JP4505419B2 - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、装置内部の現像剤を軸方向に撹拌搬送して現像ローラに供給する横撹拌方式の現像装置を備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、現像ローラへのトナー供給制御方法に関するものである。

コピー機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末のトナーが使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって可視化し、そのトナー像を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。

図６は、現像装置２１を用いた従来の画像形成装置（例えばプリンタ）１００である。この画像形成装置１００は、感光体ドラム４１、帯電部４２、画像書込部（レーザスキャンュニット）４３、現像装置２１、トナーコンテナ４４、転写部４５、クリーニング部４６、シート収容部５１、搬送部５２、定着部５３、及び排紙部５４から構成されている。

感光体ドラム４１は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電部４２により、表面を帯電させるようになっている。そして、後述する画像書込部４３からのレーザビームを受けた表面に、帯電を減衰させた静電潜像を形成する。なお、上記の感光層は、特に限定するものではないが、例えば耐久性に優れるアモルファスシリコン（ａ一Ｓｉ）等が好ましい。

帯電部（帯電チャージャ）４２は、放電（例えばコロナ放電）することで感光体ドラム４１の表面を帯電させるものである。例えば帯電部４２は、細いワイヤ等を有しており、これを電極として高電圧を印加されることで放電するようになっている。画像書込部（ＬＳＵ）４３は、画像データに基づいて、光ビーム（例えばレーザビーム）を感光体ドラム４１に照射し、感光体ドラム４１表面に静電潜像を形成させるものである。なお、画像データは不図示のパーソナルコンピューター（ＰＣ）から送信されたものである。

現像装置２１は、感光体ドラム４１の静電潜像にトナーを付着させて、トナー像を形成させるものである。なお、図６に示す現像装置２１は、タッチダウン現像方式を採用する現像装置であり、トナー成分とキャリアとから構成される２成分現像剤が収納されている。また、現像装置２１の詳細については後述する。

トナーコンテナ４４は、現像装置２１内部のトナーが不足するようになれば、現像装置２１にトナーを供給するとともに、予備のトナーを貯留しておくものである。転写部４５は、感光体ドラム４１表面に形成されたトナー像を乱さずに搬送部５２を搬送されてくるシート上に移行させるものである。

クリーニング部４６は、トナー像がシートに移行（転写）された後に、感光体ドラム４１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去するものであり、例えば、感光体ドラム４１の長手方向に線接触するブレード材や摺擦ローラ等から構成されるＱシート収容部５１は、最終的に画像（トナー像）が印刷されるシート（用紙やＯＨＰ等）を収容するとともに、シート収容部５１から排紙部５４までのシートの通路である搬送部５２にシートを送り出すものである。

定着部５３は、シートに転写されたトナー像を安定な永久像とするものであり、例えば熱や圧力等のエネルギーを付与することにより、粉体状態のトナー像を溶融させるものである。排紙部５４は、定着部５３を経たシート、すなわち永久像が印刷されたシートを収容するものである。

そして、予め入力された画像データに基づいて、画像書込部４３が感光体ドラム４１上にレーザビーム（光線）を発することで、その画像データに基づく静電潜像を感光体ドラム４１表面に形成させる。その後、現像装置２１により静電潜像にトナーを付着させるとともに（トナー像を形成させるとともに）、転写部４５によりシート上にそのトナー像が転写される。次に、定着部５３が、トナー像の転写されたシートに熱等を加え、永久像とさせるようになっている。

図７は、現像装置２１の側面断面図である。図７に示すように、現像装置２１は、ケーシング（筐体）５、カバー（筐体）６、第１攪拌スクリュー（回転搬送部）７、第２攪拌スクリュー（回転搬送部）８、現像ローラ１１、磁気ローラ１４、規制ブレード１２、及び現像剤中のトナー量を検知するＴセンサ（検知手段）１３を含む構成である。

ケーシング５は、現像剤を貯留するものであり、内部はケーシング５内に設けられた仕切り板９によって分けられ、第１貯留室１５と第２貯留室１６とが形成されている。そして、この第１貯留室１５には、第１攪拌スクリュー７、第２貯留室１６には第２攪拌スクリュー８が配設されている。カバー６は、ケーシング５に収容された現像剤が外部に漏れないように封止するものである。

第１攪拌スクリュー７は、第１貯留室１５に貯留されている現像剤を攪拌させながら軸方向の図７紙面奥側に搬送して第２貯留室１６に導くものであり、第２攪拌スクリュー８は、第２貯留室１６に搬送されてきた現像剤を攪拌させながら軸方向の図７紙面手前側に搬送して現像ローラ１１に供給するものである。ケーシング５の軸方向両端部においては仕切り板９は存在せず、第１攪拌スクリュー７、第２攪拌スクリュー８間での現像剤の受け渡し（循環）が可能となっている。なお、第１攪拌スクリュー７及び第２攪拌スクリュー８は、それぞれ支軸と支軸の周囲に設けられた螺旋羽とを有し、互いに平行な状態でケーシング５に回転可能に支持されている。

現像ローラ１１は、感光体ドラム４１（図７参照）の回転に応じて回転することで、感光体ドラム４１の感光層にトナーを供給するものであり、ここでは、ゴムローラ等が使用される。

磁気ローラ１４は、内面に永久磁石から成る磁界発生部材（図示せず）が固定されたマグネットローラである。この磁界発生部材の磁力により磁気ローラ１４の表面に現像剤を付着（担持）させ、現像ローラ１１にトナーを供給して現像ローラ１１表面にトナー薄層を形成する。現像ローラ１１は、磁気ローラ１４、第１攪拌スクリュー７、第２攪拌スクリュー８と平行な状態で、ケーシング５に回転可能に支持されている。磁気ローラ１４、第１攪拌スクリュー７、第２攪拌スクリュー８、及び現像ローラ１１は、図示しない駆動手段により回転駆動される。

規制ブレード１２は、現像ローラ１１に供給するトナー量を規制するものであり、例えばＳＵＳ４３０等の磁性体のＳＵＳ（ステンレス）が用いられる。そして、規制ブレード１２の先端に対向して設けられた磁界発生部材により磁気ローラ１４と規制ブレード１２との間に磁界を発生させ、規制ブレード１２と磁気ローラ１４との間隔だけでなく、磁界の強さによって現像ローラ１１へのトナー付着量を厳密に規制している。これにより、数十ミクロンのトナー薄層の形成が可能となる。

Ｔセンサ１３は、ケーシング５内に貯留される現像剤中のトナー濃度を検知するものであり、例えば磁気センサが用いられる。磁気センサは、現像剤中の磁性体であるキャリアに起因する透磁率の変化を電圧に変換して検出することで測定が可能という特徴を有する透磁率センサが用いられる。Ｔセンサ１３は、第２貯留室１６の底面に、後述する検知面１３ａが第２貯留室１６側、即ち内側に向くように設けられている。

このＴセンサ１３の検知面１３ａは、第２貯留室１６に充分にトナーが貯留されている場合、そのトナーが現像剤中に占める割合が増加し、その結果検知面１３ａの近傍で流動する単位体積あたりの現像剤中のキャリアの占める割合が低下し、この結果透磁率が変化することで、トナーが充分に貯留されているものと検知する。一方、充分なトナー量が第２留室１６に貯留されていない場合、検知面１３ａの近傍を流動する単位体積あたりの現像剤中のキャリアの占める割合が前記とは逆に上昇し、このとき、Ｔセンサ１３は、トナー量が充分に足りていないと検知するようになっている。

このような画像形成装置においては、例えば連続して画像形成処理を行う場合、トナーコンテナ４４からのトナー供給量がトナー消費量に追いつかず、現像された画像濃度が薄くなることがある。そこで、現像装置２１内のトナー濃度を制御して良好なトナー像の品質を維持する方法が提案されており、例えば特許文献１には、トナーの消費量が予め設定された量以上の時に多消費モードに移行し、記録媒体１枚分の記録動作が終了する毎に所定時間記録動作を休止させてトナー濃度の回復を行うトナー濃度制御装置が開示されている。

また、特許文献２には、画像の印字率に応じてトナーコンテナ内のトナー搬送スクリューの回転数を変化させることにより、現像装置内のトナー濃度を印字率によらず一定に維持可能な画像形成装置が開示されている。

ここで、図７に示したような、第１攪拌スクリュー７、第２攪拌スクリュー８によりトナーを横方向に攪拌しながら循環させる横攪拌方式の現像装置を備えた画像形成装置の場合、画像全体の印字率は低い場合であっても、印字される画像中にベタ画像等のようにドットが集中した部分（以下、集中画像という）が存在すると、部分的にトナー消費量が多くなるため、画像全体としてはトナー供給量が十分であっても、集中画像の部分においてトナー搬送量が現像ローラ１１上でのトナー消費量に追いつかなくなり、画像品質が低下することがある。

しかしながら、特許文献１の方法は、現像装置内に補給されるトナーが不足しないようにすることが主目的であるため、印字率が低く且つ集中画像を含むような場合は多消費モードに移行せず、集中画像での画像濃度の低下やざらつき等が発生し、画質が低下することとなる。また、特許文献２の方法においても、画像の印字率情報に基づいてトナー供給速度を変化させているため、横攪拌方式の現像装置を用いる場合は同様の問題が発生してしまう。
特許第２９１４５１５号 特開２０００−２１４６７２号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、印字される画像が文字画像及びベタ画像のいずれの場合においても、現像装置内のトナー搬送をトナー消費量に追従させ、画像品質を安定化する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、現像ローラと、前記現像ローラにトナーを供給するための磁気ローラと、装置内部の現像剤を前記現像ローラの軸方向に撹拌搬送して前記磁気ローラに供給する回転搬送部とを有し、前記現像ローラにより像担持体上にトナーを付着させて静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置を含み、前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に記録する画像形成部と、前記画像形成部の記録動作を制御し、連続印刷モードと、前記記録媒体１枚分の記録動作終了毎に予め設定された時間だけ記録動作を休止させる記録動作休止モードとの切り替えを行うとともに、形成される画像の印字率が所定値以上である場合又は画像中に含まれる集中画像の大きさが所定の大きさ以上である場合は、印字率に対応して予め設定された時間経過後に前記記録動作休止モードへの切り替えを行う制御手段とを備えている。

また本発明は、前記制御手段は、前記予め設定された時間経過後に前記記録動作休止モードへの切り替えを行った場合において、形成される画像の印字率の大きさに応じた時間だけ拡大して記録動作を休止させる。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記集中画像の縦方向の長さが前記現像ローラの周長以上である場合、又は前記集中画像の横方向の長さが前記回転搬送部による記録媒体１枚当たりのトナー搬送距離以上である場合、前記記録動作休止モードへの切り替えを行う。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において前記画像形成装置内に配置されたトナー収納容器からの前記現像装置へのトナー補給動作をさらに制御可能であり、印字率が所定値以上である場合は前記現像装置へのトナー補給を継続しつつ記録動作を休止させ、印字率が所定値より小さく且つ集中画像の大きさが所定の大きさ以上である場合は前記現像装置へのトナー補給動作及び記録動作を休止させる。

また本発明は、現像ローラと、前記現像ローラにトナーを供給するための磁気ローラと、装置内部の現像剤を前記現像ローラの軸方向に撹拌搬送して前記磁気ローラに供給する回転搬送部とを有し、前記現像ローラにより像担持体上にトナーを付着させて静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置を含み、前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に記録する画像形成部と、前記画像形成部の記録動作を制御し、連続印刷モードと、記録媒体１枚分の記録動作終了毎に予め設定された時間だけ記録動作を休止させる記録動作休止モードとの切り替えを行う制御手段とを備えた画像形成装置において行われる制御方法であって、形成される画像の印字率が所定値以上である場合又は画像中に含まれる集中画像の大きさが所定の大きさ以上である場合は、印字率に対応して予め設定された時間経過後に前記記録動作休止モードへの切り替えを行うステップとを含む。

本発明の第１の構成によれば、印字率が高くトナー消費量の多い場合のみでなく、印字率が低く且つ所定の大きさの集中画像を含むような画像を連続印刷する場合にも自動的に記録動作休止モードに移行するため、印字される画像が文字画像及びベタ画像のいずれの場合においても、現像装置へのトナー補給量或いは現像装置内のトナー搬送量をトナー消費量に追従させることができ、画像濃度の低下やざらつき等の発生を効果的に防止できる。

そして、印字率が所定値以上である場合又は画像中に含まれる集中画像の大きさが所定の大きさ以上である場合は、記録動作給紙モードへの移行は、直ぐには行われず、印字率に対応して予め設定された時間経過後に行われるので、記録動作全体の速度が急に低下してしまうのを抑えることができる。

特に、タッチダウン現像を行う現像装置を備えた画像形成装置は、例えば二成分ブラシ現像を行う現像装置を備えたものに比べ、画像濃度が薄くなる程度が少なく画質が優れているために、このような制御を行うことによって生じる不都合を抑えることができる。

また、本発明の第２の構成によれば、例えば印字率が高くなる程記録動作の休止間隔を長く設定されるので、これにより、印字率等が高くても十分な補給動作が行われるようになる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、集中画像の縦方向の長さが現像ローラ１回転分の画像長さ以上である場合、又は横方向の長さが回転搬送部における記録媒体１枚当たりのトナー搬送距離以上であるとき記録動作休止モードへの切り替えを行うことにより、現像ローラ上へのトナー供給量をトナー消費量に確実に追従させることができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、印字率が所定値以上である場合は現像装置へのトナー補給を継続しつつ記録動作を体止させ、印字率が所定値より小さく且つ集中画像の大きさが所定の大きさ以上の場合は現像装置へのトナー補給及び記録動作を休止させることにより、画像全体でのトナー消費量に応じたトナー補給が可能となる。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の画像形成装置の構成を示すブロック図である。従来例の図６と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置１００は、画像読取部３０、ＡＤ変換部３１、画像形成部３２、制御部３３、記憶部３４、操作パネル３５、シート収容部５１、定着部５３及び装置各部を駆動するモータ３６〜３９から構成されている。

画像読取部３０は、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される。画像読取部３０で読み取られた画像信号はＡＤ変換部３１においてデジタル信号に変換された後、後述する記憶部３４内の画像メモリ６０に送出される。

画像形成部３２は、感光体ドラム４１、帯電部４２、画像書込部４３、現像装置２１、トナーコンテナ４４、転写部４５を含み、ＡＤ変換部３１において変換されたデジタル信号に基づいて感光体ドラム４１上に静電潜像を形成し、現像装置２１によりトナー像に現像した後に転写部４５でシート上にトナー像を転写する。

記憶部３４は、画像メモリ６０、ＲＡＭ６１、及びＲ０Ｍ６２を備えており、画像メモリ６０は、画像読取部３０で読み取られ、ＡＤ変換部３１においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部３３に送出する。ＲＡＭ６１及びＲ０Ｍ６２は、制御部３３の処理プログラムや処理内容等を記憶する。また、ＲＡＭ６１には後述する連続印刷モードと記録動作休止モードとの切り替え制御に用いられる基準印字率及び集中画像の基準面積情報も記憶される。さらに、ＲＡＭ６１には、後述する紙間拡大制御が行われる際に、記録動作休止モードへの切り替えを遅らせるタイミングと印字率とを対応づけた表１に示すようなテーブルが記憶されている。またＲＡＭ６１には、紙間拡大制御が行われる際の休止時間の拡大時間と印字率とを対応づけた表２に示すようなテーブルが記憶されている。

表１において、記録動作休止モードに移行させるタイミングは、印字率を判断した時点から何枚目に給紙されるシートに対しての記録動作が終了してからかで示される。また、表１では、印刷速度優先モードが選択されている場合と、画質優先モードが選択された場合とに分けて対応付けがなされており、さらに各対応付けの中で、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色によるフルカラー画像形成装置において２０枚の連続印刷を行う場合、本実施形態のモノクロ画像形成装置１００において２５枚の連続印刷を行う場合、及びフルカラー画像形成装置において３２枚の連続印刷を行う場合を例として示されている。

表１に示すように、画像形成装置１００においてデフォルト設定で２５枚の連続印刷を行う場合において、例えば印字率が６０％未満である場合は、トナー消費量が少ないことから、印刷枚数が２５枚である限りにおいては記録動作休止モードへの移行は行われないが、印字率が６０％以上である場合は、印字率が高くなるほどトナー消費量が多いことから、早い給紙枚数の段階で記録動作休止モードに移行するよう設定されている。例えば印字率が６０％以上６５％未満である場合は、その印字率が判断された時点から１６枚目に給紙されるシートに対する記録動作が終了した後から、現実に記録動作休止モードに移行する。

表２には、記録動作休止モードに移行した場合に、実際に拡大される給紙間隔を示す。表２も、表１と同様に、印刷速度優先モードか画質優先モードかによって分かれて対応付けがなされており、それぞれにおいて、フルカラー印刷で連続２０枚、モノクロ印刷で連続２５枚、及びフルカラー印刷で３２枚の場合を例に、拡大時間が印字率と対応づけられている。例えば、印刷速度優先モードにおいて連続２５枚のモノクロ印刷を行う場合、印字率が６０％以上６５％未満である場合は、記録休止時間が５００ｍｓｅｃ拡大される。なお、紙間拡大制御が行われない場合の記録動作休止モードの給紙間隔は、デフォルト値として５ｓｅｃが設定されており、先の例では、５．５ｓｅｃの休止間隔に設定されることとなる。

表１及び表２において規定される、移行するタイミング及び拡大間隔の根拠としては、ここで画像形成装置においてトナー補給動作に伴うトナーコンテナからのトナー落下量が９ｇ／ｍｉｎ、すなわち０．１５０ｇ／ｓｅｃであり、この量が印字率２５％でのトナー消費量に相当することにある。また、印刷速度優先モードでのトナー消費量が、連続２０枚フルカラー印刷を行う場合はシート１枚あたり０．４５０ｇであり印字率７５．０％に相当するとともに、連続２５枚モノクロ印刷を行う場合はシート１枚あたり０．３６０ｇであり印字率６０．０％に相当し、連続３２枚フルカラー印刷を行う場合はシート１枚あたり０．２８１ｇであり印字率４６．８％に、それぞれ相当していることにもよる。

なお、表１において印刷枚数として示す数字は、そのまま同じ印字率が続くならば移行させることとなるタイミングを示すものであって、これに固定されてしまうものではなく、例えば、それ以降に判断される印字率が後で大幅に高くなるような場合は、その高い印字率に対応するタイミングも考慮され、実際に記録動作休止モードに移行するタイミングに反映されるよう制御される。表２の休止間隔についても同様であり、ある印字率での拡大された休止間隔に固定されることはなく、その後の印字率に対応する拡大時間も反映された制御が行われる。また、表１及び表２は、いずれもＡ４サイズのシートの連続印刷を行う場合についてのものであるが、例えばＡ３サイズのシートの連続印刷を行う場合については、表１中の数字は半分に、表２中の数字は２倍にそれぞれ変更される。

操作パネル３５は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されており、ユーザが印刷条件等の設定を行う他、画像形成装置１００がファクシミリ機能を有する場合は記憶部３４にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。

メインモータ３６は、制御部３３からの制御信号に応じて感光体ドラム４１、転写部４５、定着部５３を駆動する。トナー攪拌モータ３７は、制御部３３からの制御信号に応じて現像装置２１内の攪拌スクリュー７、８（図７参照）を駆動する。トナー補給モータ３８は、制御部３３からの制御信号に応じてトナーコンテナ４４内の補給スクリューを駆動する。給紙モータ３９は、制御部３３からの制御信号に応じてシート収容部５１内の給紙ローラを駆動する。なお、トナー攪拌モータ３７、トナー補給モータ３８、及び給紙モータ３９に代えて、メインモータ３６からギヤ及びクラッチを用いて駆動力を伝達するようにしても良い。

制御部３３は、設定されたプログラムに従って画像読取部３０、画像形成部３２、シート収容部５１、定着部５３やそれらを駆動するモータ３６〜３９を全般的に制御するとともに、画像読取部３０で読み取られた画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。画像書込部４３は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム４１上に潜像を形成する。

さらに、制御部３３はＡＤ変換部３１においてデジタル変換された画像信号の印字情報に基づいて、連続印刷モードと記録動作休止モードとの切り替えを行う機能、記録動作休止モードにおいて、シート１枚分毎に所定時間記録動作を休止させる機能を有している。記録動作休止モードでは、メインモータ３６の駆動を所定時間停止するか、或いはメインモータ３６の駆動は停止させずに、画像書込部４３による潜像の書き込み及び現像装置２１による現像を停止して画像形成動作を休止させ、現像装置２１内のトナー不足を短時間で回復させる。

本発明においては、画像形成を連続して行う際に、形成される画像の印字率情報のみでなく、画像中の集中画像の面積情報も加味して連続印刷モードと記録動作休止モードとの切り替えを行うことを特徴としている。これにより、印字率が低く且つ所定の大きさの集中画像を含むような画像を連続印刷する場合には自動的に記録動作休止モードに移行するため、集中画像での画像濃度の低下やざらつき等の発生を効果的に防止することができる。

そして、連続印刷モードから記録動作休止モードへの切り替えは、形成される画像の印字率が所定値以上である場合、又は画像中に含まれる集中画像の大きさが所定の大きさ以上である場合は、直ぐには行われず、印字率に対応して予め設定された時間経過後に行われる。具体的には、制御部３３は、記憶部３４に記憶された、表１及び表２に示すようなテーブルを参照して、その時点での印字率と対応する時間だけ遅らせるよう、記録動作休止モードに切り替える。また、この場合の休止間隔は、印字率が高くなる程長くなるよう設定され、制御部３３は、この設定に基づいて紙間拡大制御を行う。

この制御に用いられる集中画像の面積情報としては、集中画像の縦方向（ドラム回転方向）及び横方向（ドラム幅方向）の長さが用いられる。即ち、形成される画像中に縦方向又は横方向のいずれかの長さが所定の闘値を超えた集中画像が存在する場合に、所定の大きさ以上の集中画像が存在すると判断される。

次に、集中画像の縦方向及び横方向の闘値を算出する方法について説明する。図２は、本発明の画像形成装置に用いられる現像装置の概略平面図である。従来例の図７と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、カバー６は記載を省略している。本発明においては、トナー量又はトナー濃度を検知するＴセンサ１３を、第１攪拌スクリュー７に対面する第１貯留室１５の側面に設けている。

集中画像が現像ローラ１１の１回転分で形成される長さ以上連続する場合は、現像ローラ１１上へのトナー供給量がトナー消費量に追いつかないと、２回転目で画像濃度の低下や画像のざらつきが発生し易くなる。そこで、集中画像の縦方向の闘値として、現像ローラ１１の１回転分で形成される画像長さを用いることが好ましい。この縦方向の闘値は、現像ローラ１１の直径及び感光体ドラム４１（図６参照）に対する現像ローラ１１の周速比（以下、Ｓ／Ｄ比という）に基づいて決定される。

例えば現像ローラ１１の直径がφ（ｍｍ）、Ｓ／Ｄ比がｘである場合、現像ローラ１１の円周は円周率をπとしてφ・π（ｍｍ）で表される。また、現像ローラ１１の外周面が１ｍｍ移動する間に感光体ドラム４１の外周面は１／ｘｍｍ移動するため、現像ローラ１１の１回転分で感光体ドラム４１上に形成される画像長さをＷｌとすると、Ｗｌ＝φ・π／ｘ（ｍｍ）となる。

一方、集中画像の横方向の長さが、シート１枚当たりのトナー搬送距離以上連続する場合は、現像ローラ１１上へのトナー供給量がトナー消費量に追いつかないと、トナー移動距離を超える部分で画像濃度の低下や画像のざらつきが発生し易くなる。そこで、集中画像の横方向の闘値として、シート１枚当たりのトナー搬送距離を用いることが好ましい。この横方向の闘値は、現像装置２１内のトナー搬送速度に基づいて決定される。

例えば図２に示したトナー補給位置ｓからＴセンサ１３までの距離をｄ（ｍｍ）とし、トナー補給からＴセンサ１３のセンサ電圧が上昇するまでの時間をｔ（ｓｅｃ）とすると、トナー搬送速度５１は、ｄ及びｔを用いてｓ１＝ｄ／ｔ（ｍｍ／ｓｅｃ）と表される。また、毎分ｙ枚の印刷を行う画像形成装置の場合、画像印字速度ｓ２はｙ／６０（枚／ｓｅｃ）であるから、シート１枚当たりのトナー搬送距離をＷ２とすると、Ｗ２＝ｓ１／ｓ２＝６０ｄ／ｔ・ｙ（ｍｍ／枚）となる。即ち、シート１枚当たりのトナー搬送距離Ｗ２は、画像印字速度ｓ２に反比例する。

ここで、画像印字速度ｓ２は、使用される用紙の搬送方向のサイズにより変化する。例えばＡ４縦サイズ（２９７ｍｍ）で毎分ｙ枚の印刷を行う装置を用いてＢ５縦サイズ（２５７ｍｍ）の印刷を行う場合、毎分ｙ＋α枚の印刷が可能であるとすると、このときの画像印字速度ｓ２は、（ｙ＋α）／６０（枚／ｓｅｃ）となる。これにより、シート１枚当たりのトナー搬送距離Ｗ２は、ｓ１／ｓ２＝６０ｄ／ｔ・（ｙ＋α）（ｍｍ／枚）となり、Ａ４縦サイズを印刷する場合のｙ／ｙ＋αとなる。従って、使用される用紙の搬送方向のサイズが小さくなるほど集中画像の横方向の闘値を小さく設定する必要がある。

また、制御部３３は、連続印刷が選択され場合に、印刷速度を優先させる印刷速度優先モードと、画質を優先させる画質優先モードとを選択可能であり、ここでは、印刷速度優先モードがデフォルト設定されている。

次に、本発明の画像形成装置を用いて連続印刷を行う場合のトナー濃度制御動作について説明する。図３は、本発明の画像形成装置の画像形成モード設定動作を示すフローチャートである。図１を参照しながら、図３のステップに従い連続印刷モードと記録動作休止モードとの切り替え手順について説明する。先ず、ユーザにより画像形成が開始されると、画像読取部３０により原稿画像の読み取りを行い画像信号に変換する（ステップＳ１）。この画像信号はＡＤ変換部３１においてデジタル信号に変換された後（ステップＳ２）、画像メモリ６０に出力される。

次に、ユーザにより連続印刷が設定されているか否かが判断され（ステップＳ３）、連続印刷が設定されている場合は、画像メモリ６０内のデジタル信号が制御部３３に読み出され、制御部３３はデジタル信号に基づいて印字率Ｐ及び集中画像の面積情報Ｑを算出する（ステップＳ４）。

次に、算出された印字率Ｐが予め設定された基準印字率Ｐｘ以上であるか否かが判断される（ステップＳ５）。印字率Ｐが基準印字率Ｐｘ以上である場合は画像全体でのトナー消費量が多くなるため、シート１枚分の記録動作毎に所定時間画像形成を停止する記録動作休止モードが印字率Ｐの大きさに応じた時間経過後に設定される（ステップＳ６）。

ステップＳ５において印字率Ｐが基準印字率Ｐｘよりも小さい場合は、ステップＳ４で算出された集中画像の面積情報Ｑが予め設定された基準面積情報Ｑｘ以上であるか否かが判断される（ステップＳ７）。具体的には、集中画像の縦方向及び横方向の長さのうち少なくとも一方が、前述した方法により決定される縦方向及び横方向の闘値以上であるか否かを判断する。

面積情報Ｑが基準面積情報Ｑｘ以上である場合は、画像中に所定以上の大きさの集中画像が存在し、部分的にトナー消費量が多くなるため、印字率Ｐが基準印字率Ｐｘ以上である場合と同様に印字率Ｐの大きさに応じた時間経過後に記録動作休止モードが設定される（ステップＳ６）。

一方、ステップＳ７において面積情報Ｑが基準面積情報Ｑｘよりも小さい場合は、画像形成動作を連続して行う連続印刷モードが設定される（ステップＳ８）。その後、それぞれのモードで画像形成が開始され、画像形成モード設定動作が終了する。

なお、ステップＳ３で連続印刷が設定されていない場合は記録動作休止モード或いは連続印刷モードを設定する必要がないため、印字率Ｐ及び集中画像の面積情報Ｑの算出は行わず、印字データに基づいて通常の画像形成が行われる。

図４は、画像形成モード設定動作の他の例を示すフローチャートである。原稿画像の読み取りから印字率Ｐ及び集中画像の面積情報Ｑを算出するまで（ステップＳ１〜Ｓ４）は図３と同様であるため説明を省略する。この例においては、ステップＳ５で印字率Ｐが基準印字率Ｐｘ以上である場合と、ステッブＳ７で集中画像の面積情報Ｑが基準面積情報Ｑｘ以上である場合とで、記録動作休止モード設定時における動作が異なるように制御を分けている。

印字率が大きい場合は画像全体としてのトナー消費量は多くなるが、印字率が小さく、且つ集中画像が存在する場合は画像全体でのトナー消費量は通常と変わらない。そのため図４のように、ステップＳ５において印字率Ｐが基準印字率Ｐｘ以上であると判断され、印字率Ｐの大きさに応じた時間時間経過後に記録動作休止モードが設定された場合（ステップＳ６１）にはトナー補給を継続しつつ記録動作の休止を行い（ステップＳ６２）、ステップＳ７において集中画像の面積情報Ｑが基準面積情報Ｑｘ以上であると判断され、印字率Ｐの大きさに応じた時間経過後に記録動作休止モードが設定された場合（ステップＳ６３）にはトナー補給及び記録動作の両方を休止する（ステップＳ６４）制御とすることがより好ましい。

その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、記録媒体の大きさやシート１枚当たりのトナー消費量に応じて記録動作を休止する時間を変更可能としても良く、記録動作の休止に代えて、画像形成開始時間を所定時間遅らせるようにしても良い。

また、ここでは画像読取部３０で読み取られ、ＡＤ変換部３１でデジタル変換された書き込み用の画像信号に基づいて印字率Ｐ及び集中画像の面積情報Ｑを算出し、モード設定を行うこととしたが、印字率Ｐ及び集中画像の面積情報Ｑを算出するために原稿をプレスキャンする構成としても良い。また、画像読取部を持たないプリンタの場合は、ＰＣ等の外部入力手段から送信された画像データに基づいて印字率Ｐ及び集中画像の面積情報Ｑを算出することができる。

本発明の画像形成装置を用いて連続印刷を行った場合の画像不良の抑制効果について調査した。本実施例では画像形成速度が１５２ｍｍ／ｓｅｃ、現像ローラ１１の直径が１６ｍｍ、回転速度が２２８ｍｍ／ｓｅｃ、磁気ローラの直径が２０ｍｍ、Ｓ／Ｄ比が１．５、磁気ローラと現像ローラの速度比が１．５，現像装置２１内のトナー横撹拌循環速度（横搬送速度）が５０ｍｍ／枚である画像形成装置を試験機として用い、印字率が４０％以上の場合、或いは縦方向が３３．５ｍｍ以上又は横方向が３５ｍｍ以上の集中画像を含むときに、印字率に応じて決められた時間経過後に記録動作休止モードに移行する場合（本発明）と、直ちに記録動作休止モードに移行する場合（比較例１）について、さらに、印字率が４０％以上の時のみ記録動作休止モードを設定する場合（比較例２）について、種々の大きさ及び個数の集中画像を含むサンプル画像を各１０枚連続して印刷し、画像不良の発生の有無を調査した。また、
なお、集中画像の縦方向の闘値３３．５ｍｍは、現像ローラ１１の直径及びＳ／Ｄ比から１６×３．１４／１．５≒３３．５ｍｍにより算出し、横方向の闘値３５ｍｍは、シート１枚当たりの現像剤の搬送距離３０ｍｍより、搬送速度のばらつきを考慮して設定した。画像不良の発生は、印刷された画像の濃度をマクベス（株）製の反射濃度計（ＲＤ９１８）を用いて測定し、ＩＤ（イメージデンシティ）が１．２以下の場合または目視により画像ぱさつきが認められれば画像濃度不良と判断した。試験結果を図５に示す。図５において、例えば３０ｍｍ画像×１０個とは、縦横３０ｍｍ角の正方形の集中画像（べタ画像）１０個を、それぞれ縦、横方向に重ならないようにランダムに配置したサンプル画像を表しており、そのときの印字率は１４％である。なお、紙間拡大制御を行う際の印字率と拡大制御開始枚数との対応付けは、図８に示す表に基づく。

図５から明らかなように、本発明によれば、印字率及び集中画像の画像情報を用いてモード設定制御を行う比較例１と比べても、印字率や集中画像の大きさ、個数に関わらず、画像濃度不良は発生しない点で遜色ない結果が得られた。したがって、印字率が所定値以上になるのと同時に記録動作休止モードに移行して印刷速度を落とすような制御を行わなくても、画像品質が維持できる。なお、印字率のみを用いてモード設定制御を行う比較例２では、印字率が高い場合、或いは印字率が低く、集中画像の縦方向及び横方向の長さが闘値より小さい場合には画像濃度不良は発生しなかったが、印字率が低く、且っ集中画像の縦方向又は横方向の長さが闘値以上である場合には画像濃度不良の発生が認められた。

は、本発明の画像形成装置の構成を示すブロック図である。 は、本発明の画像形成装置に用いられる現像装置の概略平面図である。 は、本発明の画像形成装置における記録動作休止モード設定手順を示すフローチャートである。 は、記録動作休止モード設定手順の他の例を示すフローチャートである。 は、本発明の画像形成装置を用いて連続印刷を行った場合の画像不良の抑制効果を示す表である。 は、従来の画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 は、従来の現像装置の概略図である。 は、図５の紙間拡大開始制御を行う際の開始枚数を示す表である。

符号の説明

５ ケーシング（筐体）
７ 第１攪拌スクリュー（回転搬送部）
８ 第２攪拌スクリュー（回転搬送部）
１１ 現像ローラ
１２ 規制ブレード
１３ Ｔセンサ（検知手段）
１３ａ 検知面
２１ 現像装置
３０ 画像読取部
３１ ＡＤ変換部
３２ 画像形成部
３３ 制御部（制御手段）
４１ 感光体ドラム（像担持体）
４４ トナーコンテナ
１００ 画像形成装置
ｓ トナー補給位置

Claims (5)

1. 現像ローラと、前記現像ローラにトナーを供給するための磁気ローラと、装置内部の現像剤を前記現像ローラの軸方向に撹拌搬送して前記磁気ローラに供給する回転搬送部とを有し、前記現像ローラにより像担持体上にトナーを付着させて静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置を含み、前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に記録する画像形成部と、
   前記画像形成部の記録動作を制御し、連続印刷モードと、記録媒体１枚分の記録動作終了毎に予め設定された時間だけ記録動作を休止させる記録動作休止モードとの切り替えを行う制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記連続印刷モードが設定されている場合において、形成される画像の印字率が所定値以上であるとき又は画像中に含まれる集中画像の大きさが所定の大きさ以上であるときは、印字率に対応して予め設定された時間経過後に前記連続印刷モードから前記記録動作休止モードへの切り替えを行い、形成される画像の印字率が所定値よりも小さく且つ画像中に含まれる集中画像の大きさが所定の大きさよりも小さい場合は、前記連続印刷モードを設定する画像形成装置。
2. 前記制御手段は、印字率に対応して予め設定された時間経過後に前記連続印刷モードから前記記録動作休止モードへの切り替えを行う場合において、形成される画像の印字率の大きさに応じた時間だけ拡大して記録動作を休止させる、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記像担持体の回転方向に沿う前記集中画像の長さが前記現像ローラの周長以上である場合、又は前記像担持体の幅方向に沿う前記集中画像の長さが前記回転搬送部による記録媒体１枚当たりのトナー搬送距離以上である場合、前記連続印刷モードから前記記録動作休止モードへの切り替えを行う、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記画像形成装置内に配置されたトナー収納容器からの前記現像装置へのトナー補給動作をさらに制御可能であり、また、印字率に対応して予め設定された時間経過後に前記連続印刷モードから前記記録動作休止モードへの切り替えを行う場合において、印字率が所定値以上であるときは、前記現像装置へのトナー補給を継続しつつ記録動作を休止させ、印字率が所定値よりも小さく且つ集中画像の大きさが所定の大きさ以上であるときは、印字率に対応して予め設定された時間経過後に前記現像装置へのトナー補給動作及び記録動作を休止させる、請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 現像ローラと、前記現像ローラにトナーを供給するための磁気ローラと、装置内部の現像剤を前記現像ローラの軸方向に撹拌搬送して前記磁気ローラに供給する回転搬送部とを有し、前記現像ローラにより像担持体上にトナーを付着させて静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置を含み、前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に記録する画像形成部と、
   前記画像形成部の記録動作を制御し、連続印刷モードと、記録媒体１枚分の記録動作終了毎に予め設定された時間だけ記録動作を休止させる記録動作休止モードとの切り替えを行う制御手段と、を備えた画像形成装置において行われる制御方法であって、
   前記連続印刷モードが設定されている場合において、形成される画像の印字率が所定値以上であるとき又は画像中に含まれる集中画像の大きさが所定の大きさ以上であるときは、印字率に対応して予め設定された時間経過後に前記連続印刷モードから前記記録動作休止モードへの切り替えを行い、形成される画像の印字率が所定値よりも小さく且つ画像中に含まれる集中画像の大きさが所定の大きさよりも小さい場合は、前記連続印刷モードを設定するステップと、
   を含む、画像形成装置の制御方法。

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