JP5091572B2 - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

Description

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、それらの複合機などにおける画像形成方法及び画像形成装置に係り、特に、印字率が小さい画像形成が連続して行われたときに生じる画像濃度低下やかぶりを、効果的に防止できるようにした画像形成方法及び画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置においては、一様に帯電した感光体を画像データで露光して静電潜像を形成し、感光体に対面して現像剤を担持した現像剤担持体（以下、現像ローラと称する）から、現像剤を前記静電潜像に供給して現像がおこなわれる。

しかしながらこのとき、形成する画像の画像部が少なくて使用される現像剤が少ない状態が続くと、画像濃度低下やカブリなどの様々な画像不具合が発生することが知られている。例えば、画像全面を黒ベタ（カラーの場合は用いられる色毎のベタ）としたときに使用される現像剤量（ドット数）に対し、実際の画像形成に使用した現像剤量（ドット数）の割合を印字率と定義すると、通常、用紙全体に文字が印字される場合はこの印字率が４〜６％程度となる。

ところがこの印字率が３％以下と小さい状態で画像形成が続くと、現像ローラ上に保持された現像剤のうち、感光体上の静電潜像現像に使われる量が少ないために、現像装置中の現像剤粒子の入れ替わりが少なくなり、現像剤の帯電過多によって帯電制御用外添剤がはがれたり逆に埋め込まれ、帯電が安定しなくなって画像濃度低下やカブリなど様々な画像不具合が生じる。

こういった問題は、高印字率の画像出力をしている時には発生しないため、例えば特許文献１には印字率を算出し、その印字率が予め定めた印字率より小さい場合、現像手段を制御して現像剤を強制的に消費させる画像形成装置が示されている。この現像剤強制消費は、印字率にかかわらず常に一定量行うようにしても良く、現像で消費された現像剤量と強制消費による現像剤量の和が、例えば印字率にして５％となるように強制消費するようにしても良いとしている。

また特許文献２には、形成画像の面積率を検知する画像面積率検知手段と、現像装置における現像駆動時間を検知する現像駆動時間検知手段とを備え、現像の単位駆動時間あたりの画像面積率に応じて現像剤を強制消費させるようにした画像形成装置が示されている。

特開平４−０６８３７０号公報 特開２００３−７６０７９号公報

しかしながら、特に１成分現像方式においては、現像ローラ上に保持された現像剤は、感光体上の静電潜像の現像に使われるまで現像ローラから脱離することがほとんどない。そのため、低印字率の画像出力時は同じ現像剤が現像ローラ上に長時間滞在することになり、現像ローラ上の現像剤のみ、外添剤の剥がれや埋め込みなどの劣化が進行する場合がある。

すなわち、特許文献１や２に示されたように現像に消費された現像剤量に応じた量の現像剤を強制消費させる対策では、現像ローラ１周分に満たない量の現像剤強制消費となる場合があり、この場合、現像ローラ上に劣化現像剤が残ったまま次の現像動作が行われるから、画像濃度やかぶり等の不具合解決に対する効果は少ない。また逆に、印字率が非常に小さい場合は現像ローラ１周分以上の現像剤を強制消費する場合があるわけで、この場合は劣化していない現像剤まで排出されることになって不経済である。

そのため本発明においては、トナー消費が少ない画像形成が連続しておこなわれても、画像濃度低下やかぶりを抑え、長期にわたって安定した画像品質を得ることができると共に、余計な現像剤を排出するようなことのない画像形成方法及び画像形成装置を提供することが課題である。

上記課題を解決するため本発明になる画像形成方法は、
感光体上に電子写真方式で形成した静電潜像を、前記感光体に対面した現像剤担持体に担持させた現像剤で現像し、該現像に使用した現像剤量を形成画像におけるドット数として累積加算すると共に、該累積加算値と画像形成枚数とにより算出した平均印字率に基づき、紙間で現像剤を前記感光体上へ強制消費させる画像形成方法において、
前記現像剤の強制消費は、前記算出した平均印字率が予め定めた基準印字率未満か否か判断し、前記基準印字率以上の場合は強制消費を行わず、前記基準印字率未満の場合に前記現像剤担持体の１周分の現像剤を強制消費させると共に、次の強制消費までのサイクル時間を、前記算出した平均印字率に対応させて予め設定された画像形成枚数に基づいて定めることによって増減することを特徴とする。

そしてその画像形成方法を実施する画像形成装置は、
電子写真方式で静電潜像を形成する感光体と、該感光体に対面し、担持した現像剤により前記感光体上の静電潜像を現像する現像剤担持体を有した現像装置と、前記現像に使用した現像剤量を形成画像におけるドット数として累積加算した値を記憶する累積ドット数記憶手段と、画像形成枚数を計数する画像形成枚数計数手段と、前記累積ドット数記憶手段に記憶された累積ドット数と画像形成枚数計数手段が計数した画像形成枚数とにより、形成画像１枚当たりの現像剤消費量を平均印字率として算出する平均印字率算出手段とを有し、該平均印字率算出手段の算出した平均印字率により現像剤を前記感光体上へ強制消費させる制御手段を有する画像形成装置において、
前記現像剤の強制消費が必要な複数の平均印字率のそれぞれに対応させ、次の現像剤強制消費までのサイクル時間を予め定める画像形成枚数を記憶したテーブルを有し、
前記制御手段は、前記平均印字率算出手段の算出した平均印字率が予め定めた基準印字率未満の状態において前記現像剤担持体１周分の現像剤を強制消費させると共に、次の強制消費までのサイクル時間を、前記平均印字率に対応させて前記テーブルから読み出した画像形成枚数に基づいて定めることによって増減することを特徴とする。

このように平均印字率が予め定めた基準印字率未満の状態となったとき、現像剤担持体の１周分の現像剤を強制消費することで、現像剤強制消費時、現像剤担持体上に劣化現像剤が残ったまま次の現像動作が行われるということが無くなり、従来技術のように強制消費が現像剤担持体１周分より少なくなる場合がある技術に較べ、画像濃度の低下やかぶり等の不具合が発生する可能性は殆ど無くなる。その結果、現像ローラ周期での画像濃度むらやかぶりむらの発生も少なくできる。また、現像剤の強制消費は、算出した平均印字率に対応させて次の強制消費までのサイクル時間を増減させているから、平均印字率の大きさに応じた現像剤排出ができ、現像剤担持体１周分以上の現像剤を排出することがなく、劣化していない現像剤まで排出するという不経済なことが起こらず、経済的で、長期にわたって安定した画像品質を得ることができる、画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。

そして、前記現像剤の次の強制消費までのサイクル時間は、前記算出した平均印字率に対応させた画像形成枚数に基づいて定め、そのため、前記現像剤の強制消費が必要な複数の平均印字率のそれぞれに対応させ、次の現像剤強制消費までのサイクル時間を定める画像形成枚数を記憶したテーブルを有している。

また、前記現像剤の強制消費は、前記感光体を帯電させずに現像するか、前記感光体を帯電させた場合は現像ローラ１周分に相当する領域を露光した後現像すると共に、前記感光体上の静電潜像の現像により形成された現像剤像を記録紙に転写させる転写バイアスを、逆バイアスとしておこなうことで、容易に劣化現像剤を強制消費することができる。

このように本発明によれば、平均印字率が基準印字率未満の状態が続いたら、現像剤担持体の１周分の現像剤を強制消費し、その強制消費のサイクル時間を平均印字率に対応させた画像形成枚数毎としたから、余計な現像剤を排出することなく、効果的に現像剤担持体上の劣化現像剤を排出することができ、画像濃度の低下やかぶり等の不具合が発生する可能性が無くなって、長期に渡り安定した画像品質を得ることができる画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本発明の画像形成方法を実施する、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの概略断面図、図２は本発明の画像形成方法を行う制御回路のブロック図、図３は本発明の画像形成方法における劣化トナー強制消費のフロー図、図４は低印字率の原稿を用い、多数枚の画像形成を行った場合の出力枚数と画像濃度の関係を実験した結果を示すグラフである。

最初に本発明の概略を簡単に説明すると、本発明においては前記特許文献１と同様、現像に使用した現像剤量をドット数として累積加算し、その値と画像形成枚数とから平均印字率を算出してその平均印字率が基準印字率未満の場合、紙間で現像剤を強制消費して現像剤劣化による画像不良を防止するわけであるが、その現像剤の強制消費の際、常に現像剤担持体（以下、現像ローラと称する）の１周分の現像剤を排出するようにしたものである。

すなわち、前記した従来技術においても低印字率の画像形成が続いたときに現像剤を強制消費しているが、これら従来技術における現像剤強制消費は、例えば画像形成枚数１０枚毎に、平均印字率が３％から２％の間は０．１％、平均印字率が２％から１％の場合は０．３％、平均印字率が１％から０％の間は０．５％、という具合に、現像で消費された現像剤量の多さ（少なさ）に対応させた量を強制消費させており、そのため、強制消費量が少ない場合は（平均印字率が大きい場合）現像ローラ１周分に満たない量となり、強制消費量が多い場合（平均印字率が小さい場合）は現像ローラ１周分以上となったりする。ところが、強制消費量が現像ローラ１周分に満たない場合は劣化現像剤が現像ローラ上に残り、現像ローラ１周分以上となった場合は劣化していない現像剤が消費される。

それに対して本発明では、常に現像ローラ１周分の現像剤を排出するようにすることで、劣化現像剤が現像ローラ上に残ることがないから、画像濃度の低下やかぶり等の不具合が発生する可能性は殆ど無くなり、また、劣化していない現像剤が消費されるといったことがないから、劣化していない現像剤を排出するという不経済なことも起こらない。

しかしながら、このように必ず現像ローラ１周分の現像剤を常に一定間隔で消費した場合、現像剤の強制消費が必要な低印字率ではあるがその印字率が比較的大きい場合、当然のことながら、現像剤の強制消費量が増大してしまう。

そのため本発明における現像剤の強制消費は、予め算出した平均印字率に対応させて現像剤強制消費を行う画像形成枚数を定め、現像剤強制消費のサイクル時間を増減させて、現像剤の強制消費が必要な低印字率ではあるがその印字率が比較的大きい場合は強制消費のサイクル時間を長く、印字率が小さくなるに従ってサイクル時間を短くし、平均印字率の大きさに応じた現像剤消費とすることで、無駄なく、効果的に劣化現像剤排出がおこなわれるようにしたものである。

以上が本発明の概略であるが、次に、図１に示した本発明の画像形成方法を実施する画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの概略断面図を用い、画像形成装置の概略を説明する。図１に示した画像形成装置は、磁性一成分現像剤（トナー）を用いた画像形成装置の例であり、以下の説明ではこの図１に示した画像形成装置を例に説明してゆくが、本発明は、例えば、非磁性現像剤を用いた画像形成装置においても適用できることは自明である。

図１に示した画像形成装置はそのほぼ中央に、例えば直径３０ｍｍに設定されて正帯電単層型有機感光体が用いられた感光体ドラム１０が配置され、その周囲には、感光体ドラム１０の周表面を例えば正極性の４７５Ｖに帯電させる帯電器１１、現像ローラ１４や現像剤を攪拌する回転螺旋羽根部材１５などを備えた現像ユニット１３、現像によって感光体ドラム１０上に形成されたトナー像を記録紙に転写させる転写ローラ１７、感光体ドラム１０上に転写されずに残った現像剤をクリーニングするクリーニング装置１８等が配置されている。

プリンタ本体における上下方向ほぼ中央部には用紙搬送路２０が設けられ、その上部にはレーザスキャニングユニットなどを備えた露光装置１２が配されて、下部には２１で示した位置に給紙カセットが着脱自在に配設されている。用紙搬送路２０は、感光体ドラム１０と転写ローラ１７との間を用紙が通れるようにそれらの接線方向にほぼ水平に伸び、用紙搬送路２０の上流端領域は下方に反転して２１で示した位置の給紙カセット側に接続され、用紙搬送路２０の下流端領域は上方に向かって伸び、排紙トレイ２８に接続されている。

２１で示した位置にある給紙カセットの先端部における上方位置にはピックアップローラ２５が配設され、給紙カセット内に収容された図示しない用紙先端部の上面は、このピックアップローラ２５に圧接されている。そのためこのピックアップローラ２５が回転すると、用紙が１枚ずつ取り出されて給紙ローラ２４と搬送ローラ２３により用紙搬送路２０を通し、感光体ドラム１０の上流側に設けられたレジストローラ２２まで送られる。このレジストローラ２２は、送られてきた用紙の姿勢を正し、感光体ドラム１０上に形成されたトナー像が転写ローラ１７の位置に来るタイミングに合わせ、用紙を送り出す役目を持っている。

一方、用紙搬送路２０における感光体ドラム１０の下流側には、転写されたトナー像を用紙に定着する定着装置２６が設けられ、更にその下流側には排出ローラ２７が配設されて、トナー像が定着された用紙は排紙トレイ２８に排出される。そして感光体ドラム１０上の用紙に転写されずに残った残トナーはクリーニング装置１８によってクリーニングされるが、このクリーニング装置１８は、図示しないカウンタブレードを備えていて、感光体ドラム１０の周表層の残留トナーなどを除去するよう構成されている。

現像ユニット１３は、現像室を含む現像ハウジングを備えており、現像室内には磁性トナーからなるいわゆる一成分現像剤が収容されている。また現像室内には、図示しない静止永久磁石が配された現像ローラ１４、及び複数の回転螺旋羽根部材１５などからなる現像剤撹絆搬送機構が配設され、現像ローラ１４には、この回転螺旋羽根部材１５によって搬送されてきた現像剤の磁気ブラシが形成される。そして現像ハウジングの一端であって感光体ドラム１０に対抗する側は開口され、現像ローラ１４の周表面の一部領域は開ロから外方に露呈されている。また、現像ハウジングの上部には、上方が開放可能とされたトナーコンテナ１６が配設され、このトナーコンテナ１６には磁性一成分トナーが収容されている。

現像ローラ１４には、感光体ドラム１０上に形成された静電潜像にトナーを飛翔させるために現像バイアスが印加され、また感光体ドラム１０から用紙にトナー像を転写するため、転写ローラ１７には転写バイアスが印加される。現像バイアスは直流と交流からなり、例えば直流バイアスとしては、感光体ドラム１０の帯電極性と同極性（プラス）の３４０Ｖの直流電圧が用いられ、Ｖｐ−ｐ１．６ｋＶ、周波数２．６ｋＨｚ、デューティー比が５０とされた矩形波の交流バイアスが重畳される。

この現像バイアスによって現像ローラ１４と感光体ドラム１０との間には電位差が生じ、現像ローラ１４と感光体ドラム１０との間のトナーは、現像ローラ１４から感光体ドラム１０へ強制的に移動させられて付着して現像が行われる。

次に、図２に示した本発明の画像形成方法を行う制御回路のブロック図について説明する。この図２において３０は画像形成装置全体を制御する制御回路であり、３１は外部から送られてくるこれから形成する画像のデータの記憶装置、３２は演算回路、３３は画像形成枚数の計数結果を記憶している画像形成枚数記憶装置、３４は制御回路３０が画像データ記憶装置３１に記憶されたデータから、これから形成する画像の現像に使用する現像剤量を形成画像のドット数として計数し、累積記憶している累積ドット数記憶装置、３５は現像剤の強制消費が必要な複数の基準平均印字率と画像形成枚数とを対応させた、平均印字率と画像形成枚数の対応テーブル、３６は画像データ記憶装置３１に記憶されているデータにより、露光装置１２における光源を変調して帯電した感光体ドラム１０を露光する制御を行う露光装置制御回路、３７は画像形成指示によって現像装置（現像ユニット）１３における現像バイアスなどのＯＮ／ＯＦＦを制御する現像装置制御回路、３８は転写バイアスを制御し、通常の画像形成時は正転写バイアスを、現像剤の強制消費時は逆転写バイアスを印加させたりする転写装置制御回路である。

なお、３５で示した平均印字率と画像形成枚数の対応テーブルには、例えば平均印字率Ａが０≦Ａ＜１の場合は画像形成１００枚毎に、同じく１≦Ａ＜２の場合は２００枚毎に、同じくＡ＜３の場合は５００枚毎に、それぞれ前記したように現像ローラ１周分の現像剤を強制消費することが記憶されている。なお、この数値はあくまでも１例であり、現像剤強制消費のための値がこの数値に限定されなくても良いことは自明である。

このように構成した画像形成装置の制御回路において、通常の画像形成時は、まず、画像形成指示が制御回路３０に伝えられ、かつ、形成する画像のデータが画像データ記憶装置３１に送られてくると制御回路３０は、図１の帯電器１１を駆動して感光体ドラム１０の表面を一様に帯電させる。そして画像データ記憶装置３１に記憶された画像データにより、これから形成する画像の現像に使用する現像剤量を形成画像のドット数として計数し、累積ドット数記憶装置３４に加算、記憶させると共に、画像データを露光装置制御回路３６に送り、露光装置１２における光源を変調させて帯電した感光体ドラム１０を露光し、静電潜像を形成させる。

それと同時に制御回路３０は、現像装置制御回路３７により現像ユニット１３内の現像ローラ１４、回転螺旋羽根部材１５を駆動し、現像ローラ１４上には現像剤を担持させると共に現像バイアスを印加させる。そして、感光体ドラム１０上に形成された静電潜像が現像ローラ１４の対面位置に来たとき、静電潜像にトナーを付着させて静電潜像をトナー像として現像する。このとき制御回路３０は、画像形成枚数記憶装置３３に画像形成枚数を１枚インクリメントするように指示する。

また感光体ドラム１０が回転し、形成したトナー像が転写ローラ１７のある転写位置に来るのに合わせ、２１で示した位置にある給紙カセットから取りだした用紙が送られてくるよう、ピックアップローラ２５、給紙ローラ２４、搬送ローラ２３、レジストローラ２２を駆動し、合わせて転写ローラ１７に転写バイアスを印加して、感光体ドラム１０上のトナー像を用紙に転写させる。

そして用紙に転写されたトナー像は定着装置２６で用紙に定着され、排出ローラ２７で排紙トレイ２８に排紙されて画像形成が終了する。このとき、用紙に転写されずに感光体ドラム１０上に残った残トナーは、クリーニング装置１８でクリーニングされて次の画像形成に備えられる。

そしてこの画像形成に際し、算出した平均印字率が小さいため、現像剤の強制消費を行う場合は図３に示したフロー図に従って制御が行われる。すなわち、まずステップＳ１０で前記したように、画像形成指示が制御回路３０に伝えられて画像形成動作が開始されると、ステップＳ１１で画像形成枚数記憶装置３３の画像形成枚数Ｐと、累積ドット数記憶装置３４の累積ドット数Ｂとがそれぞれ０にされる。

ここで形成する画像のデータが画像データ記憶装置３１に送られてくると、制御回路３０は感光体ドラム１０を帯電させ、ステップＳ１２で演算回路３２により、これから形成する画像の現像に使用する現像剤量を形成画像のドット数Ｂ’として計数し、ステップＳ１３でＢ＝Ｂ＋Ｂ’を算出して累積ドット数記憶装置３４に記憶させると共に、画像形成枚数ＰをＰ＝Ｐ＋１として画像形成枚数記憶装置３３に記憶させる。

その後、前記したようにして画像データが露光装置制御回路３６に送られ、露光装置１２により感光体ドラム１０が露光されて静電潜像が形成され、現像、定着が行われて画像形成がなされる。次のステップＳ１４で制御回路３０は、こうして画像が形成された後、続けて画像形成が行われるか、即ち連続印字中であるかどうかを判断し、連続印字中なら処理がステップＳ１２に戻って同じことが繰り返される。

また、連続印字中ではないか、連続印字が終了した場合は処理がステップＳ１５に進み、累積ドット数Ｂが画像形成枚数Ｐで除され、平均印字率Ａが算出される。そして次のステップＳ１６で、平均印字率と画像形成枚数の対応テーブル３５に記憶されている画像形成枚数Ｐが５００枚という値が読み出され、Ｐが５００枚以上かどうかが判断され、Ｙｅｓなら処理がステップＳ２１へ、Ｎｏなら処理がステップＳ１７へ進み、同様にしてステップＳ１７では画像形成枚数Ｐが２００枚以上かどうか、ステップＳ１８では画像形成枚数Ｐが１００枚以上かどうかが判断される。そしてステップＳ１７の判断がＹｅｓなら処理がステップＳ２０へ、Ｎｏなら処理がステップＳ１８へ、ステップＳ１８の判断がＹｅｓなら処理がステップＳ１９へ、Ｎｏなら処理がステップＳ１２へ戻って以上の処理が繰り返される。

今、例えばステップＳ１６、１７の判断がそれぞれＮｏであり、ステップＳ１８の判断がＹｅｓの場合は処理がステップＳ１９に進み、ここで制御回路３０は、平均印字率と画像形成枚数の対応テーブル３５に記憶されている画像形成枚数Ｐが１００枚の場合の平均印字率Ａ、即ち０≦Ａ＜１を読み出し、平均印字率Ａがこの範囲にあるかどうかを判断する。すなわち、画像形成枚数が１００枚を越えた段階で、前記したように平均印字率が１％より小さいかどうかがチェックされるわけである。

そして平均印字率が１％より小さい場合は処理がステップＳ２２に進み、制御回路３０は、帯電器１１をＯＦＦし、現像装置制御回路３７により、現像ローラ１４が１周するのに要する時間Ｔだけ現像バイアスをＯＮし、現像ローラ１４の１周分の現像剤が感光体ドラム１０上に現像されるようにすると共に、転写装置制御回路３８によって転写ローラ１７に印加する転写バイアスを逆バイアスとして、現像剤が感光体ドラム１０上から移動しないようにする。そのため、感光体ドラム１０上に現像された現像剤は、転写ローラ１７には付着せずにそのままクリーニング装置１８まで移動し、クリーニングされる。

なお、現像ローラ１４の直径をＲ、回転速度をＶとした場合、現像ローラ１４の１周相当分の現像バイアス印加時間Ｔは、Ｔ＝πＲ／Ｖ（ｓｅｃ）で表すことができ、例えば現像ローラ１４の直径を２０ｍｍ、回転速度を１８５ｍｍ／ｓｅｃとすると、Ｔは約３３ｍｓｅｃということになる。また、この現像剤の強制消費は、以上の説明では帯電器１１をＯＦＦさせて行ったが、帯電器１１を通常通りＯＮし、感光体ドラム１０上の現像ローラ１４の１周分に相当する領域を露光装置１２で露光して行うようにしても良い。

こうしてステップＳ２２で現像剤の強制消費が行われると、処理がステップＳ１１に戻り、画像形成枚数記憶装置３３の画像形成枚数Ｐと、累積ドット数記憶装置３４の累積ドット数Ｂとがそれぞれ０にされて、以上説明してきた処理が繰り返される。

また、ステップＳ１８で画像形成枚数が１００枚を越えたと判断され、ステップＳ１９で平均印字率Ａが０≦Ａ＜１の範囲に入っていないと判断されて、処理がステップＳ１２に戻ることを繰り返し、ステップＳ１７で画像形成枚数が２００枚を越えたと判断された場合、処理がステップＳ２０に進み、ここで平均印字率ＡがＡ＜２であるかどうかが判断される。そして、平均印字率Ａが２以上であれば処理がステップＳ１２に戻って同じことが繰り返されるが、Ａ＜２の場合は処理がステップＳ２２に進み、前記した現像剤の強制消費動作が行われる。

これは、ステップＳ１７で画像形成枚数が２００枚を越えたと判断され、ステップＳ２０で平均印字率ＡがＡ＜２ではないと判断されて、処理がステップＳ１２に戻ることを繰り返し、ステップＳ１６で画像形成枚数が５００枚を越えたと判断された場合も同様であり、処理がステップＳ２１に進んで平均印字率ＡがＡ＜３であるかどうかが判断される。そしてＹｅｓならステップＳ２２で前記した現像剤の強制消費動作が行われ、Ｎｏなら今度はステップＳ１１に戻り、画像形成枚数記憶装置３３の画像形成枚数Ｐと、累積ドット数記憶装置３４の累積ドット数Ｂがそれぞれ０にされて以上説明してきた動作が繰り返される。

このようにして低印字率の場合の現像剤の強制消費動作を行わせることで、平均印字率の大きさに対応させて次の強制消費までのサイクル時間を増減させながら現像ローラ１周分の現像剤が消費され、それによって無駄なく、効果的に劣化現像剤排出がおこなわれるから、前記した従来技術のように強制消費が現像剤担持体１周分より少なくなる場合がある技術に較べ、画像濃度の低下やかぶり等の不具合が発生する可能性は殆ど無くなる。また、現像剤担持体１周分以上の現像剤を排出することもないから、劣化していない現像剤まで排出するという不経済なことも起こらず、長期にわたって安定した画像品質を得ることができる、画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。

なお以上のフロー図では、画像形成枚数が１００枚から２００枚の間は平均印字率ＡがＡ＜２であるとき（即ち、平均印字率Ａが０≦Ａ＜１の場合を含む）、及び２００枚から５００枚の間は、平均印字率ＡがＡ＜３であるとき（即ち、平均印字率ＡがＡ＜２の場合を含む）にそれぞれ現像剤強制消費を行うようにしていたが、画像形成枚数が例えば１００枚を越えた時点で平均印字率Ａが、０≦Ａ＜１の範囲になければ次の２００枚まで現像剤強制消費を行わず、同様に画像形成枚数が例えば２００枚を越えた時点で平均印字率Ａが、Ａ＜２の範囲になければ次の５００枚までは現像剤強制消費を行わないようにしても良い。

以上が本発明になる低印字率時に現像剤の強制消費動作であるが、以上説明してきたような本発明の方法によって現像剤の強制消費を行いながら多数枚の画像形成を行った場合と、前記した従来技術のように、現像で消費された現像剤量に対応した量を強制消費させながら、多数枚の画像形成を行った場合とのそれぞれで、出力枚数によって画像濃度がどのように変化するかについて実験を行った結果を示したグラフが図４である。

この実験に使用した画像形成装置の現像ユニット１３は、直流現像バイアスを３４０Ｖとし、交流現像バイアスはＶｐ−ｐ１．６ｋＶ、周波数２．６ｋＨｚ、矩形波でデューティー比が５０％のものを用い、帯電電位は４７５Ｖとした。感光体ドラム１０の回転速度は１８５ｍｍ／ｓｅｃとし、現像ローラ１４は直径２０ｍｍのものを用いて感光体ドラム１０との速度比は、１：１として画像形成速度は３０枚／毎分とした。

この図４のグラフにおいて、横軸は画像形成枚数（出力枚数）、縦軸は画像濃度であり、×をプロットした「従来技術」として示した線は、現像で消費された現像剤量に対応した量を強制消費させて画像形成を行った場合である。また、○をプロットした「実施例１」、△をプロットした「実施例２」として示した線は、以上説明してきた本発明になる現像剤の強制消費動作を行いながら画像形成を行った場合であり、このうち、「従来技術」と「実施例１」においては、印字率０．３６％の原稿のみで多数枚の画像形成を行い、「実施例２」は、印字率０．３６％の原稿を９０％、印字率２．００％の原稿を８％、印字率４．００％の原稿を２％混在させて、多数枚の画像形成を行った。

なお、「従来技術」における現像剤の強制消費動作条件は、毎画像出力後、次画像出力までの間の紙間に毎回強制消費するようにした。また、「実施例１」における現像剤の強制消費量を、「従来技術」と同様、毎画像出力後、次画像出力までの間の紙間に毎回出力した場合に換算すると、一回当たりの強制消費量は約０．２０％になるので、現像剤の総消費量を同じにするため、「従来技術」における一回あたりの強制消費量を印字率にして０．２０％相当分となるようにした。

この場合、現像ローラ１４は直径２０ｍｍのものであるので、その１周はＡ４原稿の約２０％程度になるから、「従来技術」における印字率にして０．２０％相当というのは、上記約２０％の１／１００であり、これは、毎画像形成毎に現像ローラ１周の約３．６度分の現像剤を強制消費するということに相当し、残りの現像ローラ１周の３５６．４度分の現像剤は現像ローラ上に残って劣化が進んでゆくことになる。

そしてこの図４に示したグラフから分かるように、前記した本発明のように、現像剤の強制消費を常に現像ローラ１周分とした実施例１、実施例２は、どちらも画像濃度１．２以上を保ち、特に印字率０．３６％の原稿を９０％、印字率２．００％の原稿を８％、印字率４．００％の原稿を２％混在させて、通常の画像形成に近づけた実施例２では、５００００枚の画像形成後も大きな画像濃度減少は起こっていない。

それに対し、総消費量は同じである「従来技術」では、約３５０００枚の画像形成で画像濃度が１．２となり、その後は画像形成が進むにつれて画像濃度が大きく落ちている。従って、一回当たりの強制消費量が少なく、現像ローラ上の現像剤全てが消費されない場合は現像剤の劣化が進むことがわかり、本発明を用いることで、長期にわたって安定した画像品質を得ることが可能になる。

本発明によれば、トナー消費が少ない画像形成を連続して行っても、画像濃度低下やかぶりを起こさず、長期にわたって安定した画像品質を得ることができるから画像形成装置を提供することができる。

本発明の画像形成方法を実施する、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの概略断面図である。 本発明の画像形成方法を行う制御回路のブロック図である。 本発明の画像形成方法における劣化トナー強制消費のフロー図である。 低印字率の原稿を用いて多数枚の画像形成を行った場合の、出力枚数と画像濃度の関係を実験した結果を示すグラフである。

符号の説明

１０ 感光体ドラム
１１ 帯電器
１２ 露光装置（レーザスキャニングユニット）
１３ 現像ユニット
１４ 現像ローラ
１５ 回転螺旋羽根部材
１６ トナーコンテナ
１７ 転写ローラ
１８ クリーニング装置
２０ 用紙搬送路
２１ 給紙カセット
２２ レジストローラ
２３ 搬送ローラ
２４ 給紙ローラ
２５ ピックアップローラ
２６ 定着装置
２７ 排出ローラ
２８ 排出部
３０ 制御回路
３１ 画像データ記憶装置
３２ 演算回路
３３ 画像形成枚数記憶装置
３４ 累積ドット数記憶装置
３５ 平均印字率と画像形成枚数の対応テーブル
３６ 露光装置制御回路
３７ 現像装置制御回路
３８ 転写装置制御回路

Claims (3)

1. 感光体上に電子写真方式で形成した静電潜像を、前記感光体に対面した現像剤担持体に担持させた現像剤で現像し、該現像に使用した現像剤量を形成画像におけるドット数として累積加算すると共に、該累積加算値と画像形成枚数とにより算出した平均印字率に基づき、紙間で現像剤を前記感光体上へ強制消費させる画像形成方法において、
   前記現像剤の強制消費は、前記算出した平均印字率が予め定めた基準印字率未満か否か判断し、前記基準印字率以上の場合は強制消費を行わず、前記基準印字率未満の場合に前記現像剤担持体の１周分の現像剤を強制消費させると共に、次の強制消費までのサイクル時間を、前記算出した平均印字率に対応させて予め設定された画像形成枚数に基づいて定めることによって増減することを特徴とする画像形成方法。
2. 前記現像剤の強制消費は、前記感光体を帯電させずに現像するか、前記感光体を帯電させた場合は現像ローラ１周分に相当する領域を露光した後現像すると共に、前記感光体上の静電潜像の現像により形成された現像剤像を記録紙に転写させる転写バイアスを、逆バイアスとしておこなうことを特徴とする請求項１に記載した画像形成方法。
3. 電子写真方式で静電潜像を形成する感光体と、該感光体に対面し、担持した現像剤により前記感光体上の静電潜像を現像する現像剤担持体を有した現像装置と、前記現像に使用した現像剤量を形成画像におけるドット数として累積加算した値を記憶する累積ドット数記憶手段と、画像形成枚数を計数する画像形成枚数計数手段と、前記累積ドット数記憶手段に記憶された累積ドット数と画像形成枚数計数手段が計数した画像形成枚数とにより、形成画像１枚当たりの現像剤消費量を平均印字率として算出する平均印字率算出手段とを有し、該平均印字率算出手段の算出した平均印字率により現像剤を前記感光体上へ強制消費させる制御手段を有する画像形成装置において、
   前記現像剤の強制消費が必要な複数の平均印字率のそれぞれに対応させ、次の現像剤強制消費までのサイクル時間を予め定める画像形成枚数を記憶したテーブルを有し、
   前記制御手段は、前記平均印字率算出手段の算出した平均印字率が予め定めた基準印字率未満の状態において前記現像剤担持体１周分の現像剤を強制消費させると共に、次の強制消費までのサイクル時間を、前記平均印字率に対応させて前記テーブルから読み出した画像形成枚数に基づいて定めることによって増減することを特徴とする画像形成装置。

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