(57)【要約】【課題】現像剤の消費量が少ない場合においても、長期にわたって安定した画像品質を得ることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】演算部３５で算出された平均印字率に基づいて強制消費時間を決定したうえで、現像剤担持体を少なくとも１周以上回転駆動させて現像剤を強制消費すると同時に、少なくとも最初の１周分の周速を画像形成処理時における周速よりも遅くするよう制御回路部３１にて制御する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対向配置され前記現像剤担持体で担持した現像剤によってトナー像が形成される感光体と、前記現像剤担持体から前記感光体に供給された現像剤の使用量をドットカウント数として累積加算するドットカウンタと、前記感光体から転写された転写紙の処理枚数をカウントする枚数カウンタと、前記ドットカウンタと前記枚数カウンタとでカウントされた各カウント値から平均印字率を算出する演算部と、該演算部で算出された平均印字率と予め設定された基準印字率とを比較し且つ算出された平均印字率が基準印字率未満の場合に前記現像剤担持体で担持した現像剤を強制消費する制御回路部と、を備えた画像形成装置において、
前記制御回路部は、前記演算部で算出された平均印字率に基づいて強制消費時間を決定したうえで、前記現像剤担持体を少なくとも１周以上回転駆動させて現像剤を強制消費すると同時に、少なくとも最初の１周分の周速を画像形成処理時における周速よりも遅くすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御回路部は、強制消費中における前記現像剤担持体の少なくとも最初の１周分の周速を、画像形成処理時における周速に対して１０〜６０％減速することを特徴とする請求項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、電子写真方式を利用した複写機・プリンタ・ファクシミリやこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置、特に、画像形成処理中の平均印字率が低い場合に、現像剤担持体に担持された現像剤の消費量が低く劣化し易いと判定した場合に、その現像剤担持体に担持した現像剤を強制的に消費するようにした画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式を利用した複写機・プリンタ・ファクシミリやこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置においては、感光体上に形成された静電潜像に基づいて現像するため、現像剤を常時担持して回転することによって、感光体の現像領域に現像剤を供給する現像剤担持体が感光体に対向配置されている。
【０００３】
ここで、例えば、画像全面（転写紙全面）にベタ画像を形成したときの現像剤の使用量（ドット数換算）に対し、実際の画像形成処理時に使用した現像剤の使用量の割合を印字率と定義したとき、通常使用される（写真等の無い）環境下では、この印字率は４〜６％程度となる。
【０００４】
一方、この印字率が通常使用される印字率よりも低い場合、現像剤担持体から感光体に供給される現像剤は少量となるため、現像剤担持体に供給される新たな現像剤に対する粒子の入れ替わりも少なくなり、現像剤が帯電過多となって現像剤に含まれる帯電制御用外添剤が剥がれたり、逆に埋め込まれてしまい、現像剤の帯電性が不安定となって画像濃度低下やカブリの発生といった様々な画像不具合が発生するという問題が生じていた。
【０００５】
特に、１成分現像方式においては、現像剤担持体に担持された現像剤にあっては、感光体上に供給されるまでに現像剤担持体から脱離することは殆どなく、低印字率の画像出力時には同じ現像剤が現像剤担持体上に長時間滞在することとなってしまうため、現像剤担持体上の現像剤にのみ、外添剤の剥がれや埋め込みなどの劣化が進行してしまう虞があった。
【０００６】
そこで、これらの低印字率に伴う問題は、高印字率の画像形成処理時には発生しないため、例えば、印字率を算出すると共にその印字率に応じて現像剤を強制的に消費させたり（例えば、特許文献１参照）、現像装置の駆動時間を検出すると共にその単位駆動時間当たりの画像面積率に応じて現像剤を強制消費させる（例えば、特許文献２参照）といったように、所定のタイミングで現像剤を強制的に消費させてしまう強制消費方法が提案されている。
【特許文献１】特開平０４−０６８３７０号公報
【特許文献２】特開２００３−０７６０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した画像形成装置にあっては、現像剤の強制消費量が現像剤担持体の１周分よりも少ない範囲での強制消費であった場合、現像剤担持体に劣化した現像剤が残ったまま、次の画像形成動作が行なわれてしまうため、画像濃度の低下といった画像不具合を解決するには至らないという問題が生じていた。
【０００８】
また、現像剤担持体に担持された現像剤だけではなく、現像剤担持体近傍に存在する現像剤においても、上述した劣化が進行している場合があるため、現像剤の強制消費量が現像剤担持体の１周分以下とした場合には、これら現像剤担持体近傍の現像剤までもが強制消費されること無く、画像不具合の要因となってしまう。
【０００９】
また、近年の画像形成装置においては、単位時間当たりの画像形成処理量（画像形成処理速度）を十分に確保するため、現像剤担持体の周速は速く設定している場合が多い。
【００１０】
従って、画像形成処理速度を速めるために現像剤担持体を高速回転させると、現像剤担持体に担持された現像剤は、その上層部のみが使用され、底層部の現像剤は使用されないまま新たな現像剤が上層部に送り込まれるため、現像剤担持体に担持した現像剤を全て消費することが困難となり、低層部の現像剤の劣化によって画像不具合が発生するといった問題も生じていた。
【００１１】
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、現像剤の消費量が少ない場合においても、長期間にわたって安定した画像品質を得ることができ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】
【００１２】
本発明の画像形成装置は、現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対向配置され前記現像剤担持体で担持した現像剤によってトナー像が形成される感光体と、前記現像剤担持体から前記感光体に供給された現像剤の使用量をドットカウント数として累積加算するドットカウンタと、前記感光体から転写された転写紙の処理枚数をカウントする枚数カウンタと、前記ドットカウンタと前記枚数カウンタとでカウントされた各カウント値から平均印字率を算出する演算部と、該演算部で算出された平均印字率と予め設定された基準印字率とを比較し且つ算出された平均印字率が基準印字率未満の場合に前記現像剤担持体で担持した現像剤を強制消費する制御回路部と、を備えた画像形成装置において、前記制御回路部は、前記演算部で算出された平均印字率に基づいて強制消費時間を決定したうえで、前記現像剤担持体を少なくとも１周以上回転駆動させて現像剤を強制消費すると同時に、少なくとも最初の１周分の周速を画像形成処理時における周速よりも遅くすることを特徴とする。
【００１３】
この際、前記制御回路部は、強制消費中における前記現像剤担持体の少なくとも最初の１周分の周速を、画像形成処理時における周速に対して１０〜６０％減速するのが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、累積ドット数と累積画像形成処理枚数とより算出された平均印字率に応じて、平均印字率が予め設定された基準印字率よりも低い場合には、現像剤担持体の少なくとも１周分以上の現像剤を強制消費すると共に、最初の１周分を強制消費するときの現像剤担持体の周速を画像形成処理時よりも遅くすることにより、現像剤担持体に担持された劣化した現像剤を効率良く強制消費することができる。
【００１５】
即ち、劣化した現像剤を強制消費する際には、平均印字率や駆動時間に拘りなく、必ず１周分以上の現像剤を強制消費するため、現像剤担持体に担持された劣化現像剤が残留することが少なく、現像剤劣化に伴う画像不具合も解消され、長期にわたって安定した画像品質を得ることができる。
【００１６】
また、強制消費を行う際に、少なくとも最初の１周分の現像剤を消費するときは、現像剤担持体の周速を画像形成処理時よりも遅くすることにより、現像剤担持体の上層部の現像剤だけを消費するのではなく低層部の現像剤も強制消費することができ、画像不具合に対してより大きな効果が得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の画像形成装置は、現像剤の消費量が少ない場合においても、長期にわたって安定した画像品質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの説明図、図２は本発明の一実施形態に係る画像形成装置における要部の説明図、図３は本発明の一実施形態に係る画像形成装置を適用した場合の低印字原稿の耐久試験における濃度推移のグラフ図である。
【００２０】
（画像形成装置の全体構成）
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタ１は、プリンタ本体２の内部にスライド変位可能に格納された給紙カセット３と、給紙カセット３の収納空間４内に収納した転写紙（図示せず）を取り出す給紙部５と、プリンタ本体２の正面に配置した手差トレイ６と、手差トレイ６にセットした転写紙（図示せず）を取り出す手差給紙部７と、各給紙部５，７から供給された転写紙を搬送する搬送経路８と、搬送経路８のシート搬送方向上流側で各給紙部５，７の合流部よりもシート搬送方向下流側に配置したレジストローラ対９と、レジストローラ対９よりも搬送経路８のシート搬送方向下流側に配置されてトナーコンテナ１０から供給されたトナー等の現像剤（以下、単に「トナー」と称する。）により転写紙の一面に転写像を形成する画像形成部１１と、画像形成部１１よりも搬送経路８のシート搬送方向下流側に配置されて転写紙の一面に形成されたトナー画像を定着する定着装置１２と、定着装置１２を通過した転写紙の他面に転写像を形成する場合に搬送経路８の定着装置１２よりも搬送経路下流側からレジストローラ対９よりも搬送経路８の搬送経路上流側へと引き戻す反転経路１３と、搬送経路８の終端部に設けられた排紙部１４とを備えている。
【００２１】
（トナーコンテナ１０の構成）
トナーコンテナ１０は、コンテナ本体１５の内部に補給用トナーが収納されている。また、その補給用トナーは、磁性トナーからなるいわゆる一成分現像剤が用いられており、可撓性樹脂材料等からなるパドル１６によって攪拌されると共に、スパイラル１７によって転写紙幅方向（図１の紙面奥行き方向）に搬送された後、その所定位置で画像形成部１１の現像デバイス１８へと供給される。
【００２２】
（現像デバイス１８の構成）
現像デバイス１８は、トナーコンテナ１０から供給された補給用トナーを攪拌しつつ画像形成部１１の感光体ドラム１９（例えば、直径３０ｍｍ）に供給するもので、その内部には隔壁２０によって仕切られた状態で一対のスパイラル２１，２２が配置されている。
【００２３】
隔壁２０の両端（図１の紙面奥行き方向）は各スパイラル２１，２２の両端間を連通するように開放しており、スパイラル１７の下方に設けられたスパイラル２１により現像デバイス１８の一方側へ向けてトナーを攪拌搬送（往路）した後に、この一方側の隔壁開放端で折り返されてスパイラル２２により現像デバイス１８の他方側へと向けて補給用トナーを攪拌搬送（復路）し、さらにこの他方側の隔壁開放端で再び折り返される循環搬送経路が構成されている。また、スパイラル２２には、感光体ドラム１９に接触して補給用トナーを供給する現像ローラ（例えば、マグネットローラ）２３が隣接配置されている。
【００２４】
現像ローラ２３は、その周面が感光体ドラム１９の周面と対向するように配置されている。従って、現像ローラ２３に担持されたトナーは、現像ローラ２３への現像バイアスの印加によって感光体ドラム１９の周面に供給される。この際、現像ローラ２３は、感光体ドラム１９にトナーを凝集しないよう適度に攪拌しつつ供給する。
【００２５】
（画像形成部１１の構成）
画像形成部１１は、図２に示すように、感光体ドラム１９の周囲に、感光体ドラム１９の回転方向（図示矢印参照）に沿う画像形成プロセス順に、帯電デバイス２４・露光デバイス２５（図１参照）・現像デバイス１８（現像ローラ２３）・転写デバイス２６・クリーニングデバイス２７・除電デバイス２８を備えている。
【００２６】
これにより、画像形成部１１は、感光体ドラム１９が図示しない駆動手段によって所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動され、その表面が帯電デバイス２４によって所定の極性・電位に均一に帯電（メインバイアスが印加）される。
【００２７】
帯電後の感光体ドラム１９は、その表面に露光デバイス２５によって静電潜像が形成される。ここで、露光デバイス２５は、パーソナルコンピュータ等から出力された印刷データに含まれる画像データに基づいて、感光体ドラム１９の表面にレーザ光Ｐを照射し、感光体ドラム１９の表面のレーザ光照射部分の電荷を除去して画像データに応じた静電潜像を形成する。
【００２８】
尚、ここでの印刷データには、上述した画像データの他、例えば、画像形成処理部数・拡大／縮小率・カラー／モノクロ指定・画像濃度等の各種設定に関するデータ等が含まれている。
【００２９】
そして、感光体ドラム１９の表面に形成された静電潜像は、現像デバイス１８（現像ローラ２３）によってトナーコンテナ１０から供給された電荷を有するトナーが静電的に付着されて未転写トナー像として現像される。さらに、その未転写トナー像は、転写デバイス２６によって転写紙に転写トナー像として転写される。
【００３０】
この際、転写紙に転写トナー像を転写した感光体ドラム１９は、クリーニングデバイス２７によって残留トナー等の除去処理が行われた後、次の画像形成時の帯電のために除電デバイス２８により除電処理が施される。
【００３１】
（帯電デバイス２４の構成）
帯電デバイス２４は、感光体ドラム１９の周表面を所定極性の帯電電位に帯電させるよう構成されている。尚、ここでは、帯電デバイス２４は、感光体ドラム１９の周表面を正極性の帯電電位４７５Ｖで帯電する。
【００３２】
（転写デバイス２６の構成）
転写デバイス２６には、転写バイアスが印加され、感光体ドラム１９の表面に形成されたトナー像を、感光体ドラム１９と協働して転写紙をニップ搬送しつつ、その印加電圧によって転写する。
【００３３】
（クリーニングデバイス２７の構成）
クリーニングデバイス２７は、感光体ドラム１９の表面に接触する研磨ローラ２９と、感光体ドラム１９の表面とカウンタ方向で先端が当接するクリーニングブレード３０とを備え、トナー像転写後の感光体ドラム１９の表面に残存したトナー等を除去する。
【００３４】
（除電デバイス２８の構成）
除電デバイス２８は、ＬＥＤ光源等が用いられ、帯電デバイス２４で帯電された感光体ドラム１９を除電する。
【００３５】
（制御回路部３１）
一方、感光体ドラム１９，現像ローラ２３，帯電デバイス２４，転写デバイス２６の各々には、制御回路部３１によって制御された各種バイアスが印加される。また、除電デバイス２８は、制御回路部３１によってイレース光量が制御される。
【００３６】
具体的には、現像ローラ２３に印加される現像バイアスは直流と交流からなり、現像時には現像ローラ２３に対し、感光体ドラム１９の帯電極性と同極性（プラス）の直流バイアス電圧に交流バイアス電圧が重畳して印加されるよう制御される。この際、直流バイアス電圧は３４０Ｖ、交流バイアス電圧（Ｖｐ−ｐ）は１．６ｋＶ、周波数２．６ｋＨｚ、矩形波のデューティー比は５０％に設定されている。また、感光体ドラム１９から転写紙に未転写トナー像を転写するために、転写デバイス２６には転写正バイアスが印加される。
【００３７】
これらにより、現像ローラ２３と感光体ドラム１９との間に詰まったトナーは、現像ローラ２３と感光体ドラム１９との間に、その電位差によって現像ローラ２３から感光体ドラム１９へと強制的に移動させられて感光体ドラム１９の表面に付着する。
【００３８】
さらに、制御回路部３１は、上述した感光体ドラム１９は現像ローラ２３等の各種駆動系のドライバ（図示せず）を制御する。また、制御回路部３１は、上述した印刷データに含まれる画像形成処理部数・拡大／縮小率・カラー／モノクロ指定・画像濃度等の各種設定に関するデータをＲＡＭ３３に格納すると共に、画像データをハードディスクドライブ（ＨＤＤ）３４に格納し、画像形成処理を実行させる。
【００３９】
この際、制御回路部３１は、例えば、図示を略するパーソナルコンピュータ等から出力され、露光デバイス２５でレーザ光Ｐを照射するための画像データ等に基づいてドットカウンタ３５でカウントされたドット数に基づく印字率や累積印字率をＲＡＭ３３又はＨＤＤ３４に格納する。また、制御回路部３１は、公知の枚数カウンタ３６でカウントされた累積画像形成処理枚数をＲＡＭ３３又はＨＤＤ３４に格納する。
【００４０】
さらに、制御回路部３１は、ＲＡＭ３３又はＨＤＤ３４に格納した累積印字率（カウンタ値）と累積画像形成処理枚数（カウント値）とに基づいて、演算部３５によって平均印字率を算出させる。
【００４１】
尚、制御回路部３１は、ＲＯＭ３２に格納された画像形成処理全般に係わる各種制御プログラムに基づいて、画像形成処理全般に係わる制御を実行する。また、ＲＯＭ３２には、上述した画像形成処理全般に係わる各種制御プログラムの他、本発明に係わる強制消費に関する制御プログラムが格納されている。これにより、制御回路部３１とＲＯＭ３２とは、本発明に係わる強制消費モードを実行するマイクロコンピュータを構成している。
【００４２】
具体的には、制御回路部３１は、演算部３５によって算出された平均印字率と、ＲＯＭ３２（又はＨＤＤ３４）に予め格納された基準印字率とを比較し、算出された平均印字率が基準印字率未満の場合には、現像ローラ２３で担持した現像剤を強制消費するための強制消費モードを実行する。
【００４３】
この際、制御回路部３１は、演算部３５で算出された平均印字率に基づいて強制消費時間を決定したうえで、現像ローラ２３を少なくとも１周以上回転駆動させて現像剤を強制消費すると同時に、少なくとも最初の１周分の周速を画像形成処理時における周速よりも遅く（例えば、画像形成処理時における周速に対して１０〜６０％減速）駆動させる。
【００４４】
図３は、このような制御回路部３１によって低印字率時に強制消費を行った場合の耐久試験における濃度推移のグラフ図である。
【００４５】
この図３に示すように、本発明に係る強制消費を実行した場合、従来技術と比較して、その画像形成処理枚数が増えるほど、顕著に差異が現れた。
【００４６】
尚、この図３に示した実験では、低印字率として出力原稿の印字率を０．３６％、出力動作として３枚出力毎に３秒間停止する間欠印字動作を４０００枚／日とし、通常印刷時における現像ローラ２３と感光体ドラム１９との線速比を１．６０とした場合、強制消費時の線速比は、本発明では１．０１、従来技術では１．６０とした。また、感光体ドラムの線速を１７５ｍｍ／ｓｅｃ、現像ローラ直径を２０ｍｍとし、現像ローラ２３で担持したトナーの強制消費量を、１周分／１００枚とした場合、その強制消費時間は、本発明では３３０ｍｓｅｃ、従来技術では２０６ｍｓｅｃとした。
【００４７】
ところで、上記実施の形態では、低印字率を０．３６％と設定したが、その基準印字率は、通常の画像形成処理速度等の能力や現像ローラ２３で担持するトナーの量や成分等にもよるが、０．１％〜  ６．０％の範囲とし、その平均印字率が、例えば、０〜２％の範囲の場合には現像ローラ２３は１周以上、２〜３％の場合には１周、３％以上の場合には強制消費は行わない等に設定される。
【００４８】
このように、累積ドット数と累積画像形成処理枚数とより算出された平均印字率に応じて、平均印字率が予め設定された基準印字率よりも低い場合には、現像ローラ２３の少なくとも１周分以上の現像剤（トナー）を強制消費すると共に、最初の１周分を強制消費するときの現像ローラ２３の周速を画像形成処理時よりも遅くすることにより、現像ローラ２３に担持された劣化した現像剤を効率良く強制消費することができる。
【００４９】
即ち、劣化した現像剤を強制消費する際には、平均印字率や駆動時間に拘りなく、必ず１周分以上の現像剤を強制消費するため、現像ローラ２３に担持された劣化現像剤が残留することが少なく、現像剤劣化に伴う画像不具合も解消され、長期にわたって安定した画像品質を得ることができる。
【００５０】
また、強制消費を行う際に、少なくとも最初の１周分の現像剤を消費するときは、現像ローラ２３の周速を画像形成処理時よりも遅くすることにより、現像ローラ２３の上層部の現像剤だけを消費するのではなく低層部の現像剤も強制消費することができ、画像不具合に対してより大きな効果が得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像形成部の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る画像形成装置を適用した場合の低印字原稿の耐久試験における濃度推移のグラフ図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…プリンタ（画像形成装置）
１１…画像形成部
１９…感光体ドラム
２３…現像ローラ（現像剤担持体）
３１…制御回路部
３５…ドットカウンタ
３６…枚数カウンタ
３７…演算部
【図１】
2009276590.tif 000003
【図２】
2009276590.tif 000004
【図３】
2009276590.tif 000005