(57)【要約】  【課題】  トナーの実際の消費量をよりよく反映して、トナーの無駄遣いの防止や迅速な印刷作業が実行可能な画像形成装置を提供する。  【解決手段】  印刷枚数を計測するカウンタと、印字率を算出する算出手段とを備える画像形成装置において、印刷枚数と印字率との比を基準値と比較して現像条件を制御する制御手段を備える。従来の印字率のみを用いた制御に加えて、印刷枚数をも制御の基礎とすることで、より正確な印刷が可能となる。なお、ここで現像条件とは、現像ローラと感光ドラム間に印加する現像電源の電圧又は周波数などである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積算印刷枚数を計測するカウンタと、平均印字率を算出する算出手段とを備える画像形成装置において、
上記積算印刷枚数と上記平均印字率との比を基準値と比較して現像条件を制御する制御手段
を備えることを特徴とする、画像形成装置。
【請求項２】
上記現像条件が、
現像ローラと感光ドラム間に印加する現像電源の電圧の直流成分若しくは交流成分、
上記現像電源の周波数、
上記現像電源のduty、
又は現像ローラと感光ドラムの周速比
のうち少なくとも一つ以上である、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記現像条件の制御をトナーコンテナの交換時に行う、請求項１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、ファクシミリ、プリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置に関し、特に、トナーコンテナ1つ分での印刷枚数の少ない低速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置はオフィス等において必需品となってきている。図6は、このような画像形成装置の印刷機構を示す図である。感光ドラム61の周りには帯電器62、露光ユニット63、現像装置64、転写ローラ65、及びクリーニング装置66等が配置されている。
【０００３】
現像装置64は現像容器64aを備え、この現像容器64aには磁性トナーが収納されている。また現像容器64a内には撹拌ローラ64eが備えられ、この撹拌ローラ64eが上記磁性トナーを撹拌し、帯電させる。現像容器64aの感光ドラム61開口側には、複数の磁極を有する固定マグネットローラ64bを内包する現像ローラ64cが配置されている。現像容器64aには磁性ブレード64dが取り付けられ、この磁性ブレード64dは現像ローラ64cに垂下して、この現像ローラ64c上に均一なトナー層が形成されることになる。
【０００４】
このような構成により、帯電器62により感光ドラム61を均一に帯電させ、露光ユニット63によって画像データに基づく静電潜像をこの感光ドラム61に形成し、感光ドラム61と現像ローラ64cとの間に現像電源（交番電界）を作用させて、この静電潜像上にトナー像を現像させる。その後、用紙を感光ドラム61と転写ローラ65との間に搬送して上記トナー像をこの用紙に転写する。そして用紙への転写後、感光ドラム61上に残った残留トナーはクリーニング装置66により除去される。
【０００５】
また、現像容器64a内部にはトナーセンサ69が備えられ、現像容器64a内のトナー量が所定量以下になったことを検知すると、供給ローラ68を回転させて、トナーコンテナ67から現像容器64aへトナーを供給する。
【０００６】
ところで、このような印刷において、1枚の用紙に何ドット印刷されたかを示す数値を印字率という。同じ枚数の印刷を行っても、印字率が低ければトナー消費量は少なく、印字率が高ければトナー消費量は多くなる。
【０００７】
印字率が低い印刷が続くと、現像容器64a内部においてトナーが滞留する時間が長くなり、撹拌ローラ64eの回転によってこのトナーが帯電過剰となる現象が起こる。逆に、印字率が高い印刷が続くと、現像容器64a内部においてトナーが滞留する時間が短くなり、撹拌ローラ64eの回転によってはこのトナーが帯電不足となる。
【０００８】
このような帯電過剰・帯電不測を放置すると、それぞれ印刷濃度が濃く、あるいは薄くなり、正確な印刷ができないという問題が生ずることになる。
【０００９】
この問題に対応するために、従来次のような手法がとられていた。即ち、上記の通り、印字率が低い場合は、現像容器64a内部にトナーが滞留する時間が長くなりトナーが帯電過剰となるため、印刷濃度をあえて濃くすることで滞留したトナーの吐き出しを行う。一方、印字率が高い場合は、現像容器64a内部にトナーが滞留する時間が短くなりトナーが帯電不足となるため、印刷の実行を停止してトナーが十分に帯電するまで待機する。
【００１０】
しかし、これでは印字率が低い場合にはトナーの無駄遣いが起こり、また、印字率が高い場合に迅速な印刷作業の妨げとなる。そこで、複数枚の印刷を行う場合に、平均印字率を算出して供給ローラ68によるトナー供給量を制御する技術が、下記の特許文献に開示されている。
【特許文献１】特開２００４−０３７８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、この技術には次のような問題点がある。
【００１２】
一般に個々の画像形成装置には、1回のトナー交換の間に特定の印字率において何枚印刷できるかという基準値（仕様）が設定されている。この仕様通りに印刷が行われた場合、トナー消費量と印刷枚数との関係は、図5の直線5-2のように正比例の関係となる。しかし実際にはトナーの帯電状態、表面状態（シリカ、チタン等の表面処理の状態）によって印刷濃度が変わるので、一定の印字率の印刷を行っていても、直線5-2よりトナーの消費量が多くなったり（曲線5-1）少なくなったり（曲線5-3）する。
【００１３】
よって上記特許文献の技術のように、印字率のみに着目していても、トナーの消費量、従って、現像容器64a内部におけるトナーの滞留の様子を十分に反映しているとはいえず、正確な印刷を行うことは難しい。
【００１４】
さらに、このように、トナーの帯電状態、表面状態によって現実の印刷濃度等が変わってくるのであるから、上記特許文献のように供給ローラ68によるトナー供給量を制御するのみでは、上記のようなトナーの無駄遣いの防止や迅速な印刷作業の行うことは困難である。
【００１５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、トナーの実際の消費量をよりよく反映して、トナーの無駄遣いの防止や迅速な印刷作業が実行可能な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】
上記の目的を達成するために、本発明では以下の手段を採用している。
【００１７】
まず、本発明は、積算印刷枚数を計測するカウンタと、平均印字率を算出する算出手段とを備える画像形成装置を前提としている。そしてこのような画像形成装置において、積算印刷枚数と平均印字率との比を基準値と比較して現像条件を制御する制御手段を備える。従来の印字率のみを用いた制御に加えて、印刷枚数をも制御の基礎とする点が本発明の特徴である。
【００１８】
ここで現像条件とは、現像ローラと感光ドラム間に印加する現像電源の電圧、又は周波数、duty、現像ローラと感光ドラムとの周速比などが挙げられる。また、上記現像条件の制御はトナーコンテナの交換時に行うようにすることもできる。これは主にトナーコンテナ1つ分での印刷枚数が5000枚程度と少ない低速機においては合理的な制御であるといえる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、印刷枚数を考慮することによって、トナーの実際の消費量をよりよく反映して、現像条件を制御できる画像形成装置を提供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】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
本発明の画像形成装置の印刷機構は、上記背景技術において図6に示した機構と同様であるので、説明を省略する。即ち従来と同様に、感光ドラム61と現像ローラ64cとの間に現像電源（交番電界）を作用させて印刷を行うのであるが、本発明の画像形成装置は、印刷枚数と印字率との比を基準値と比較して現像条件、特に上記現像電源の電圧及び周波数を制御することを特徴とする。
【００２２】
図1は、本発明の画像形成装置のソフトウェア構成を示すブロック図、図2は、そのハードウェア構成を示すブロック図である。印刷が行われるたびに、カウンタ11はこれまでに印刷された積算印刷枚数Yiを計測してRAM22に記憶する。算出手段12（ROM23に格納されたプログラムである）はこれまでに行われた印刷の平均印字率Xiを算出し、RAM22に記憶する。
【００２３】
一般に、画像形成装置においては、トナーコンテナ1つの消費に対して、印字率A％で印刷枚数B枚の印刷が行われるのが理想的であるというように、基準値（仕様）が定められている。例えばA=4.3、B=7200などが標準的な仕様である。そこでこの印刷枚数を印字率で除したC=B/Aを基準値とする。この基準値は、印字率1％の印刷が何枚行われるのが理想であるか（仕様と一致するか）を示す値である。
【００２４】
制御手段13（ROM23に格納されたプログラムである）は、上記積算印刷枚数Yiを上記平均印字率Xiで除した比Ziを算出する。この算出はハードウェア的には、CPU21が上記積算印刷枚数Yi及び上記平均印字率XiをRAM22から読み出して行う。
【００２５】
図3は、平均印字率Xiを横軸にとり、積算印刷枚数Yiを縦軸にとって示したグラフであるが、このグラフの傾きが上記の比Ziを表すことになる。直線3-2は仕様通りの印刷が行われた場合、即ちZi=Cとなる場合を示しているおり、理想の状態でトナーの消費が行われていることになる。しかし実際には、トナーの帯電状態、表面状態によって現実の印刷濃度等が変わってくるのであり、比Ziは点線3-1や点線3-3のような振る舞いを示す。
【００２６】
例えば、点線3-1（Zi<C）を直線3-2と比較すると、同じ印字率に対する印刷枚数が少ないことを示しており、この場合はトナー消費量が少ないことになる。この場合は上記背景技術で説明したように、現像容器64a内部においてトナーが滞留する時間が長くなり、撹拌ローラ64eの回転によってこのトナーが帯電過剰となる現象が起こる。
【００２７】
一方、点線3-3（C<Zi）を直線3-2と比較すると、同じ印字率に対する印刷枚数が多いことを示しており、この場合はトナー消費量が多いことになる。この場合は、現像容器64a内部においてトナーが滞留する時間が短くなり、上記とは逆に、トナーが帯電不足となる現象が起こる。
【００２８】
そこで直線3-1に示したような印刷が行われた場合（Zi<Cの場合）には、現像に用いられるトナー量（現像量）を多くするように、制御手段13は現像条件を制御する。一方、直線3-3に示したような印刷が行われた場合（C<Ziの場合）には、現像に用いられるトナー量（現像量）を少なくするように、制御手段13は現像条件を制御する。
【００２９】
ここで、現像条件には種々のものがあるが、その代表の1つは、現像ローラ64cと感光ドラム61間に印加する現像電源14の電圧である。この電圧は直流成分Vdcと交流成分Vppとがある。図4(a)は、直流成分Vdcを横軸に、現像量を縦軸にとり、種々の交流成分Vppについてこれらの関係を示したグラフである。
【００３０】
この図4(a)に示すように、直流成分Vdcを増加すると現像量は増加し、交流成分Vppを増加すると現像量は増加する。従って、図3において、直線3-1に示したような印刷が行われた場合（Zi<Cの場合）には、制御手段13は現像電源14の直流成分Vdcと交流成分Vppの一方又は双方を増加させる。一方、直線3-3に示したような印刷が行われた場合（C<Ziの場合）には、制御手段13は現像電源14の直流成分Vdcと交流成分Vppの一方又は双方を減少させる。
【００３１】
現像条件のもう1つの代表は、現像ローラ64cと感光ドラム61間に印加する現像電源14の周波数Vfである。図4(b)は、直流成分Vdcを横軸に、現像量を縦軸にとり、種々の周波数Vfについてこれらの関係を示したグラフである。
【００３２】
この図4(b)に示すように、周波数Vfを減少すると現像量は増加し、周波数Vfを増加すると現像量は減少する。従って、図3において、直線3-1に示したような印刷が行われた場合（Zi<Cの場合）には、制御手段13は周波数Vfを減少させる。一方、直線3-3に示したような印刷が行われた場合（C<Ziの場合）には、制御手段13は現像電源14の周波数Vfを増加させる。
【００３３】
現像条件としてはこの他にも、上記現像電源14のdutyや、現像ローラ64cと感光ドラム61との周速比（S/D）を採用することができ、図4(c)に示すように現像量を減少・増加させたい場合には、dutyとS/Dの一方又は双方をそれぞれ増加・減少させればよい。
【００３４】
なお、上記において、現像条件の増加・減少は、概ね比Ziの増加・減少(現像条件の種類によっては減少・増加)にそれぞれ比例する。そこで、例えば比Ziが10％増加した場合は、現像電源14の直流成分Vdcも10％程度増加させるのが好ましい。
【００３５】
ここで、制御手段13が現像電源14の制御を行うタイミングとしては、トナーコンテナの交換時に行うようにするのがよい。これは主にトナーコンテナ1つ分での印刷枚数が5000枚程度と少ない低速機においては合理的な制御であるといえる。積算印刷枚数が余りに少ない段階で上記の制御を行うのは効率的でないからである。これを実現するには、トナーコンテナの交換をコンテナスイッチ15が検出した場合に、このコンテナスイッチ15から制御手段13に信号を送信し、制御手段13が起動するようにプログラミングすればよい。
【００３６】
以上のように、印刷枚数と印字率との比を基準値と比較することにより、トナーの実際の消費量をよりよく反映して現像条件を制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明にかかる画像形成装置は印刷枚数を考慮することによって、トナーの実際の消費量をよりよく反映して現像条件を制御できるので、トナーの無駄遣いの防止や迅速な印刷作業が実行可能である。従って、ファクシミリ、プリンタ、複写機、複合機等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の画像形成装置のソフトウェア構成を示すブロック図。
【図２】本発明の画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図。
【図３】印字率と印刷枚数との相関を示すグラフ。
【図４】現像量と現像電源との関係を示すグラフ。
【図５】トナー消費量と印刷枚数との相関を示すグラフ。
【図６】画像形成装置の印刷機構を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
１１  カウンタ
１２  算出手段
１３  制御手段
１４  現像電源
１５  コンテナスイッチ
２１  CPU
２２  RAM
２３  ROM
６１  感光ドラム
６２  帯電器
６３  露光ユニット
６４  現像装置
６４a  現像容器
６４ｂ  固定マグネットローラ
６４ｃ  現像ローラ
６４ｄ  磁性ブレード
６４e  撹拌ローラ
６５  転写ローラ
６６  クリーニング装置
６７  トナーコンテナ
６８  供給ローラ
６９  トナーセンサ
【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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