(57)【要約】【課題】トナー消費を効率的に行い、かつ初期画像と変わらない粒度分布を保って画像品質を維持できる画像形成装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ１に枚数カウント信号に基づき印字処理枚数が所定枚数到達したことを検知する（ステップ１）と、平均印字率が５％に到達しているか否かを判定する（ステップ２）。平均印字率が５％以内の場合は、粒径の大きいトナーの消費量を多くする条件設定し、平均印字率が５％以上の場合は、粒径の小さいトナーの消費量を多くする条件設定とし、非画像形成時に、回転現像スリーブ１４ｃ表面のトナーを感光体ドラム１１上に現像するように制御する（ステップ５）。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体と対向してトナーを現像領域に搬送するトナー担持体を配設した現像装置を備え、印字処理時に前記現像装置にて静電潜像担持体上に形成されたトナー像を用紙に転写する画像形成装置において、
所定枚数毎に転写される用紙に対するトナー像の平均印字密度を計算し、印字処理前、印字処理中の用紙間、あるいは印字処理後に強制的に前記トナー担持体から前記静電潜像担持体にトナーを搬送するように制御し、かつ搬送の際、該平均印字密度に応じて前記トナー担持体への現像バイアスの可変、前記静電潜像担持体の表面電位の可変、および／または静電潜像形成条件の可変を行うように制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、ＦＡＸ、あるいは複写機等の画像形成装置に関し、特に、静電潜像担持体と対向してトナーを現像領域に搬送するトナー担持体を配設した現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置、例えば、磁性飛翔１成分現像方式の画像形成装置としては、図６に示すように、感光体ドラム１１の周りに帯電器１２、露光ユニット１３、現像装置１４、転写ローラ１５、およびクリーニング装置１６等が配置されている。
【０００３】
現像装置１４には、現像容器１４ａを備え、現像容器１４ａには１成分の磁性トナーが収納されている。現像容器１４ａ内には撹拌手段（不図示）が配設され、現像容器１４ａの感光体ドラム１開口側に複数の磁極を有する固定マグネットローラ１４ｂを内包する非磁性の回転現像スリーブ１４ｃが配置されている。現像容器１４ａには磁性ブレード１４ｄが取り付けられ、この磁性ブレード１４ｄは回転現像スリーブ１４ｃに垂下して均一なトナー層が形成されることになる。また、トナーには、回転現像スリーブ１４ｃとの摩擦によって帯電電荷が付与される。
【０００４】
このような構成により、帯電器１２により感光体ドラム１１を均一に帯電させ、露光ユニット１３により画像データに基づく静電潜像の形成を行い、感光体ドラム１１と回転現像スリーブ１４ｃとの間には交番電界を作用させて、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像上にトナー像を現像させる。その後、用紙を感光体ドラム１１と転写ローラ１５間に搬送してトナー像を転写させる。一方、用紙への転写後、感光体ドラム１１上に残った残留トナーはクリーニング装置１６により除去される。
【０００５】
また、現像容器１４ａにトナーセンサ２１を備え、トナーセンサ２１が現像容器１４ａ内のトナーが所定量以下となることを検知すると、装置内のＣＰＵ（不図示）が補給ローラ２５を回転するように制御してトナーコンテナ２４内のトナーを現像容器１４ａに補給する。
【０００６】
さらに、図６に示すような画像形成装置には、例えば、特願平１１−３７５１６０号に開示されているように、画像データを装置内のＣＰＵ（不図示）によりドット数として計測し、画像上（印字処理される用紙上）の印字密度ａｎの測定を行い、測定された１枚面毎の印字密度ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａｎの平均印字密度を計算している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の画像形成装置では、印字を重ねていくと、トナー粒径分布が変化（選択現像）してしまい、初期画像が保てなくなるという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、静電潜像担持体と対向してトナーを現像領域に搬送するトナー担持体を配設した現像装置を備え、印字処理時に前記現像装置にて静電潜像担持体上に形成されたトナー像を用紙に転写する画像形成装置において、所定枚数毎に転写される用紙に対するトナー像の平均印字密度を計算し、印字処理前、印字処理中の用紙間、あるいは印字処理後に強制的に前記トナー担持体から前記静電潜像担持体にトナーを搬送するように制御し、かつ搬送の際、該平均印字密度に応じて前記トナー担持体への現像バイアスの可変、前記静電潜像担持体の表面電位の可変、および／または静電潜像形成条件の可変を行うように制御する制御手段を備えた画像形成装置としたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について説明する。
本発明の画像形成装置の構成は、図６に示すような従来の画像形成装置と同様であり、図６に示す図面中の符号を用いて説明する。
【００１０】
図１に示すように、装置本体内の制御手段であるＣＰＵ１は、画像データをドット数として計測し、画像上（印字処理される用紙上）の印字密度ａｎの測定を行う。さらに、ＣＰＵ１には、印字枚数を示す枚数カウント信号が与えられる。これにより、所定枚数であるｎ枚到達時に、測定した１枚面毎の印字密度ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａｎの平均印字密度を計算し、その結果に応じて回転現像スリーブ１４ｃへの現像バイアス信号、感光体ドラム１１の表面電位信号、非画像形成時の露光ユニット１３への印字幅信号を送信する。
【００１１】
非画像形成時とは、印字処理前、印字処理中の用紙間、あるいは印字処理後の感光体ドラム１１の予備回転中のことであり、所定枚数到達後の非画像形成時に、帯電器１２により帯電をし、露光ユニット１３にて適当な印字幅の静電潜像を形成するための露光をした後、回転現像スリーブ１４ｃ表面のトナーを感光体ドラム１１上に現像し、そのトナーをそのままクリーニング装置にてクリーニングする動作が行われる。このような非画像形成時の動作により、回転現像スリーブ１４ｃ表面に長期間付着しているトナーを強制的に引き剥がして画像劣化を防止するとともに、後述するような現像装置１４内の所望のトナー粒径を主として感光体ドラム１１上に現像することができるようになる。
【００１２】
ここで、図２は、印字率毎の印字枚数によるトナー粒径分布の変動を示す評価結果を示す表、図３は、印字率０％での累積粒径の印字枚数での変化を示すグラフ、図４は、印字率３０％での累積粒径の印字枚数での変化を示すグラフである。なお、図２の３ｋは３万枚を示す。
【００１３】
この図２乃至図４から判るように、印字率が低い状態で印字を重ねると、累積粒径が大きい方向へ変化していくことになる。また反対に、印字率が高い状態で印字を重ねると、累積粒径が小さく方向で変化していることになる。例えば、図３から累積粒径の７０％分布部分では、粒径がやや大きいほうへシフトしている。また、図４から累積粒径の７０％部分はさらに大きいほうへシフトするが、累積粒径の小さい分布の方が図３よりもかなり大きくシフトしているため、全体で粒径は小さくなっている。
【００１４】
この特性を利用し、本発明では、ＣＰＵ１にて所定枚数毎の平均印字率を算出し、その平均印字率が低い場合は、粒径がやや大きい方向へシフトするために、粒径の大きいトナーを非画像形成時に回転現像スリーブ１４ｃから感光体ドラム１１に現像することで消費するように、平均印字率が高い場合は、粒径が小さい方向へシフトするために、粒径の小さいトナーを非画像形成時に回転現像スリーブ１４ｃから感光体ドラム１１に現像することで消費するように制御することを特徴とする。
【００１５】
このような制御により、初期印字品質を保つことが可能となり、無駄にトナーを消費することなく実現することができるようになる。ここで、消費するトナーの選択は、回転現像スリーブ１４ｃへの現像バイアス信号、感光体ドラム１１の表面電位信号、あるいは非画像形成時の露光ユニット１３への印字幅信号により行われる。なお、これらの３つの信号全てを可変するようにしてもよく、いずれか１つまたは２つの信号のみ可変するようにしてもよい。
【００１６】
以下、図５のフローチャートを用い、具体的な動作について説明する。なお、所定枚数としては、少ないと処理が増え、多いと初期状態とならない状態が長く続くことを考えて適時設定すればよく、例えば１００枚とすれよい。また、判定として用いる平均印字率の境界も適宜設定すればよいが、本フローチャートでは、一般的にプリンタで消費量の目安と使用されている印字率５％とした。
【００１７】
まず、ＣＰＵ１に枚数カウント信号に基づき印字処理枚数が所定枚数到達したことを検知する（ステップ１）と、平均印字率が５％に到達しているか否かを判定する（ステップ２）。平均印字率が５％以内の場合は、粒径の大きいトナーの消費量を多くするために、回転現像スリーブ１４ｃへの現像バイアスを大きくし、感光体ドラム１１の表面電位（Ｖ０）を低くし、および／または露光ユニット１３で露光する静電潜像幅（印字幅）を増やし（ステップ３）、平均印字率が５％以上の場合は、粒径の小さいトナーの消費量を多くするために、回転現像スリーブ１４ｃへの現像バイアスを小さくし、感光体ドラム１１の表面電位（Ｖ０）を高くし、および／または露光ユニット１３で露光する静電潜像幅（印字幅）を同一または減らす（ステップ４）。ここまでは、非画像形成時、すなわち印字処理前、印字処理中の用紙間、あるいは印字処理後の静電潜像担持体の予備回転中に行うことが好ましい。
【００１８】
具体的には、ステップ３とステップ４とでは、現像バイアスを０Ｖから３５０Ｖに、表面電位を４８０Ｖから８０Ｖに、印字幅を１ｍｍから２０ｍｍに可変すればよい。また、ステップ４で印字幅を減少するのは、トナーの粒径が小さい場合に大きい粒径と同じ印字幅だと消費量が多くなりすぎてしまうためである。
【００１９】
また、本実施例では、静電潜像形成条件の可変として、印字幅の増減を行う場合について説明したが、階調やイレーサ（不図示）点灯の可変であっても印字幅の増減と同様の結果を得ることができるようになる。イレーサについては、感光体ドラム１１の表面電位と現像バイアスをかけたままで、イレーサのＯＮ・ＯＦＦ（入り切り）することでも表面電位が変動するために、上述した方法と同様な効果を得ることができる。
【００２０】
そして、上述の条件にて非画像形成時に、回転現像スリーブ１４ｃ表面のトナーを感光体ドラム１１上に現像するように制御し（ステップ５）、その後通常の画像データに基づく印字処理を行う（ステップ６）。本発明は、ステップ３またはステップ４の条件によりステップ５の処理を行うことにより、平均印字率に応じて消費したいトナーの粒径を主として消費することができ、初期画像を維持できるような制御ができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、所定枚数毎に転写される用紙に対するトナー像の平均印字密度を計算し、非画像形成時（印字処理前、印字処理中の用紙間、あるいは印字処理後）に強制的にトナー担持体から静電潜像担持体にトナーを搬送するように制御し、かつ搬送の際、平均印字密度に応じてトナー担持体への現像バイアスの可変、静電潜像担持体の表面電位の可変、および／または印字幅の可変を行うように制御することにより、トナー消費を効率的に行い、かつ初期画像と変わらない粒度分布を保って画像品質を維持できる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置内のＣＰＵに接続される構成を示す図である。
【図２】印字率毎の印字枚数によるトナー粒径分布の変動を示す評価結果を示す表である。
【図３】印字率０％での累積粒径の印字枚数での変化を示すグラフである。
【図４】印字率３０％での累積粒径の印字枚数での変化を示すグラフである。
【図５】本発明の画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】従来の画像形成装置を示す図である。
【符号の説明】
１：ＣＰＵ
１１：感光体ドラム
１２：帯電器
１３：露光ユニット
１４：現像装置
１４ａ：現像容器
１４ｂ：固定マグネットローラ
１４ｃ：回転現像スリーブ
１４ｄ：磁性ブレード
１５：転写ローラ
１６：リーニング装置
【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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