JP2011075910A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤の劣化を防止し、画質の低下を抑制することを可能とする現像装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体ドラム３７に形成された静電潜像を、トナーを用いて現像する現像装置７１と、単位時間当たりの前記トナーの消費量を算出する現像剤消費量算出部１１１と、現像剤消費量算出部１１１算出された前記単位時間当たりの現像剤の消費量Ｍが閾値以下の場合、通常モードでの動作から、当該通常モードよりも現像剤の劣化を低減させる低出力量モードでの動作に切り替えるコントローラ１００と、を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、現像装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、及びこれらの複合機等の画像形成装置に関する。

複写機やプリンタなどの画像形成装置は、一般に、通常の動作モードに加え、長時間使用されていない場合などに機器の消費電力を抑える節約モードを備えている。近年、省エネ化や環境問題への関心の高まりに伴って、画像形成装置が節約モードで使用される時間が長くなり、また節約モードに切り替えられる頻度も高くなっている。

この場合、比較的短時間で通常モードから節約モードに切り替えられるため、消費電力を抑えることができる。しかしながら、節約モードから通常モードに復帰する際には、定着部を所定のプレヒート温度に昇温させ、現像剤に含まれるトナーを帯電させるために現像剤を攪拌する復帰動作も頻繁に行われることとなる。このように、節約モードからの復帰動作が頻繁に行われると、現像剤が攪拌される度に現像剤の劣化が進行し、現像剤の帯電状態が不安定になるため、現像剤の濃度の低下や、画像カブリ等により、画質が劣化するといった問題があった。特に、画像上の印字率（画像形成可能な面積（用紙面積）に対する印字される面積の割合をいう。以下同じ。）が低い場合に、現像剤担持体（現像ローラ）から静電潜像担持体（感光体ドラム）に飛翔して現像に用いられるトナーが少ないために現像装置内のトナー粒子の入れ替わりが少なく、現像剤が劣化し易い。高速機においては、現像剤の攪拌が高速で頻繁に行われるため、上記の問題がより顕著となる。また、用紙の消費量を削減するため、用紙に印字出力せずに、画像データとして取り込む傾向がある。この場合、実際に出力される用紙の枚数は少なくなるにも関わらず、上記の復帰動作が頻繁に行われることとなるため、現像剤の劣化に起因した画質の低下に対する対策が強く求められている。

上記の問題に対し、特許文献１は、現像剤の劣化状態を監視し、劣化した現像剤を像担持体に強制的に排出する構成を提案している。

特開２００８−１３９４００号公報

上記の特許文献１の方法では、劣化した現像剤は強制的に排出されるため、現像剤の劣化に起因する画質の低下を防ぐことはできる。しかしながら、上記の従来の方法は、現像剤が劣化することを前提として劣化した現像剤を廃棄するものであり、現像剤の劣化そのものを防ぐものではない。また、無駄に現像剤を消費し回収することとなるため、省エネ化や環境問題への有効な対策となるものではない。

本発明は、上記の従来の問題に鑑みなされたものであり、現像剤の劣化を防止し、画質の低下を抑制することを可能とする現像装置を備えた画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の一局面に係る画像表示装置は、像担持体に形成された静電潜像を、現像剤を用いて現像する現像装置と、前記現像装置における単位時間当たりの前記現像剤の消費量を算出する現像剤消費量算出手段と、前記現像剤消費量算出手段により算出された前記単位時間当たりの現像剤の消費量が閾値以下の場合、通常モードでの動作から、当該通常モードよりも現像剤の劣化を低減させる低出力量モードでの動作に切り替える制御手段と、を備えている。

上記の構成によれば、単位時間当たりの現像剤の消費量が閾値以下の場合に、印字出力枚数の比較的少ないユーザーであると判断できるので、通常モードでの動作から、当該通常モードよりも現像剤の劣化を低減させる低出力量モードでの動作に切り替えるように制御している。このため、単位時間当たりの現像剤の消費量が少なく、現像剤が劣化し易い状態にある場合に、通常モードよりも現像剤の劣化を低減させる低出力量モードで動作させることができる。この結果、現像剤の劣化を防止し、画質の低下を抑制することを可能とする現像装置を備えた画像形成装置を実現することができる。

上記の画像形成装置において、前記現像剤消費量算出手段は、所定時間における前記現像剤の累積消費量を算出する累積消費量算出手段と、前記所定時間における前記現像装置の累積現像駆動時間を算出する累積駆動時間算出手段と、を含み、前記累積消費量算出手段で算出された前記所定時間における前記現像剤の累積消費量と、前記累積駆動時間算出手段で算出された前記所定時間における累積現像駆動時間とから、前記単位時間当たりの現像剤の消費量を算出することが好ましい。

上記の構成によれば、前記累積消費量算出手段で算出された前記所定時間における前記現像剤の累積消費量と、前記累積駆動時間算出手段で算出された前記所定時間における累積現像駆動時間とから、前記単位時間当たりの現像剤の消費量を算出している。このため、単位時間当たりの現像剤の消費量として、現像駆動時間に対する現像剤の消費量を、正確に検出することができる。これにより、単位時間当たりの現像剤の消費量が少なく、現像剤が劣化し易い状態にある場合を正確に検出することができる。

また、前記現像装置に現像剤を補給するための現像剤補給モータをさらに含み、前記累積消費量算出手段は、前記現像剤補給モータの回転回数又は、当該現像剤補給モータの回転速度及び回転時間に基づいて、前記現像剤の累積消費量を算出することが好ましい。

上記の構成によれば、前記累積消費量算出手段は、前記現像剤補給モータの回転回数又は、当該現像剤補給モータの回転速度及び回転時間に基づいて、前記現像剤の累積消費量を算出している。このため、単位時間当たりの現像剤の消費量として、現像駆動時間に対する現像剤の消費量を、正確に検出することができる。これにより、単位時間当たりの現像剤の消費量が少なく、現像剤が劣化し易い状態にある場合を正確に検出することができる。

また、前記現像剤消費量算出手段は、前記所定時間に出力された総用紙枚数をカウントする用紙カウンタと、前記所定時間に印字された総ドット数をカウントするドット数カウンタと、前記用紙カウンタでカウントされた総用紙枚数と、前記ドット数カウンタでカウントされた総ドット数とから、平均印字率を算出する印字率算出手段とを含み、前記印字率算出手段で算出された平均印字率に基づいて、単位時間当たりの前記現像剤の消費量を算出することが好ましい。

上記の構成によれば、前記用紙カウンタ及びドット数カウンタでそれぞれカウントされた、所定時間における総出力用紙枚数と総印字ドット数とから、平均印字率を算出する印字率算出手段とを含み、当該印字率算出手段で算出された平均印字率に基づいて、単位時間当たりの前記現像剤の消費量を算出している。これにより、単位時間当たりの現像剤の消費量を、正確に検出することができる。このため、単位時間当たりの現像剤の消費量が少なく、現像剤が劣化し易い状態にある場合を正確に検出することができる。

上記の画像形成装置において、前記制御手段は、前記通常モードから前記低出力量モードに切り替えたときは、電源を起動した後又は節約モードから復帰した後の現像エージング時間が、前記通常モードにおける現像エージング時間よりも短くなるように制御することが好ましい。

上記の構成によれば、単位時間当たりの現像剤の消費量が少なく、現像剤が劣化し易い状態が検知されて前記低出力量モードに切り替えられたときは、電源を起動した後又は節約モード（スリープ状態など）から復帰した後の現像エージング時間が、前記通常モードよりも短くなるように制御している。このように、現像剤が劣化し易い状態での現像エージング時間を短くすることで、現像剤の攪拌による劣化を抑制することができる。

上記の構成において、前記制御手段は、前記像担持体の帯電条件、前記現像装置に印加する現像バイアス条件及び前記像担持体の露光条件の少なくとも一つの条件を前記通常モードとは異なる条件に設定して前記低出力量モードにおける現像エージング時間を通常モードよりも短くしたことによる現像剤の帯電量の減少を補償することが好ましい。

上記の構成によれば、単位時間当たりの現像剤の消費量が少なく、現像剤が劣化し易い低出力量モードに切り替えられたときは、現像エージング時間を通常モードよりも短くしたことによる現像剤の帯電量の減少を補償するように、前記像担持体の帯電条件、前記現像装置に印加する現像バイアス条件及び前記像担持体の露光条件の少なくとも一つの条件が変更される。これにより、現像剤の劣化を防止しつつ、現像剤の帯電量の減少を補償して高画質の画像を形成することができる。

上記の画像形成装置において、前記像担持体の表面温度を所定温度に加熱維持するための加熱手段と、装置内の温度を検出するセンサと、装置内の湿度を検出する湿度センサと、をさらに含み、前記制御手段は、前記通常モードから前記低出力量モードに切り替えたときは、前記通常モードよりも前記温度センサにて検出される温度が低い条件又は前記湿度センサにて検出される湿度が高い条件で前記加熱手段を動作させることが好ましい。

上記の構成によれば、単位時間当たりの現像剤の消費量が少なく、現像剤が劣化し易い状態が検知されて前記低出力量モードに切り替えられたときは、前記通常モードよりも前記温度センサにて検出される温度が低い条件又は前記湿度センサにて検出される湿度が高い条件で前記加熱手段を動作させるように制御する。これにより、低出力量モードでは通常モードよりも加熱手段が動作する機会を減少させることができる。なお、加熱手段は、像担持体の表面電位を安定させる機能を有するが、印字出力枚数が少ない使い方では像担持体の表面電位変動も少ないので、低出力量モードにおいては加熱手段が動作する機会を通常モードよりも減少させることが可能である。よって、前記加熱手段の熱の影響による現像剤の劣化を抑制することができる。

上記の画像形成装置において、前記像担持体の表面温度を所定温度に加熱維持するための加熱手段と、装置内の温度を検出する温度センサと、をさらに含み、前記制御手段は、前記通常モードにおいては、前記加熱手段の動作中であり且つ印字動作が行われていない待機中に、前記現像装置を印字動作中よりも低速で動作させる一方、前記低出力量モードにおいては、前記加熱手段の動作中であり且つ印字動作が行われていない待機中であり且つ前記温度センサにより検出される温度が所定温度以下の場合にのみ、前記現像装置を印字動作中よりも低速で動作させることが好ましい。

上記の構成によれば、通常モードにおいては、印字動作が行われていない待機中において加熱手段の動作に連動して現像装置を印字動作中よりも低速で動作させる。これは、像担持体が加熱手段で加熱されたことにより、現像装置の像担持体側が集中的に熱せられて膨張して変形することを回避するためであるが、この現像装置の低速での動作によっても攪拌による現像剤の劣化は生じる。そこで、低出力量モードに切り替えられた場合には、印字動作が行われていない待機中において加熱手段が動作中であっても、温度センサにより検出される温度が所定温度以下という温度条件を満たさない限りは、現像装置の低速での動作を行わないように制御している。ここで、現像装置の像担持体側が熱せられて変形する問題は、現像装置の像担持体側部位とそれ以外の部位との温度差が大きき場合に発生する問題であるので、上記の温度条件に基づいて現像装置の低速での動作の要否を制御しても当該問題を生じることはない。このように、低出力量モードで上記の温度条件を導入することにより、通常モードよりも現像装置の低速での動作の機会が減少し、現像剤の攪拌による劣化を抑制することができる。

本発明の画像形成装置は、単位時間当たりの現像剤の消費量が少なく、現像剤が劣化し易い状態にある場合に、通常モードよりも現像剤の劣化を低減させる低出力量モードで動作させることができる。これにより、現像剤の劣化を防止し、画質の低下を抑制することを可能とする現像装置を備えた画像形成装置を実現することができる。

本発明の一実施の形態に係る現像装置を備える複合機の全体構成を示した概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る現像低速駆動を説明する説明図である。 本発明の一実施の形態に係るコントローラの機能ブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る制御工程を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態に係る各省電力モードでの現像エージングを示すタイムチャートである。 本発明の一実施の形態に係る効果を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態に係る現像装置を備えた画像形成装置について、図面を参照し以下に詳細に説明する。

まず、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例である複合機について説明する。図１は、現像装置７１を備える複合機１の全体構成を示した概略断面図である。

この複合機１は、箱型の機器本体１ａを有している。この機器本体１ａ内には、用紙Ｐを給紙する給紙部２、給紙部２から給紙された用紙Ｐを搬送しながら当該用紙Ｐに画像データ等に基づくトナー像を転写する画像形成部３、画像形成部３で用紙Ｐ上に転写された未定着トナー像を用紙Ｐに定着する定着処理を施す定着部４が設けられている。さらに、前記機器本体１ａの上面には、前記定着部４で定着処理の施された用紙Ｐが排紙される排紙部５が設けられている。

給紙部２は、給紙カセット２１、ピックアップローラ２２、給紙ローラ２３，２４，２５、及びレジストローラ２６を備えている。給紙カセット２１は、機器本体１ａから挿脱可能に設けられ、各サイズの用紙Ｐを貯留する。ピックアップローラ２２は、給紙カセット２１の図１に示す左上方位置に設けられ、給紙カセット２１に貯留されている用紙Ｐを１枚ずつ取り出す。給紙ローラ２３，２４，２５は、ピックアップローラ２２によって取り出された用紙Ｐを用紙搬送路に送り出す。レジストローラ２６は、給紙ローラ２３，２４，２５によって用紙搬送路に送り出された用紙Ｐを一時待機させた後、所定のタイミングで画像形成部３に供給する。

また、給紙部２は、機器本体１ａの図１に示す左側面に取り付けられる不図示の手差しトレイとピックアップローラ２７とをさらに備えている。ピックアップローラ２７は、手差しトレイに載置された用紙Ｐを取り出す。ピックアップローラ２７によって取り出された用紙Ｐは、給紙ローラ２３，２５によって用紙搬送路に送り出され、レジストローラ２６によって、所定のタイミングで画像形成部３に供給される。

前記画像形成部３は、画像形成ユニット７と、画像形成ユニット７によってその表面（接触面）にコンピュータ等から電送された画像データに基づくトナー像が１次転写される中間転写ベルト３１と、この中間転写ベルト３１上のトナー像を給紙カセット２１から送り込まれた用紙Ｐに２次転写させるための２次転写ローラ３２とを備えている。

前記画像形成ユニット７は、上流側（図１では右側）から下流側に向けて順次配設されたブラック用ユニット７Ｋと、イエロー用ユニット７Ｙと、シアン用ユニット７Ｃと、マゼンタ用ユニット７Ｍとを備えている。各ユニット７Ｋ，７Ｙ，７Ｃ及び７Ｍは、それぞれの中央位置に感光体ドラム３７（像担持体）を備えている。感光体ドラム３７は、図１中、矢印に示す方向が矢符（時計回り）方向に回転可能に配置されている。そして、各感光体ドラム３７の周囲には、帯電器３９、露光装置３８、現像装置７１、不図示のクリーニング装置及び除電器等が、回転方向上流側から順に各々配置されている。

感光体ドラム３７は、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）から成る感光層が積層されたものであり、帯電器３９により、表面を帯電させるようになっている。帯電器３９としては、例えば、非接触型放電方式のコロトロン型およびスコロトロン型の帯電器、接触方式の帯電ローラおよび帯電ブラシ等が挙げられる。露光装置３８は、いわゆるレーザ走査ユニットであり、帯電器３９によって均一に帯電された感光体ドラム３７の周面に、画像読取装置等から入力された画像データに基づくレーザ光を照射し、感光体ドラム３７上に画像データに基づく静電潜像を形成する。現像装置７１は、静電潜像が形成された感光体ドラム３７の周面にトナーを供給することで、画像データに基づくトナー像を形成させる。そして、このトナー像が中間転写ベルト３１に１次転写される。クリーニング装置は、中間転写ベルト３１へのトナー像の１次転写が終了した後、感光体ドラム３７の周面に残留しているトナーを清掃する。除電器は、１次転写が終了した後、感光体ドラム３７の周面を除電する。クリーニング装置及び除電器によって清浄化処理された感光体ドラム３７の周面は、新たな帯電処理のために帯電器へ向かい、新たな１次転写が行われる。

中間転写ベルト３１は、無端状のベルト状回転体であって、表面（接触面）側が各感光体ドラム３７の周面にそれぞれ当接するように駆動ローラ３３、従動ローラ３４、バックアップローラ３５、及び一次転写ローラ３６等の複数のローラに架け渡されている。また、中間転写ベルト３１は、各感光体ドラム３７と対向配置された一次転写ローラ３６によって感光体ドラム３７に押圧された状態で、前記複数のローラによって無端回転するように構成されている。駆動ローラ３３は、ステッピングモータ等の駆動源によって回転駆動し、中間転写ベルト３１を無端回転させるための駆動力を与える。従動ローラ３４、バックアップローラ３５、及び一次転写ローラ３６は、回転自在に設けられ、駆動ローラ３３による中間転写ベルト３１の無端回転に伴って従動回転する。これらのローラ３４，３５，３６は、駆動ローラ３３の主動回転に応じて中間転写ベルト３１を介して従動回転するとともに、中間転写ベルト３１を支持する。

１次転写ローラ３６は、１次転写バイアス（トナーの帯電極性とは逆極性）を中間転写ベルト３１に印加する。これにより、各感光体ドラム３７上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム３７と１次転写ローラ３６との間で、駆動ローラ３３の駆動により矢符（反時計回り）方向に周回する中間転写ベルト３１に重ね塗り状態で順次転写（１次転写）される。

２次転写ローラ３２は、トナー像と逆極性の２次転写バイアスを用紙Ｐに印加する。これにより、中間転写ベルト３１上に１次転写されたトナー像は、２次転写ローラ３２とバックアップローラ３５との間で用紙Ｐに転写され、用紙Ｐにカラーの転写画像（未定着トナー像）が転写される。

前記定着部４は、画像形成部３で用紙Ｐに転写された転写画像に定着処理を施すものであり、通電発熱体により加熱される加熱ローラ４１と、この加熱ローラ４１に対向配置され、周面が加熱ローラ４１の周面に押圧当接される加圧ローラ４２とを備えている。

そして、前記画像形成部３で２次転写ローラ３２により用紙Ｐに転写された転写画像は、当該用紙Ｐが加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する際の加熱による定着処理で用紙Ｐに定着される。そして、定着処理の施された用紙Ｐは、排紙部５へ排紙されるようになっている。また、本実施の形態の複合機１では、定着部４と排紙部５との間に適所に搬送ローラ６が配設されている。

排紙部５は、複合機１の機器本体１ａの頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Ｐを受ける排紙トレイ５１が形成されている。

次に、本実施の形態に係る現像装置７１の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る現像装置７１の構成を示す概略断面図であり、図１に示した複合機１に備えられた現像装置７１の周辺部を拡大して示したものである。

現像装置７１は、現像ローラ７２、磁気ローラ７３、パドルミキサ７４、攪拌ミキサ７５、穂切りブレード７６、仕切板７７、及び現像バイアス電圧印加手段９０を備える。感光体ドラム３７と現像ローラ７２とは、それぞれドラムモータＭ１と現像モータＭ２とにより、独立して駆動できるように構成されている。

現像ローラ７２は、表面にトナーを担持して搬送することにより、感光体ドラム３７の表面に予め形成された静電潜像をトナー像として顕像化（現像）する。また、現像ローラ７２は、磁気ローラ７３と対向する位置に磁極が形成されているように磁石が内蔵されている。磁気ローラ７３は、内部に配置された磁石によって２成分現像剤を吸着して磁気ブラシを発生させ、現像ローラ７２にトナーを供給する。現像ローラ７２には、磁石が内蔵されている。このため、現像ローラ７２と磁気ローラ７３との間に形成される、２成分現像剤からなる磁気ブラシをより丈夫に形成することができる。そして、現像ローラ７２上の現像に使用されなかったトナーをより引き剥がすことができるので、履歴現象やかぶりを抑制でき、高い現像性能を発揮することができる。

パドルミキサ７４及び攪拌ミキサ７５は、らせん状羽根を有して互いに逆方向に２成分現像剤を搬送しながら攪拌して、トナーを帯電させる。さらに、パドルミキサ７４は、帯電させたトナーとキャリアとを含む２成分現像剤を磁気ローラ７３に供給する。穂切りブレード７６は、磁気ローラ７３上に形成された磁気ブラシの厚さを規制する。仕切板７７は、パドルミキサ７４と攪拌ミキサ７５との間に設けられ、仕切板７７の両端側より外側で、２成分現像剤が自由に通過できるようになっている。

パドルミキサ７４及び攪拌ミキサ７５で帯電されたトナーとキャリアとを含む２成分現像剤は、磁気ローラ７３に供給される。磁気ローラ７３に供給された２成分現像剤は、磁気ローラ７３の内部の磁石によって磁気ブラシとなって搬送される。その後、磁気ブラシは、磁気ローラ７３の表面のスリーブの回転によって、移動し、穂切りブレード７６と磁気ローラ７３との間を通過する際に、厚さが規制される。

現像バイアス電圧印加手段９０は、現像ローラ７２に交流電圧を印加する交流電源９１と、直流電圧を印加する直流電源９２とを含んでいる。感光体ドラム３７と現像ローラ７２との間には、前記現像バイアス電圧印加手段９０からの電圧の印加により、電位差が発生する。そして、この電位差によって、感光体ドラム３７上に形成されている静電潜像の現像が行われる。

本発明の実施の形態に係る感光体ドラム３７の構成について説明する。感光体ドラム３７としては、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体を用いている。アモルファスシリコン感光体は、有機感光体に比べて高価であるが、無害な物質で取り扱いが容易なこと長寿命である特性から、環境対策やトータルコストの観点で好ましい。さらに、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体を用いることにより、静電潜像形成時における感光体ドラム３７の表面の電荷密度を向上させることができるため、現像性能の向上を図ることができる。

しかしながら、ａ−Ｓｉ感光体を用いた場合、特に、高湿度環境下では、画像のかすれや、画像の周囲が滲んだようになる現象（所謂、画像流れ）が発生しやすい。この画像流れの発生要因は、空気中の水分が結露等により感光体ドラム３７の周面に吸着して表面抵抗が低下し、感光体ドラム３７形成された静電潜像の電荷が周面方向に流れて電位が低下したり、境界が不明確になるためと考えられる。

そこで、感光体ドラム３７の内面には、図３に示すように、同ドラム３７の表面温度を、予め設定される目標温度（例えば４２°Ｃ）に加熱維持するためのドラムヒータ３７ａ（加熱手段）が設けられている。ドラムヒータ３７ａは、例えば、弾性を有する耐熱性の絶縁シート上に発熱コイル（不図示）を適宜の間隔で配置して構成されている。また、感光体ドラム３７の内側であって、発熱コイルに隣接する位置には、感光体ドラム３７の表面温度を検知するためのサーミスタ等からなるドラム温度センサ（不図示）が配置されている。なお、ドラムヒータ３７ａは、感光体ドラム３７における円筒基材の内側に丸めて挿入され、絶縁シートの弾性で広がりその内面に沿って密着して摩擦力で固定されている。さらに、感光体ドラム３７の内側には、適宜の絶縁断熱機構（不図示）に囲繞されるようにして、温度制御回路（不図示）が設けられている。この温度制御回路は、ドラム温度センサの検知結果等に基づいてドラムヒータ３７ａの温度制御を実行する機能を有している。

ドラムヒータ３７ａにより感光体ドラム３７表面が温められると、感光体ドラム３７に付着する水分が蒸発し始める。これにより、感光体ドラム３７表面上の水分が除去され、画像流れを防ぐことができる。

機器本体１ａの上部には、図１に示すように、マイクロコンピュータからなるコントローラ１００（制御手段）が設けられている。図４は、コントローラ１００の機能ブロック図である。図４に示すように、コントローラ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０、プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）１０１、各種処理の実行時にプログラムやデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）１０２、入出力インタフェース１０３及びこれらを接続するバス１０４により構成することができる。
ＣＰＵ１１０は、単位時間当たりのトナー（現像剤）の消費量を算出する現像剤消費量算出部１２０を備え、入出力インタフェース１０３を介して用紙カウンタ１２１、ドット数カウンタ１２２、印字率算出部１２３、現像駆動時間計時部１２４、温度センサＳ１、湿度センサＳ２が接続されている。

後に詳細に説明するように、温度センサＳ１及び湿度センサＳ２は、現像装置７１内の適所に設けられ、それぞれ現像装置７１内の温度及び湿度を検出する。用紙カウンタ１２１は、上記所定時間Ｔ（例えば、２４時間）に出力された総用紙枚数をカウントする。現像駆動時間計時部１２４は、所定時間Ｔにおける累積現像駆動時間を、現像ローラ７２を駆動する現像モータＭ２の駆動時間に基づいて算出する。ドット数カウンタ１２２は、前記所定時間Ｔに印字された総ドット数をカウントする。印字率算出部１２３は、前記用紙カウンタ１２１でカウントされた総用紙枚数と、ドット数カウンタ１２２でカウントされた総ドット数とから、平均印字率を算出する。そして、現像剤消費量算出部１２０は、単位時間当たりの現像剤の消費量として、所定時間Ｔにおける累積現像駆動時間に対するトナー消費量Ｍ（Ｍ＝トナー消費量／累積現像駆動時間）を算出する。ここで、現像駆動時間は、現像ローラ７２を駆動する現像モータＭ２の駆動時間とする。

本実施の形態に係る画像表示装置としての複合機１は、図３ないし図６に示すように、ユーザーの使用状況を判断して、トナーの劣化が防止できる設定に自動的に調整する機能を備えている。すなわち、複合機１は、トナーの消費量と現像ローラ７２を駆動する現像モータＭ２（図２）の駆動時間とから、出力枚数の少ないユーザーであると判断した場合に、低出力量モードで作動させるように制御している。具体的には、単位時間当たりのトナー消費量Ｍを算出し、該単位時間当たりのトナー消費量Ｍが所定値以下の場合は、現像駆動時間に対しトナーの消費が少ないため、トナーが劣化し易い状態にあると言える。そこで、この場合は、低出力量モードに切り替え、トナーの劣化が抑制できるように制御している。

本実施の形態では、複合機１の電源がオンされると、タイマー（不図示）による計時がスタートし（Ｓ１）、所定時間Ｔ（例えば、２４時間）が経過したかが判断される（Ｓ２）。所定時間Ｔが経過すると（Ｓ２でＹＥＳ）、トナー消費量検出部１１１（現像剤消費量検出部）は、現像駆動時間計時部１２４により、所定時間Ｔにおける累積現像駆動時間を算出する（Ｓ３）。次に、用紙カウンタ１２１によりカウントされる総出力用紙枚数と、ドット数カウンタ１２２によりカウントされる累積ドット数カウント値とから、所定時間Ｔ内における総トナー消費量を算出する（Ｓ４）。トナー消費量検出部１１１は、ドット数カウント値とトナー消費量とを関連付けたテーブルを参照することで、前記累積ドット数カウント値からトナー消費量に換算する処理を行う。そして、所定時間Ｔにおける累積現像駆動時間に対するトナー消費量Ｍ（Ｍ＝トナー消費量／累積現像駆動時間）を算出する（Ｓ５）。

現像剤消費量算出部１２０は、所定時間Ｔに出力された総用紙枚数をカウントする用紙カウンタと、所定時間Ｔに印字された総ドット数をカウントするドット数カウンタ１２２と、用紙カウンタでカウントされた総用紙枚数と、ドット数カウンタ１２２でカウントされた総ドット数とから、平均印字率を算出し、算出された平均印字率に基づいて、単位時間当たりのトナー消費量Ｍを算出する構成とすることもできる。

次に、単位時間当たりのトナー消費量Ｍが１（ｇ／ｍｉｎ）以下かが判断される（Ｓ６）。単位時間あたりのトナー消費量Ｍが１（ｇ／ｍｉｎ）以下であれば（Ｓ６でＹＥＳ）、低出力量モードに切り替えられる（Ｓ７）。一方、トナー消費量Ｍが１（ｇ／ｍｉｎ）より多ければ（Ｓ６でＮＯ）、通常モードが維持される（Ｓ８）。その後、Ｓ２に移行し、前記Ｓ２〜Ｓ７のルーチンが繰り返される。

なお、本実施の形態では、ドット数カウンタ１２２によりカウントされる累積ドット数カウント値から総トナー消費量を算出している。しかしながら、所定時間Ｔにおける総トナー消費量の算出方法は、上記の算出方法に限定されるものではない。例えば、現像ローラ７２に現像剤を供給するパドルミキサ７４を駆動する現像剤補給モータＭ３（図２）の累積回転回数又は現像剤補給モータＭ３の回転速度及び回転時間に基づいて、現像剤の消費量を算出する構成としてもよい。

次に、本実施の形態の低出力量モードにおける設定について図６及び表１〜表３を参照し説明する。

本低出力量モードでは、トナーの劣化を防止し、画質の低下を抑制できるように設定されている。

一般に、トナーの帯電量は、前回のプリント動作が終了してから現像モータＭ２の駆動休止時間が長くなる程低下する。このため、複合機１では、現像モータＭ２の駆動休止時間に応じて、現像エージング時間（現像モータＭ２の駆動時間）が長くなるように設定している。具体的には、前回のプリント動作が終了した後、次のプリント動作がなされずに所定時間以上が経過した場合は、節約モードになる。この節約モードとは、電源がＯＦＦになるスリープ状態、または電力供給量を低下させる低電力状態である。低電力状態の例としては、定着部４の加熱ローラ４１の温度を低下させ、且つ各部のモータを停止させる。ここでは、節約モードとしてスリープ状態を適用するものとする。本実施の形態では、スリープ状態になった後に当該スリープ状態から復帰したとき、前回のプリント動作終了からスリープ解除までの放置時間Ｔ１が長い程、現像エージング時間（現像モータＭ２の駆動時間）を長くする。

本実施の形態では、下記表１に示すように、通常モードにおける現像エージング時間に比べ、低出力量モードにおける現像エージング時間を短く設定している。

ここで、図６を参照しながら、複合機１の動作を説明する。図６（ｂ）の印字動作の終了後、タイマー（不図示）による計時が開始される。その後、所定時間内（例えば１５分以内）に次の印字動作の指示がなければ、複合機１は、スリープ状態（節約モード）となり、電源が一旦ＯＦＦとなる（図６（ａ）参照）。そして、次の印字動作が指示される等により、スリープ状態から復帰した場合、例えば、放置時間Ｔ１が４時間以上７時間未満であったとすれば、通常モードであれば、図６（ｃ）及び（ｄ）に示すように、ウォームアップとともに３０秒間の現像エージングが行われる（表１参照）。これに対し、低出力量モードであれば、図６（ｃ）及び（ｅ）に示すように、現像エージングが行われることなく、ウォームアップのみが行われる（表１参照）。また、例えば、放置時間Ｔ１が７時間以上の場合、通常モードであれば、図６（ｃ）及び（ｄ）に示すように、ウォームアップとともに６０秒間の現像エージングが行われる（表１参照）。これに対し、低出力量モードであれば、図６（ｃ）及び（ｅ）に示すように、ウォームアップとともに２０秒間の現像エージングが行われる。

すなわち、本実施の形態では、単位時間当たりのトナーの消費量が少なく、トナーが劣化し易い状態が検知されて低出力量モードに切り替えられたときは、電源を起動した後又はスリープ状態（節約モード）から復帰した後の現像エージング時間が、通常モードよりも短くなるように制御している。このように、トナーが劣化し易い状態での現像エージング時間を短くすることで、トナーの攪拌による劣化を効果的に防止することができる。

しかしながら、現像モータＭ２の駆動時間を短くして、現像駆動時間を短縮した場合、トナーの帯電量は低下してしまう。そこで、本実施の形態では、トナーの帯電量の低下を補償するため、感光体ドラム３７の帯電条件、現像ローラ７２に印加する現像バイアス条件及び感光体ドラム３７の露光条件の少なくとも一つの条件が変更される。具体的には、下記表２に示すように、直流電源９３から現像ローラ７２に印加される現像バイアスの直流成分(Ｖｄｃ)は、通常モードでは２００Ｖであるのに対し、低出力量モードでは通常モードより２０Ｖ高い２２０Ｖに設定している。これにより、トナーが感光体ドラム３７の静電潜像に付着し易くなり、帯電量が低下したトナーであってもトナー像が薄くなるのを回避できる。ただし、現像バイアスの直流成分（Ｖｄｃ）を上げると、逆極性のトナーが感光体ドラム３７の表面に付着し、カブリが生じ易くなる。そこで、感光体ドラム３７の表面電位（Ｖｏ）も同様に、通常モードでは３００Ｖであるのに対し、低出力量モードでは通常モードより２０Ｖ高い３２０Ｖとしている。また、この場合、感光体ドラム３７の表面電位を高くした分、感光体ドラム３７の表面に照射するレーザ光のレーザーパワーが不足するので、当該レーザーパワーも通常モードでは０．３５ｍWであるのに対し、低出力量モードでは通常モードよりも０．０５ｍＷ高い０．４ｍWに設定している。

本実施の形態では、コントローラ１００は、ドラムヒータ３７ａを高湿度条件下で点灯するように制御している。これにより、感光体ドラム３７表面の水分を除去し、画像流れの発生を防止している。一方、低温度条件下では、感光体ドラム３７は帯電しにくいため、コントローラ１００は、低温度条件下でもドラムヒータ３７ａを点灯させるように制御している。これにより、感光体ドラム３７は、安定して所望の帯電量が得られるように制御している。

上記ドラムヒータ３７ａは、感光体ドラム３７の表面電位を安定させる機能を有しているが、出力枚数が少ない使い方では表面電位変動も少ない。一方、ドラムヒータ３７ａを点灯させると、表面電位変動を抑えることはできるものの、ヒータの熱によってトナーの温度が上昇し劣化が促進されてしまう。そこで、本実施の形態では、表３のドラムヒータ点灯条件に示すように、低出力量モードに移行した場合は、ドラムヒータ３７ａをＯＦＦに制御する温湿度範囲を広げている。

すなわち、表３に示すように、通常モードでは、１５℃以下及び絶対湿度１００ｇ／ｍ^３以上の低温高湿度環境下でドラムヒータ３７ａを点灯させているのに対し、低出力量モードでは、１０℃以下又は絶対湿度２００ｇ／ｍ^３以上の低温環境下でのみドラムヒータ３７ａを点灯させている。なお、上記の温度条件および湿度条件を判断するために、本実施の形態の複合機１は、装置内の温度を検知する温度センサＳ１および現像ローラ７２内の湿度を検知する湿度センサＳ２を有している。

以上のように、本実施の形態に係る複合機１は、感光体ドラム３７の表面温度を所定温度（例えば、４２℃）に加熱維持するためのドラムヒータ３７ａと、装置内の温度を検出する温度センサＳ１と、装置内の湿度を検出する湿度センサＳ２と備え、コントローラ１００は、通常モードから低出力量モードに切り替えたときは、通常モードよりも温度センサＳ１にて検出される温度が低い条件又は湿度センサＳ２にて検出される湿度が高い条件でドラムヒータ３７ａを動作させることが好ましい。

上記の構成によれば、単位時間当たりのトナーの消費量が少なく、トナーが劣化し易い状態が検知されて低出力量モードに切り替えられたときは、通常モードよりも温度センサＳ１にて検出される温度が低い条件又は湿度センサＳ２にて検出される湿度が高い条件でドラムヒータ３７ａを動作させるように制御する。これにより、低出力量モードでは通常モードよりもドラムヒータ３７ａが動作する機会を減少させることができる。なお、ドラムヒータ３７ａは、感光体ドラム３７の表面電位を安定させる機能を有するが、印字出力枚数が少ない使い方では感光体ドラム３７の表面電位変動も少ないので、低出力量モードにおいてはドラムヒータ３７ａが動作する機会を通常モードよりも減少させることが可能である。よって、ドラムヒータ３７ａの熱の影響によるトナーの劣化を抑制することができる。

また、ドラムヒータ３７ａが点灯している状態で現像ローラ７２が停止していると、現像ローラ７２の感光体ドラム３７側が集中的に熱せられて膨張し現像ローラ７２の振れが大きくなってピッチ状のムラが発生する。このため、通常モードにおける印字動作が行われていない待機時には、ドラムヒータ３７ａの点灯と連動して現像ローラ７２を低速度（例えば、感光体ドラム３７の回転速度の１／１００）で駆動させている。ただし、この現像ローラ７２の低速度での駆動によっても、攪拌によるトナーの劣化は生じる。

ここで、現像ローラ７２の感光体ドラム３７側が熱せられて変形する問題は、現像装置７１の感光体ドラム３７側部位とそれ以外の部位との温度差が大きき場合に発生する問題である。そこで、本実施の形態では、印字動作が行われていない待機中においてドラムヒータ３７ａが動作中であっても、感光体ドラム３７の表面近傍の温度（例えば約４２℃）と、現像ローラ７２の磁気ローラ７３側の表面近傍の温度との差が、所定値よりも大きい場合（例えば、３２℃以上の場合）にのみ、現像モータＭ２を駆動し、現像ローラ７２を低速回転させるようにする。そこで、本実施の形態の低出力量モードでは、表３に示すように、例えば、１０℃以下の低温度環境下でのみ現像ローラ７２を低速駆動させるように制御している。

以上のように、本実施の形態に係る複合機１のコントローラ１００は、通常モードにおいては、ドラムヒータ３７ａの動作中であり且つ印字動作が行われていない待機中に、現像装置７１を印字動作中よりも低速で動作させる一方、低出力量モードにおいては、ドラムヒータ３７ａの動作中であり且つ印字動作が行われていない待機中であり且つ温度センサＳ１により検出される温度が所定温度以下の場合にのみ、現像装置７１を印字動作中よりも低速で動作させるように制御する。このように、低出力量モードで上記の温度条件を導入することにより、通常モードよりも現像装置７１の低速での動作の機会が減少し、トナーの攪拌による劣化を抑制することができる。

下表４は、標準消費電力（TEC: Typical Electricity Consumption）試験方法による機械セグメントの出力モデルである。１分間当たりの連続印字枚数が８２枚という印字処理能力を有する８２枚機でシミュレーションを行った結果を図７に示す。

本実施の形態の構成を採用しなかった場合、８２枚機にもかかわらず、１０枚機や２０枚機相当の使われ方をすると、図７における左側グラフに示すような単位時間あたりのトナー消費量となる。そして、現実の市場の実績からも、単位時間あたりの消費量が１ｍｇ／ｍｉｎ以下であると濃度低下の問題が発生していた。

これに対して、本実施の形態の構成を採用することで，図７における右側グラフに示すような結果となり、トナーのストレスが低減されたことがわかる。

上記実施の形態は、本発明の画像形成装置として、タンデム式の画像形成装置を例に挙げて説明したが、電子写真方式を利用した画像形成装置であればよく、タンデム式の画像形成装置に限定されない。なお、本発明の現像装置は、現像ギャップの変動による画像むらの発生を抑制できる。よって、本発明の現像装置を小型タンデム型画像形成装置に適用すると、小型タンデム型画像形成装置の有する、現像ギャップの変動による画像むらの発生を起こしやすいという欠点を解消できる点で好ましい。また、画像形成装置の種類として、複合機を例に挙げて説明したが、例えば、プリンタ、ファクシミリ装置、及び複合機等であってもよい。また、像担持体として、ドラム状の感光体である感光体ドラムを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、ベルト状の感光体、及びシート状の感光体等に対しても適用できる。

１……複合機（画像形成装置）
３７……感光体ドラム(像担持体)
３７ａ……ドラムヒータ（加熱手段）
７１……現像装置
７２……現像ローラ
１００……コントローラ（制御手段）
１１１……トナー消費量検出部（現像剤消費量算出手段）
１２１……用紙カウンタ（現像剤消費量算出手段）
１２２……ドット数カウンタ（現像剤消費量算出手段）
１２３……印字率算出部（現像剤消費量算出手段）
１２４……現像駆動時間計時部（累積駆動時間算出手段）
Ｓ１……温度センサ
Ｓ２……湿度センサ
Ｍ１……ドラムモータ
Ｍ２……現像モータ
Ｍ３……現像剤補給モータ

Claims (8)

1. 像担持体に形成された静電潜像を、現像剤を用いて現像する現像装置と、
   前記現像装置における単位時間当たりの前記現像剤の消費量を算出する現像剤消費量算出手段と、
   前記現像剤消費量算出手段により算出された前記単位時間当たりの現像剤の消費量が閾値以下の場合、通常モードでの動作から、当該通常モードよりも現像剤の劣化を低減させる低出力量モードでの動作に切り替える制御手段と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤消費量算出手段は、
   所定時間における前記現像剤の累積消費量を算出する累積消費量算出手段と、
   前記所定時間における前記現像装置の累積現像駆動時間を算出する累積駆動時間算出手段と、を含み、
   前記累積消費量算出手段で算出された前記所定時間における前記現像剤の累積消費量と、前記累積駆動時間算出手段で算出された前記所定時間における累積現像駆動時間とから、前記単位時間当たりの現像剤の消費量を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像装置に現像剤を補給するための現像剤補給モータをさらに含み、
   前記累積消費量算出手段は、前記現像剤補給モータの回転回数又は、当該現像剤補給モータの回転速度及び回転時間に基づいて、前記現像剤の累積消費量を算出することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像剤消費量算出手段は、
   前記所定時間に出力された総用紙枚数をカウントする用紙カウンタと、
   前記所定時間に印字された総ドット数をカウントするドット数カウンタと、
   前記用紙カウンタでカウントされた総用紙枚数と、前記ドット数カウンタでカウントされた総ドット数とから、平均印字率を算出する印字率算出手段とを含み、
   前記印字率算出手段で算出された平均印字率に基づいて、単位時間当たりの前記現像剤の消費量を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記通常モードから前記低出力量モードに切り替えたときは、電源を起動した後又は節約モードから復帰した後の現像エージング時間が、前記通常モードにおける現像エージング時間よりも短くなるように制御することを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記像担持体の帯電条件、前記現像装置に印加する現像バイアス条件及び前記像担持体の露光条件の少なくとも一つの条件を前記通常モードとは異なる条件に設定して前記低出力量モードにおける現像エージング時間を通常モードよりも短くしたことによる現像剤の帯電量の減少を補償することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体の表面温度を所定温度に加熱維持するための加熱手段と、
   装置内の温度を検出する温度センサと、
   装置内の湿度を検出する湿度センサと、をさらに含み、
   前記制御手段は、前記通常モードから前記低出力量モードに切り替えたときは、前記通常モードよりも前記温度センサにて検出される温度が低い条件又は前記湿度センサにて検出される湿度が高い条件で前記加熱手段を動作させることを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記像担持体の表面温度を所定温度に加熱維持するための加熱手段と、
   装置内の温度を検出する温度センサと、をさらに含み、
   前記制御手段は、
   前記通常モードにおいては、前記加熱手段の動作中であり且つ印字動作が行われていない待機中に、前記現像装置を印字動作中よりも低速で動作させる一方、
   前記低出力量モードにおいては、前記加熱手段の動作中であり且つ印字動作が行われていない待機中であり且つ前記温度センサにより検出される温度が所定温度以下の場合にのみ、前記現像装置を印字動作中よりも低速で動作させることを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載の画像形成装置。

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