベタ黒画像のような大面積画素集合と、線画像のような小面積画素集合それぞれに対して１ｄｏｔあたりのレーザー発光時間を変化させることによって、通紙枚数によらず安定した画質を得ることができる低消費モードにおいて、温湿度条件に応じてレーザー光量を変化させ、環境変動によらずドラム露光電位を一定にすることで、より画質の安定した低消費モードを提供することが可能となった。
【０１４２】
本実施例ではドラム使用量に応じて、現像バイアスと帯電バイアスを変化させることで、暗部電位Ｖｄと現像バイアスのＤＣ成分との差（以下バックコントラストという）を変えることなく、感光体上の露光電位と現像バイアスのＤＣ成分の差（以下現像コントラストという）を一定に保つことで、通紙枚数によらず安定した画質を得ることができる低消費モードにおいて、温湿度条件に応じてレーザー光量を変化させ、環境変動によらずドラム露光電位を一定にすることを特徴とする。
【０１４３】
また、このときの実験条件は前記実施例１、２で説明したものと同一条件にて行う。前記実施例１及び前記実施例２で説明した内容と重複するものについては本実施例での説明は省略する。
【０１４４】
はじめに、ドラム使用量と現像コントラストの関係を確認すると、前記実施例１の図１２より、現像バイアスのＤＣ成分が−４５０Ｖであるので、図３１となる。図３１より、現像コントラストが通紙初期Ｗ＝０では２５０Ｖあったものが、ドラム使用量Ｗ＝１８０００付近では１００Ｖ程度にまで低下してしまっていることがわかる。
【０１４５】
そこで、前記実施例１の図１６における切り替えタイミングを用いて、現像コントラストが常に２５０Ｖ以上となるように、現像バイアスのＤＣ成分を変化させる。ここで、現像バイアスのＤＣ成分のみを変化させてしまうと、現像コントラストは一定に保つことが可能であるが、ドラム上帯電電位とのバックコントラストの値が減少し、本来白地部であるはずの場所へトナーが付着してしまう現象、いわゆる現像かぶりを生じさせてしまうことがある。そこで、現像バイアスのＤＣ成分とともに帯電バイアスのＤＣ成分も変化させ、バックコントラストを一定に保つようにする。
【０１４６】
また、ドラム上帯電電位を変化させた場合であっても、スキャナーレーザーにより露光されたドラム上露光電位はほとんど変化しない。
【０１４７】
ここで、ドラム使用量における現像バイアスＤＣ成分及び、帯電バイアスＤＣ成分を図３２とする。上記三環境において図３２の切り替えテーブルを用いた時の耐久濃度推移及び線幅推移をそれぞれ図３３−ａ、３３−ｂに示す。
【０１４８】
以上に示したグラフより、従来技術において温度、湿度などの環境が変化した場合、濃度、線幅が変化してしまう。これは、上記実施例１の図１９で示したように各環境でドラム露光電位が変化し、現像コントラストが変化してしまうためである。
【０１４９】
そこで、上記実施例１の図１９で示した各環境におけるＶｌ推移から、低温低湿環境では５０Ｖ、高温高湿環境では１０Ｖ現像バイアスを変化させることで環境に応じて現像コントラストを一定に保った場合の各環境での切り替えテーブルを図３４、図３５に示す。
【０１５０】
それぞれの環境において、図３５に示す切り替えテーブルを用いた時の耐久濃度推移を図３６に示す。図３６に示すように、環境が変動したとき、現像バイアスを切り替えることで、環境が変動しても安定した濃度（１．４以上）を得ることができる。
【０１５１】
また、この切り替えを行ったときの各環境での線幅の耐久推移を図３７に示す。
【０１５２】
図３７から、耐久後半に若干の線幅増加が見られるものの、環境が変動しても安定した線幅を得ることができる。
【０１５３】
以上のように、環境に応じてドラム使用量に応じた現像コントラストを切り替えることで環境が変動しても安定した濃度、線幅を得ることが可能になる。
【０１５４】
本実施例における低消費モードの制御フローを図３８において説明する。
【０１５５】
プリンタに接続されているコンピュータなどから印刷命令３８０１とともに画像情報が送信されてくる。画像情報を全て受信が行われたかの判断後３８０２、画像形成装置本体に設置された温度計（図１における環境検知部１２５）により、検知した値を得る３８０３。カートリッジに付属の記憶装置より閾値情報を読み込み、ドラム使用量を閾値情報と比較する３８０４。このとき温度計により検知した値に応じてトナー消費モードが選択される３８０５。
【０１５６】
低消費モードの選択後、画像処理３８０６が行われる。画素集合が大面積の場合３８０８、画素集合が小面積の場合３８０９、印字する画素がない場合（空白ドット）３８１０などに分岐し、それぞれの画素の割合、および、低消費モードに応じたレーザー発光制御のための画像処理３８１１がなされる。その後、得られた画像情報に対し画像処理が終了３８０７したことが確認３８１２されたら、画像形成を行う際に、基本となる１ｄｏｔあたりのレーザー発光時間を閾値情報及び環境状態応じて変化３８１３させ、画像処理の終了した画素情報に応じて、レーザー発光時間を変化させて、感光ドラム上にレーザー露光し、画像形成３８１４を行う。印刷を行い、その後終了処理を行い、全ての印刷動作が終了３８１５される。
【０１５７】
なお、図２４のフローチャートでは温度計または温度センサの検知結果に基づいて低消費モードを切り替えたが、湿度センサを用いて湿度を検出した結果に基づいて切り替えても良いし、温度及び湿度を検出した結果に基づいて切り替えても良い。
【０１５８】
なお、本実施例におけるカートリッジに付属の記憶装置の構成は実施例１と同様の構成（図３９と同様）であり、本実施例の場合には、ドラム使用量が閾値情報に達した場合に切り替えるのは、現像バイアス及び帯電バイアスになる。
【０１５９】
本実施例においても、画素集合の輪郭部分にたいし、トナー消費量低減操作を行わないシーケンスを加えることも有効である。
【０１６０】
本実施例で説明した、プロセススピードや解像度、レーザー光量に関し、これに限られたものではない。また、ドラム使用量、および、算出式、算出に用いた感光層の膜厚変化に対する寄与率、帯電バイアス印加時間、現像バイアス印加時間はこれに限られたものではない。また、温度、湿度等の環境検知において、その手段、条件は本実施例で示したものに限られたものではない。
【０１６１】
なお、上記実施例１〜３の感光ドラムの使用量に応じた制御は、説明するまでもないがトナー低消費モードにおいて実行されるものであり、通常の画像形成モードにおいては実行されないものである。
【０１６２】
なお、上記実施例１〜３で説明したトナー低消費モードにおける感光ドラム上の露光電位の変動を低減させるための制御とは別に、通常の画像形成モード時およびトナー低消費モード時において、画質を維持するために、感光ドラムの使用量に応じて帯電条件または現像条件を切り替える制御を実施している。この場合は、上記実施例で説明したドラム使用量のしきい値とは異なるしきい値を用いて帯電条件または現像条件を切り替えることになる。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】本発明の第一の実施例にかかる画像形成の概略説明図である。
【図２】本発明の第一の実施例にかかる画像形成装置についての概略説明図である。
【図３】本発明の第一の実施例にかかる従来の画像処理についての概略説明図である。
【図４】本発明の第一の実施例にかかる画像形成の概略説明図である。
【図５】本発明の第一の実施例にかかる画像処理の概略説明図である。
【図６】本発明の第一の実施例にかかる画像情報に関する概略説明図である。
【図７】本発明の第一の実施例にかかる感光体上の電位に関する概略説明図である。
【図８】本発明の第一の実施例にかかるレーザー発光時間とドラム上露光電位、および、ドラム上露光電位とべた黒濃度。線幅の概略説明図である。
【図９】本発明の第一の実施例にかかるべた黒濃度と線幅測定サンプルの概略説明図である。
【図１０】本発明の第一の実施例にかかる通紙枚数とべた黒濃度推移、線幅推移の概略説明図である。
【図１１】本発明の第一の実施例にかかる通紙前後におけるレーザー発光時間とドラム上露光電位の概略説明図である。
【図１２】本発明の第一の実施例にかかる通紙枚数とドラム上露光電位の概略説明図である。
【図１３】本発明の第一の実施例にかかるドラム使用量と基準発光時間の適正値を説明した表である。
【図１４】本発明の第一の実施例にかかるドラム使用量に応じた基準発光時間の切り替えを説明した表である。
【図１５】本発明の第一の実施例にかかる効果を説明した図である。
【図１６】本発明の第一の実施例にかかるドラム使用量に対する線画像およびべた黒画像のレーザー発光時間の切り替えを示す表である。
【図１７】本発明の第一の実施例にかかる上記三環境でのドラム使用量に対する線幅およびべた黒濃度の推移を示す表である。
【図１８】本発明の第一の実施例にかかる上記三環境におけるレーザー発光時間の変調度に対するドラム露光電位を示す表である。
【図１９】本発明の第一の実施例にかかる上記三環境における通紙枚数に対するドラム露光電位の推移を示す図である。
【図２０】本発明の第一の実施例にかかる各低消費モードに対する線画像およびべた黒画像のレーザー発光時間を示す表である。
【図２１】本発明の第一の実施例にかかる上記三環境での低消費モードの切り替えを示す表である。
【図２２】本発明の第一の実施例にかかる上記低温低湿環境および高温高湿環境におけるドラム使用量に対するべた黒濃度の推移を示す図である。
【図２３】本発明の第一の実施例にかかる上記低温低湿環境および高温高湿環境におけるドラム使用量に対する線幅の推移を示す図である。
【図２４】本発明の第一の実施例にかかる制御に関する流れ図である。
【図２５】本発明の第二の実施例にかかる上記三環境におけるレーザー発光光量に対するドラム露光電位を示す図である。
【図２６】本発明の第二の実施例にかかる各低消費モードに対する線画像およびべた黒画像のレーザー発光光量を示す表である。
【図２７】本発明の第二の実施例にかかる上記三環境での低消費モードの切り替えを示す表である。
【図２８】本発明の第二の実施例にかかる上記低温低湿環境および高温高湿環境におけるドラム使用量に対するべた黒濃度の推移を示す図である。
【図２９】本発明の第二の実施例にかかる上記低温低湿環境および高温高湿環境におけるドラム使用量に対する線幅の推移を示す図である。
【図３０】本発明の第二の実施例にかかる制御に関する流れ図である。
【図３１】本発明の第三の実施例にかかるドラム使用量に対する現像コントラストを示す図である。
【図３２】本発明の第三の実施例にかかる閾値と帯電バイアス条件、および現像バイアス条件を示した図である。
【図３３】本発明の第三の実施例にかかる上記三環境でのドラム使用量に対する線幅およびべた黒濃度の推移を示す表である。
【図３４】本発明の第三の実施例にかかる各低消費モードに対する帯電バイアスＤＣ成分および現像バイアスＤＣ成分を示す表である。
【図３５】本発明の第三の実施例にかかる上記三環境での低消費モードの切り替えを示す表である。
【図３６】本発明の第三の実施例にかかる上記低温低湿環境および高温高湿環境におけるドラム使用量に対するべた黒濃度の推移を示す図である。
【図３７】本発明の第三の実施例にかかる上記低温低湿環境および高温高湿環境におけるドラム使用量に対する線幅の推移を示す図である。
【図３８】本発明の第三の実施例にかかる制御に関する流れ図である。
【図３９】本発明のカートリッジに付属の記憶装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１６４】
１、１１２  感光体ドラム
２、１１３  帯電ローラ
３、１０８  レーザービームスキャナー
４、１１４  現像装置
５  転写ローラ
６  クリーニング装置
７  手差し給紙部
８、１５  分離ローラ
９  シートパス
１０  プレフィードセンサ
１１  レジストローラ
１２  レジストセンサ
１３  転写前ガイド
１４  カセット給紙部
１６  フェイスアップ排紙口
１７  フェイスダウン排紙口
１８  定着装置
１８Ａ  加熱フィルムユニット
１８ｂ  加圧ローラ
１９  排紙ローラ
５０  パターン処理部
Ａ、Ｂ  駆動手段
１００  画像信号入力部
１０１  画像形成装置制御部
１０２  プロセスカートリッジ
１０３  ＣＰＵ
１０４  ＩＯ制御部
１０５  画像処理制御部
１０６  レーザ駆動制御部
１０７  入力画像信号
１０８  レーザスキャナー
１０９  レーザ光
１１０  ミラー
１１１  記憶装置
１１５  クリーニングブレード
１１６  廃トナー容器
１１７  トナー容器
１１８  現像容器
１１９  現像ローラ
１２０  現像ブレード
１２１  トナー容器内攪拌部材
１２２  攪拌部材
１２３  トナー封止部材
１２４  高圧印加部
１２５  環境検知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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