JP2008051864A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像濃度に基づいて残留トナーの量を把握することにより、適切な残留トナーの排出を行い、正確な印刷を行うことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像データに基づいて静電潜像を形成する像担持体と、この像担持体へトナーを供給してトナー像を現像する現像装置と、この現像装置内の残留トナーを排出する排出手段を備える画像形成装置を前提とする。まず、トナー像の濃度を検出する光センサを備える。次に、この濃度と画像データの印字率と印刷枚数とに基づいて、上記排出手段のトナー排出量を制御する制御手段を設ける。これにより、画像濃度に基づいて残留トナーの量を把握することが可能となり、適切な残留トナーの排出を行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トナーによって画像印刷を行う、プリンタ、複写機、複合機などの画像形成装置に関する。

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5は、このような画像形成装置の印刷機構を示す図である。像担持体(感光ドラム)51の周りには帯電器52、露光ユニット53、現像装置54、転写ローラ55、及びクリーニング装置56等が配置されている。

現像装置54は現像容器54aを備え、この現像容器54aには磁性トナーが収納されている。また現像容器54a内には撹拌ローラ54eが備えられ、この撹拌ローラ54eが上記磁性トナーを撹拌し、帯電させる。

現像容器54aの像担持体51開口側には、複数の磁極を有する固定マグネットローラ54bを内包する現像ローラ54cが配置されている。現像容器54aには磁性ブレード54dが取り付けられ、この磁性ブレード54dは現像ローラ54cに垂下して、この現像ローラ54c上に均一なトナー層が形成されることになる。

このような構成により、帯電器52により像担持体51を均一に帯電させ、露光ユニット53によって画像データに基づく静電潜像をこの像担持体51上に形成し、像担持体51と現像ローラ54c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、用紙を像担持体51と転写ローラ55との間に搬送して上記トナー像をこの用紙に転写して印刷が行われる。そして用紙への転写後、像担持体51上に残ったトナーはクリーニング装置56により除去される。

また、現像容器54a内部にはトナーセンサ59が備えられ、現像容器54a内のトナー量が所定量以下になったことを検知すると、補給ローラ58を回転させて、トナーコンテナ57から現像容器54aへトナーを補給する。

ところで、このような印刷において、1枚の用紙のうち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。

印字率が低い印刷が続くと、上記補給ローラ58によって補給されたトナーの全てが消費されず、現像容器54a内部に残留トナーが蓄積される。また、一般に、印刷枚数が少ない印刷が続いても、現像容器54a内部に残留トナーが蓄積される。

さらに、像担持体51及び現像ローラ54cは画像形成装置の電源投入時などにも駆動するのであるが、このうち実際の現像を行うために駆動した時間を現像駆動時間という。この現像駆動時間が短い状態が続いても、上記と同様、現像容器54a内部に残留トナーが蓄積される。

新たな印刷を行う際に、このような残留トナーに加えて新たなトナーが補給ローラ58によって補給されると、両者間の摩擦により残留トナーが逆極性に帯電するという現象が起こる。すると、像担持体51の表面電位によってこの帯電したトナーが像担持体51の表面に吸着されて、この像担持体51の表面が汚損され、正確な印刷が行われなくなる。

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、現像容器54a内部に残留トナーが一定量以上蓄積されている場合には、排出手段(メモリに格納されたプログラムである。図示しない。)を起動して、所定の印刷(例えば一面真っ黒な印刷)を行うことにより、残留トナーの排出を行うのである。
上記のように、残留トナーの量は印刷枚数や現像駆動時間などに依存している。そこで、印刷枚数と現像駆動時間とに基づいて、この排出を行う技術が、下記の特許文献に開示されている。
特開２００３−２７０８７８号公報

ところが、この従来技術には次のような問題点がある。

上記像担持体51上に現像装置54によって現像される上記トナー像の濃度は、環境温度や湿度によっても変化する。この濃度は、像担持体表面を光センサによって観測することで知ることができるのであるが、図4は、一定の画像を印刷し続けた場合の、この濃度変化を縦軸に、現像駆動時間を横軸にとったグラフである。

このグラフに表されているように、現像駆動時間の経過とともに、温度、湿度の変化によって、トナー像の濃度(画像濃度)は不連続的に変化する。画像濃度が低ければ、当然消費されるトナーは少なくなり、従って残留トナーの量は多くなる。

よって、残留トナーの量を把握するためには、従来技術のように印刷枚数と現像駆動時間とを勘案するだけでは不十分であり、この画像濃度をも考慮する必要があるといえる。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、画像濃度に基づいて残留トナーの量を把握することにより、適切な残留トナーの排出を行い、正確な印刷を行う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。

以上の目的を達成するために、本発明では以下のような手段を採用している。まず、本発明は、画像データに基づいて静電潜像を形成する像担持体と、この像担持体へトナーを供給してトナー像を現像する現像装置と、この現像装置内の残留トナーを排出する排出手段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、上記トナー像の濃度(画像濃度)を検出する光センサを備える。次に、この濃度と画像データの印字率とに基づいて、上記排出手段の排出量を制御する制御手段を設ける。これにより、画像濃度に基づいて残留トナーの量を把握することが可能となり、適切な残留トナーの排出を行うことができる。

なお、本発明では、画像濃度に基づいて残留トナーの量を把握することを主眼としているが、画像濃度以外に印字率と印刷枚数をも考慮して、残留トナーの排出を行うことにしている。このために、画像データの印字率を算出する算出手段と、印刷枚数を計測するカウンタとを備える。

より具体的には、上記制御手段が、上記印刷枚数におけるトナーの理想消費量と、上記印字率を基準印字率で除した比とから、残留トナーの理論値を算出する。そして、検出された濃度が基準となる理想濃度より高い場合には、トナーが多く消費されたと考えられるので、この理論値より少ない値に、上記排出量を制御する。逆に、上記濃度が基準となる理想濃度以下の場合には、トナーの消費量は少ないと考えられるので、この理論値以上の値に、上記排出量を制御する。

また、特に、上記トナーが1成分トナーであり、上記現像装置が1成分現像により上記像担持体へトナーを供給する画像形成装置を念頭においている。

以上により、画像濃度に基づいて残留トナーの量を把握することにより、適切な残留トナーの排出を行い、正確な印刷を行うことが可能となる。

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。

図1は、本発明の画像形成装置のソフトウェア構成図であり、図2は、本発明の画像形成装置のハードウェア構成図である。また、本発明の画像形成装置の印刷機構は、上記背景技術と同様に、図5に示すような構成となっており、画像データに基づく静電潜像をこの像担持体51上に形成し、用紙への印刷が行われるまでの過程は、背景技術と同様であるので説明を省略する。

上述した通り、本発明は、現像容器54a内部の残留トナーの量を、像担持体51上に現像されたトナー像の濃度(画像濃度)に基づいて把握して、この残留トナーを排出すること主眼としている。しかし、実際に本発明を実施するための最良の形態においては、この画像濃度のほかにも、印刷枚数と印字率をも考慮して、上記の排出を行う。

このために、まず、上記のようにして画像データの印刷が行われるたびに、算出手段14(Read Only Memory(ROM)22に格納されたプログラムである)は、印字率を算出する。ここで印字率とは、既述の通り1枚の用紙のうち何ドット印刷されたかを示す数値であって、具体的には、Random Access Memory(RAM)21に読み込まれたこの画像データに基づいて、Central Processing Unit(CPU)23が算出する。

そしてまた、算出手段12は、既に行われた印刷に関する印字率の平均値（平均印字率）B(%)を算出する。さらに、カウンタ11は、既に行われた画像データの印刷枚数Pを計測する。

図3は、本発明において、残留トナーを排出する過程を示すフローチャートである。

まず、排出手段14(ROM22に格納されたプログラムである)は、像担持体51上に特定の画像（例えば1本の実線）の静電潜像を形成し、これに基づいて現像装置54がトナー像を現像する(ステップS301)。

次に、光センサ15は、像担持体51の表面を観測して、このトナー像の濃度(画像濃度)Dを検出する(ステップS302)。

すると、制御手段13(ROM22に格納されたプログラムである)は、この画像濃度Dに基づいて、残留トナーの排出の際に必要となる補正係数Kを決定する(ステップS303)。この補正係数Kの決定法については後述する。

次に、制御手段13は、トナーの消費量を以下のようにして算出する(ステップS304)。まず、この画像形成装置において、どの程度の印字率の印刷が行われることが多いかを想定し、これを基準印字率として設定し、RAM21に記憶させておく。

例えば、写真印刷などが多く行われるような場合には基準印字率は高く設定すべきであり、文字のみの文書印刷などが多く行われるような場合には基準印字率は低く設定すべきである。ここでは、基準印字率を6.0%に設定したとして説明する。

印字率6.0%の印刷１ページが、標準的な環境温度、湿度(例えば20℃、50%)で行われた場合のトナー消費量を理想消費量Aとして設定し、RAM21に記憶させておく。

そうすると、上記のように、平均印字率B(%)で印刷枚数Pの印刷を実行した場合のトナー消費量の理論値は、(B/6.0)×A×Pとなる(ステップS304)。

次に、制御手段13は、残留トナー量Yを算出する(ステップS305)。上記の通り、印刷枚数1ページ当たりの理想消費量はAであるから、印刷枚数Pの印刷を行った場合の理想消費量はA×Pである。従って、この値から上記理論値を差し引いた(1−(B/6.0))×A×Pが残留トナー量の理論値となる(ステップS305)。

次に、制御手段13は、実際に排出すべきトナー量(排出量)Zを、以下のようにして決定する。

まず、Y≦0である場合には、残留トナーがないことになる(ステップS306YES)。即ち、平均印字率Bが大きいために、理想消費量A×Pよりも多くのトナーが消費された結果、現像容器54a内部に残留トナーがないのである。従って、この場合にはトナーの排出は行わない(ステップS306YES→S307)。

一方、Y＞0の場合には、残留トナーがある(ステップS306NO)。この場合、排出量Zを理論値Yとはせずに、上述した補正係数Kを用いてZ=Y×Kとする(ステップS306NO→S308)。ここで、補正係数Kは、次のように決定する。

制御手段13は、標準的な環境温度、湿度(例えば20℃、50%)で印刷を行った場合の画像濃度を理想濃度Eとして設定し、RAM21に記憶させておく。そして、光センサ15が検出した画像濃度Dとの関係でD＞Eの場合には、K<1とする。即ち、D＞Eの場合には、印刷された画像濃度が理想濃度より高いのであるから、それだけトナーが多く消費されたことになるので、排出量Zは理論値Yより小さくてよいのである。

逆に、D≦Eの場合には、K≧1とする。即ち、D≦Eの場合には、印刷された画像濃度が理想濃度以下なのであるから、それだけトナーの消費量は少ないことになるので、排出量Zは理論値Y以上とする必要があるのである。

なお、補正係数Kの実際の数値については、例えば、K=E／Dとして算出することも可能であるが、図4に示したような画像濃度変化の傾向を反映した数値を、ユーザが手動で設定することもできる。

このようにして、制御手段13が排出量Zを決定すると、これに基づいて排出手段14が残留トナーを排出量Zだけ排出する(ステップS308)。即ち、上記背景技術と同様に、排出手段14は、像担持体51及び現像装置54を駆動して、所定の印刷(例えば一面真っ黒な印刷)を行うことにより、排出量Zだけ残留トナーの排出を行うのである。

以上により、印字率と印刷枚数に加えて、実際の画像濃度を考慮して、適切な残留トナーの排出を行うことができる。

本発明にかかる画像形成装置は、画像濃度に基づいて残留トナーの量を把握することにより、適切な残留トナーの排出を行い、正確な印刷を行うことができる。従って、トナーによって画像印刷を行う、プリンタ、複写機、複合機等として有用である。

本発明の画像形成装置のソフトウェア構成図。 本発明の画像形成装置のハードウェア構成図。 残留トナーを排出する過程を示すフローチャート 画像濃度の変化を示すグラフ。 画像形成装置の印刷機構を示す図。

符号の説明

11 カウンタ
12 算出手段
13 制御手段
14 排出手段
15 光センサ
21 RAM
22 ROM
23 CPU
61 像担持体
64 現像装置

Claims (3)

1. 画像データに基づいて静電潜像を形成する像担持体と、該像担持体へトナーを供給してトナー像を現像する現像装置と、該現像装置内の残留トナーを排出する排出手段を備える画像形成装置において、
   上記トナー像の濃度を検出する光センサと、
   上記画像データの印字率を算出する算出手段と、
   印刷枚数を計測するカウンタと、
   上記濃度と上記印字率と上記印刷枚数とに基づいて、上記排出手段の排出量を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする、画像形成装置。
2. 上記制御手段が、上記印刷枚数におけるトナーの理想消費量と、上記印字率を基準印字率で除した比とから、上記残留トナーの理論値を算出し、
   上記濃度が基準となる理想濃度より高い場合には該理論値より少ない値に、
   上記濃度が基準となる理想濃度以下の場合には該理論値以上の値に、
   上記排出量を制御する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 上記トナーが1成分トナーであり、上記現像装置が1成分現像により上記トナー像を現像する、請求項２に記載の画像形成装置。
   
   
   

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