JP2008197147A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーの無駄を防止することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１は、記録媒体１枚の画像形成につき使用するトナー量Ｔを通常使用量Ｔbaseとした通常モードと、Ｔを、Ｔbaseにセーブ係数Ｓを乗じた値としたトナーセーブモードとのうちのいずれかのモードを設定可能なモード設定手段と、画像形成枚数Ｐttl、及びトナー量Ｒtをそれぞれ検出するパラメータ検出手段と、Ｓを予め設定されたデフォルト値Ｓdefとし、最大画像形成可能枚数をＰmaxとしたとき、数式１Ｒｔ≦Ｔｂａｓｅ×Ｓｄｅｆ×（Ｐｍａｘ−Ｐｔｔｌ）が成立するか否かを判断し、数式１が成立すると判断した場合は、ＳをＳdefに決定するとともに、数式１が成立しないと判断した場合は、Ｓを数式２Ｓｄｅｆ＜Ｓ≦Ｒｔ／｛Ｔｂａｓｅ×（Ｐｍａｘ−Ｐｔｔｌ）｝を充足する範囲内の値に決定するトナーセーブモード時トナー量設定手段とを備える。
【選択図】 図６

Description

本発明は、例えば、レーザプリンタ等の画像形成装置に関する。

レーザプリンタは、一定量のトナーを収容し、交換可能なトナーカートリッジを装着され、そこからトナーの供給を受け、印刷を行う。トナーカートリッジ内のトナーが枯渇すれば、新たなトナーカートリッジに交換する必要がある。

レーザプリンタには、通常よりも現像バイアスやレーザーパワーを下げて薄く印刷したり、強制的にドット間引きを行ってトナーの消費を抑えるトナーセーブモードを備えるものがある（特許文献１参照）。トナーセーブモードを使用し、トナーの消費を抑えれば、トナーの枯渇によるトナーカートリッジの交換時期は遅らせることができる。
特開平１１−１２５９９９号公報

しかしながら、トナーカートリッジは、トナーを攪拌するアジテータや、それに駆動力を伝達するためのギヤ等、種々の回転部品を備えており、それらの回転部品の寿命（予め定められた印刷枚数に基づく回転駆動時間や、使用可能時間など）によっても、交換時期が定められている。

従って、トナーセーブモードを使用し、トナーの使用量を抑制しても、トナーが枯渇する前に、回転部品の寿命に基づく交換時期が来れば、その時点でトナーカートリッジの交換が必要となるため、トナーカートリッジの交換時期を遅らせることができないうえに、回転部品の寿命によって交換されたトナーカートリッジ内部に残ったトナーが無駄になってしまっていた。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、トナーの無駄を防止す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。

（１）請求項１の発明は、
トナーを記録媒体の表面に付着させることで画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段が使用するトナーを保持する、交換可能なトナー保持手段と、
前記画像形成手段が前記記録媒体１枚の画像形成につき使用するトナー量Ｔを通常使用量Ｔbaseとした通常モードと、前記Ｔを、前記Ｔbaseにセーブ係数Ｓ（Ｓは０より大きく１未満の値）を乗じた値としたトナーセーブモードとのうちのいずれかのモードを設定可能なモード設定手段と、
前記トナー保持手段を交換して以降、画像を形成した記録媒体の累積枚数である画像形成枚数Ｐttl、及び前記トナー保持手段中に残存するトナー量Ｒtをそれぞれ検出するパラメータ検出手段と、
前記Ｓを予め設定されたデフォルト値Ｓdefとし、前記トナー保持手段ごとに予め設定された最大画像形成可能枚数をＰmaxとしたとき、下記数式１が成立するか否かを判断し、前記数式１が成立すると判断した場合は、前記Ｓを前記Ｓdefに決定するとともに、前記数式１が成立しないと判断した場合は、前記Ｓを下記数式２を充足する範囲内の値に決定するトナーセーブモード時トナー量設定手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置を要旨とする。

本発明によれば、トナー保持手段中に実際に残存するトナー量Ｒtと、トナーセーブモードを使用し、画像を形成した記録媒体の累積枚数Ｐttlが最大画像形成可能枚数Ｐmaxに達するまで画像を形成した場合に使用するトナー量（Ｔbase×Ｓdef×（Ｐmax―Ｐttl））とを比較し（数式１）、実際に残存するトナー量Ｒtの方が少ない場合は、トナーセーブモードにおけるセーブ係数Ｓをデフォルトの値であるＳdefとし、一方、実際に残存するトナー量Ｒtの方が多い場合は、トナーセーブモードにおけるセーブ係数Ｓを、数式２で定まる値（Ｓdefよりも大きい値）とする。

すなわち、本発明では、残存するトナー量Ｒtが少なく、画像を形成した記録媒体の累積枚数Ｐttlが最大画像形成可能枚数Ｐmaxに達する前に、トナーが無くなる場合（数式１が成立する場合）は、トナーの使用量を、トナーセーブモードにおけるデフォルトの値とするが、残存するトナー量Ｒtが多く、トナーセーブモードを使用すると、トナーが残存したまま、画像を形成した記録媒体の累積枚数Ｐttlが最大画像形成可能枚数Ｐmaxに達する場合（数式１が成立しない場合）は、トナーセーブモードにおけるトナーの使用量を、トナーセーブモードにおけるデフォルトの値より増す。そのことにより、画像を形成した記録媒体の累積枚数Ｐttlが最大画像形成可能枚数Ｐmaxに達し、トナー保持手段を交換するとき、残存するトナーの量を低減することができ、トナーの無駄を防止できる。
（２）請求項２の発明は、
前記トナーセーブモード時トナー量設定手段は、前記数式１が成立しないと判断した場合は、前記Ｓを下記数式３に基づいて決定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置を要旨とする。

本発明では、残存するトナー量Ｒtが多く、数式１が成立しない場合、Ｓの値を数式３に基づいて決定する。数式３におけるＳは、トナー保持手段中に実際に残存するトナー量Ｒtと、トナーセーブモードを使用し、画像を形成した記録媒体の累積枚数Ｐttlが最大画像形成可能枚数Ｐmaxに達するまで画像を形成した場合に使用するトナー量（Ｔbase×Ｓ×（Ｐmax―Ｐttl））とを等しくする値であるから、数式３におけるＳを用いると、記録媒体の累積枚数Ｐttlが最大画像形成可能枚数Ｐmaxに達し、トナー保持手段を交換するとき、理論上、トナーの残量が０になる。よって、本発明によれば、一層、トナーの無駄を低減できる。
（３）請求項３の発明は、
前記トナー保持手段は、色が異なる２種以上のトナーを保持し、前記画像形成手段は、前記２種以上のトナーを用いて画像を形成するものであるとともに、
前記パラメータ検出手段は、前記２種以上のトナーのそれぞれについて、前記Ｒｔを検出し、
前記トナーセーブモード時トナー量設定手段は、前記２種以上のトナーのそれぞれについて、前記数式１及び前記数式３に基づいて前記Ｓを算出し、そのうち、最も小さな値のＳを、前記２種以上のトナーの全てに共通するＳとして決定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置を要旨とする。

本発明では、２種以上のトナーの全てについて、共通するＳを用いるので、トナーセーブモードにおいて画像を形成したとき、色のバランスが崩れることがない。また、最も小さな値のＳを用いるので、特定のトナーの枯渇が早まってしまうようなことがない。
（４）請求項４の発明は、
前記トナー保持手段は、色が異なる２種以上のトナーを保持し、前記画像形成手段は、前記２種以上のトナーを用いて画像を形成するものであるとともに、
前記パラメータ検出手段は、前記２種以上のトナーのそれぞれについて、前記Ｒｔを検出し、
前記トナーセーブモード時トナー量設定手段は、前記２種以上のトナーのそれぞれについて、前記数式１及び前記数式３に基づいて前記Ｓを決定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置を要旨とする。

本発明では、２種以上のトナーのそれぞれについて、Ｓを決定するので、例えば、各トナーの残存量に差がある場合でも、それぞれのトナーにおいて最適なＳを決定し、トナーの余りを低減できる。
（５）請求項５の発明は、
前記パラメータ検出手段は、前記トナー保持手段を交換して以降に画像を形成した記録媒体の枚数と、それぞれの記録媒体に使用したトナー量Ｔとに基づいて、前記トナー保持手段を交換して以降に使用したトナーの累積使用量Ｔuseを算出し、前記トナー保持手段ごとに予め設定されているトナー容量Ｔmaxから、前記Ｔuseを除することで、前記Ｒｔを検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置を要旨とする。

本発明によれば、Ｒｔを容易に検出することができる。

次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
１．第１の実施の形態
ａ）まず、本発明が適用された画像形成装置としてのレーザプリンタ１の全体構成を説明する。図１は、レーザプリンタ１の外観を表す斜視図である。図１に示すようにレーザプリンタ１の本体を外周から覆うカバー２の下部には、給紙カセット３が装着され、カバー２の前面（すなわち、レーザプリンタ１の設置時に手前に配設される面）には、そのカバー２の蓋部４が設けられている。

蓋部４は、左右両端上方に指掛け部４ａを備え、この指掛け部４ａを引くことによって、図１に示すように、手前に開くことができるよう構成されている。また、レーザプリンタ１本体の上面には、利用者が操作可能な各種操作キーを備えた操作部２０９が設けられている。この操作部２０９を操作することにより、レーザプリンタ１の印刷モードを、通常モードと、トナーの使用量を抑制したトナーセーブモードとのうちのいずれかに設定することができる。

次に、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図に相当し、レーザプリンタ１の蓋部４を開いた状態での内部構成を表す縦断面図である。図２において蓋部４は開いた状態であるが、以下に説明する電子写真方式による画像形成は一般的に蓋部４を閉じた状態で行われる。蓋部４が開いた状態であるのは、後述するトナーカートリッジ６０の交換も説明するためである。

給紙カセット３の内部には、バネ６により上方に付勢された支持板５が設けられ、その支持板５の更に上方の前面側には、支持板５の上に積層状に保持された記録媒体としての用紙（図示省略）を一枚ずつ分離して画像形成部７方向へ供給する給紙ローラ９が配設されている。また、給紙ローラ９から画像形成部７へ到る用紙の搬送経路には、給紙ローラ９と協働して用紙を搬送する搬送ローラ１１と、搬送ローラ１１により搬送された用紙を給紙ローラ９の外周に沿って約１８０°折り返すガイド１３と、適宜停止することによって用紙の先端を係止し、その用紙の斜行を補正する１対のレジストローラ１４、１５とが順次配設されている。

上記画像形成部７は、感光体カートリッジ２０内に設けられた静電潜像担持体としての感光体ドラム２１と、その感光体ドラム２１に対向配置された転写手段としての転写ローラ２２とを備えており、この感光体ドラム２１及び転写ローラ２２の間を通過して後述のようにトナーによる画像が形成された用紙は、定着部３１へ供給される。この定着部３１では、用紙に形成されたトナー画像が加熱ローラ３３と押圧ローラ３５とに挟まれて熱定着され、画像が定着された用紙は１対の搬送ローラ３６、３６によって更に搬送される。

搬送ローラ３６、３６によって搬送された用紙はガイド３７によってカバー２の上方へ導かれ、一対の排紙ローラ３８，３８によって、カバー２の上面に設けられた排紙トレー３９に排出される。また、排紙トレー３９と感光体カートリッジ２０との間には、感光体ドラム２１をレーザ光Ｌによって露光するスキャナユニット９０が配設されている。

ｂ）次に、画像形成部７及びスキャナユニット９０の構成について更に詳細に説明する。図２に示すように、感光体カートリッジ２０は、表面に感光層を有する感光体ドラム２１を回転可能に備え、更に、転写ローラ２２と、感光体ドラム２１の表面を一様に帯電させる帯電手段としてのスコロトロン帯電器２３とを備えている。スコロトロン帯電器２３によって帯電された感光体ドラム２１の表面には、スキャナユニット９０から露光開口部２０ａを介して入射するレーザ光Ｌによって静電潜像が形成される。続いて、次に述べる現像カートリッジ４０に設けられた現像手段としての現像ローラ４１が感光体ドラム２１の表面へトナーを供給することにより、前記静電潜像が現像される。このようにして感光体ドラム２１に付着されたトナーは、前述の転写ローラ２２との間を通過する用紙に転写され、以上の動作によってその用紙に画像が形成されるのである。更に、画像形成後の感光体ドラム２１の表面には正極性のバイアスが印加された紙粉回収ブラシ２４が当接しており、感光体ドラム２１に用紙から付着した紙粉（負に帯電）を除去している。

現像ローラ４１は、図２に示すように現像カートリッジ４０に回転可能に支持され、感光体ドラム２１に接触して後述の機構により回転駆動される。現像カートリッジ４０は、トナーカートリッジ６０を着脱可能に支持するカートリッジ装着部としての支持部４２を備え、支持部４２には、トナーカートリッジ６０からトナーが供給される開口部４２ａが穿設されている。更に、現像カートリッジ４０には、軸方向中央部に設けられた開口部４２ａから供給されたトナーを軸方向両側に循環させる上オーガ４３及び下オーガ４４と、その上オーガ４３、下オーガ４４によって搬送されたトナーを現像ローラ４１に向けて供給する供給ローラ４５と、その供給ローラ４５によって現像ローラ４１の表面に付着されたトナーを摩擦帯電させトナーの薄層を形成する現像ブレード４７とが設けられている。また、トナーカートリッジ６０の内部には、収容されたトナーを撹拌し、現像カートリッジ４０側へ供給するためのアジテータ６１が回転可能に設けられている。

続いて、スキャナユニット９０の構成について説明する。スキャナユニット９０は、図示しないレーザ発光部が発生したレーザ光Ｌを偏向走査するポリゴンミラー９１と、そのポリゴンミラー９１に偏向されたレーザ光Ｌを感光体ドラム２１に向けて折り返すミラー９２，９３とを備えている。また、ポリゴンミラー９１からミラー９２に到るレーザ光Ｌの光路にはｆθレンズ９５が、ミラー９２からミラー９３に到るレーザ光Ｌの光路にはシリンドリカルレンズ９７が、それぞれ固定されている。

以上の構成により、蓋部４を閉じた状態において、ポリゴンミラー９１及び感光体ドラム２１を回転させながらレーザ光Ｌを適宜のタイミングで出射することにより、感光体ドラム２１の表面に静電潜像を形成することができる。そして、前述のように、その静電潜像を現像ローラ４１を介してトナーで現像して用紙に転写することで、電子写真方式による画像形成が可能となる。

なお、レーザプリンタ１は、上述したとおり、操作部２０９に対する操作により、通常モードとトナーセーブモードとのうちのいずれかのモードを設定することができるが、どちらのモードであるかにより、そして、トナーセーブモードである場合は、トナーカートリッジ６０内に残ったトナーの量等により、印刷に用いるトナーの量が変動する。その詳細については後述する。

図２に示すように蓋部４を開いた状態で、感光体カートリッジ２０の取っ手２５を手前に引くと、感光体カートリッジ２０を現像カートリッジ４０及びトナーカートリッジ６０と一体に、着脱口２ａからレーザプリンタ１の装置本体外へ取り出すことができる。なお、着脱口２ａとは、蓋部４によって塞がれるカバー２の開口部である。また、トナーカートリッジ６０の取っ手６２を上方へ回動させると、トナーカートリッジ６０は現像カートリッジ４０と分断され、更にその取っ手６２を手前に引くと、トナーカートリッジ６０のみを着脱口２ａからレーザプリンタ１の装置本体外へ取り出すこともできる。トナーカートリッジ６０と感光体カートリッジ２０とが一体化したカートリッジ構成をとる場合もある（図示せず）。

つまり、トナーカートリッジ６０は次のように構成され、現像カートリッジ４０との連結／分断を切り換え可能に構成されている。図３（Ａ）は現像カートリッジ４０の支持部４２をトナーカートリッジ６０側から見た図、図３（Ｂ）はトナーカートリッジ６０を支持部４２側から見た図である。

図３（Ｂ）に示すように、トナーカートリッジ６０は、内部にトナーが収容される長尺円筒状の内筒６３と、その内筒６３の中央に外嵌される外筒６４とを備えている。外筒６４は、支持部４２側に突出した突条６４ａを支持部４２の内壁面に形成された長溝４２ｂに係合させることにより、支持部４２に回動不能に装着される。内筒６３は、前述の取っ手６２が一体成形されており、その取っ手６２の操作に応じて外筒６４の内側で回動可能に構成されている。

内筒６３の右端の外側には、アジテータ６１の回転軸６１ａと一体に回転するギヤ６１ｂが配設されており、支持部４２のギヤ６１ｂとの対向位置には、図３（Ａ）に示す、トナーカートリッジ６０の装着時にギヤ６１ｂと噛み合うギヤ５３が露出している。このギヤ５３は、図２に示す現像カートリッジ４０及びトナーカートリッジ６０の上オーガ４３，下オーガ４４とそれぞれ一体に回転するギヤ（図示せず）と噛み合っている。

このため、レーザプリンタ１の内部に配置された駆動軸（図示せず）から回転軸６１ａへ駆動力が伝達されると、その駆動力によってアジテータ６１を回転させると共に、その駆動力をギヤ６１ｂ、上オーガ４３，下オーガ４４とそれぞれ一体に回転するギヤへと順次伝達して上オーガ４３及び下オーガ４４を回転させることができる。この動作によって、現像カートリッジ４０内でトナーを循環させると共に現像カートリッジ４０とトナーカートリッジ６０との間でもトナーを循環させることができるので、劣化したトナーが一部に集中して固着するのを防止して、トナーの流動性を、トナーの残存量が無くなる迄の期間、確保し、トナーカートリッジを交換する以前にトナーが使用できなくなることをも防止している。

図４（Ａ）は、レーザプリンタ１に一度も取り付けられたことがない（新品の）トナーカートリッジ６０について、第１新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６２及び第２新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６３を左方から見た図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の状態における第１新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６２及び第２新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６３を、前方から見たときの図である。第２新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６３の左側面には、内周部から外周部に至る板状突起１６５が１枚だけ設けられており、トナーカートリッジ６０が新品である場合は、この板状突起１６５は、図４（Ａ）に示すように、最上方に位置している。また、第２新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６３は、その全円周のうち、略１／４の部分が、歯車が形成されていない無歯部１６６となっており、この無歯部１６６は、トナーカートリッジ６０が新品である場合は、図４（Ａ）に示すように、第２新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６３における下方に位置する。

新品のトナーカートリッジ６０をレーザプリンタ１に取り付け、回転軸６１ａが回転を始めると、第１新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６２及び第２新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６３もそれぞれ回転を始める。やがて、図４（Ｃ）に示すように、第２新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６３の無歯部１６６が第１新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６２側に至ると、駆動力が伝達されなくなるため、第２新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６３はそこで回転を止め、それ以降は、いかに第１新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６２が回転しても、第２新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６３は停止したままとなる。このとき、板状突起１６５の動作に注目すると、初期の位置である上方（図４（Ａ）に示す位置）から、時計回りに約９０°回転し、図４（Ｃ）に示す位置で回転を停止する。一方、既に使用されたトナーカートリッジ６０では、先に使用された際に、第１新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６２及び第２新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６３の位置関係が、図４（Ｃ）に示す位置関係となっているから、既に使用されたトナーカートリッジ６０を改めてレーザプリンタ１に取り付けても、上述したような板状突起１６５の動作は生じない。すなわち、上述した板状突起１６５の動作は、新品のトナーカートリッジ６０をレーザプリンタ１に取り付け、最初に駆動したときに１回だけ生じるのである。

レーザプリンタ１の本体内側のうち、第２新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６３と対向する位置には、板状部材１６５を検出する新品トナー確認スイッチ（図示せず）が設けられている。新品のトナーカートリッジ６０を取り付け、板状突起１６５が上述した動作をするとき、上記の新品トナー確認スイッチは、板状部材１６５の接近によりＯＮとなり、その後、板状部材１６５が遠ざかるときにＯＦＦとなる。すなわち、新品トナー確認スイッチにおけるＯＮ→ＯＦＦの変化は、新品のトナーカートリッジ６０を装着したときに生じる板状部材１６５の動作に対応している。

また、支持部４２には、図２に示すように、トナーカートリッジ抜き差し検出スイッチ１６８が設けられている。トナーカートリッジ抜き差し検出スイッチ１６８は、トナーカートリッジ６０を装着しているときは、押圧されてＯＮとなっており、トナーカートリッジ６０を装着していないときは、押圧が解除されてＯＦＦとなっている。よって、トナーカートリッジ抜き差し検出スイッチ１６８におけるＯＦＦ→ＯＮの変化は、トナーカートリッジ６０の取り外し→装着に対応している。

ｄ）次に、レーザプリンタ１の電気的構成を、図５のブロック図に基づいて説明する。
レーザプリンタ１は、上述した画像形成部７、スキャナユニット９０を含め、各構成を統括制御する制御部２０１を備えており、それらの間はバス２００で接続されている。上記制御部２０１は、ＣＰＵ２０３と、ＣＰＵ２０３が実行する各種プログラムやプログラム実行時に必要な各種データ等を記憶するＲＯＭ２０５と、プログラムの実行時に作業メモリとして使用されるＲＡＭ２０７とから成る。上記ＲＯＭ２０５に記憶されているデータには、トナーカートリッジ６０のトナー容量（新品の状態でトナーカートリッジ６０が保持するトナー量）Ｔmax、及びトナーカートリッジ６０について予め設定された最大印刷可能枚数（トナーカートリッジ６０の機械的耐久性の点から予め定められた値）Ｐmax、通常モードにおいて、用紙１枚につき使用するトナー量の設定値Ｔbase、及びトナーセーブモードにおけるセーブ係数Ｓのデフォルト値Ｓdef（例えば０．７）が含まれる。

また、上記ＲＡＭ２０７に記録、更新されるデータとしては、トナーカートリッジ６０を新品に交換して以降、使用したトナーの累積使用量Ｔuseがある。このＴuseは、トナーカートリッジ６０を新品に交換して以降、その時点までに印刷した用紙がｎ枚であり、それぞれの用紙における、用紙１枚につき使用するトナー量の設定値ＴがＴ₁、Ｔ₂、・・・Ｔ_nであったとき、Ｔ₁＋Ｔ₂＋・・・・＋Ｔ_nで算出される値である。制御部２０１は、トナーカートリッジ６０を新品に交換して以降、新たに１枚印刷するごとに、上記の計算式に基づき、Ｔuseの値を更新する。なお、制御部２０１は、用紙１枚につき使用するトナー量の設定値Ｔを次のようにして取得する。すなわち、ある用紙を印刷するとき、通常モードである場合はＴの値を予め定められた値Ｔbaseとし、一方、トナーセーブモードである場合は、後述するトナー量設定処理により設定された値とする。また、制御手段２０１は、上述したトナーカートリッジ抜き差し検出スイッチ１６８がＯＦＦ→ＯＮと変化し、その後、上述した新品トナー確認スイッチがＯＮ→ＯＦＦと変化したときに、トナーカートリッジ６０が新品に交換されたと判断し、Ｔuseを０にリセットする。

また、上記ＲＡＭ２０７に記録、更新されるデータには、トナーカートリッジ６０を新品に交換して以降、印刷した用紙の累積枚数Ｐttlがある。制御手段２０１は、新たに１枚印刷するごとに、累積枚数Ｐttlを更新し、また、トナーカートリッジ６０が新品に交換されたと判断したとき（トナーカートリッジ抜き差し検出スイッチ１６８がＯＦＦ→ＯＮと変化し、その後、新品トナー確認スイッチがＯＮ→ＯＦＦと変化したとき）は、累積枚数Ｐttlを０にリセットする。

また、レーザプリンタ１は、上述した操作部２０９（図１参照）を備えており、利用者は、操作部２０９により、印刷時のモードを、通常モードとトナーセーブモードのうちのいずれかに設定可能である。

また、レーザプリンタ１は、外部装置２１１（パーソナルコンピュータ等）と通信可能なインタフェース２１３を備えている。制御部２０１は、外部装置２１１から入力された画像データに対し、周知のモノクロ変換処理、網点処理を順次行い、その処理後の画像データに基づいて、印刷処理を実行する。

ｅ）次に、用紙上に画像を形成するとき、制御部２０１が実行するトナー量設定処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１１０では、印刷設定が、通常モードとトナーセーブモードとのうちのいずれであるかを確認する。

ステップ１２０では、前記ステップ１１０で確認したモードがトナーセーブモードであるか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ１３０に進み、ＮＯの場合はステップ１６０に進む。

ステップ１３０では、その時点でトナーカートリッジ６０の中にあるトナーの残量Ｒｔを取得する。具体的には、ＲＯＭ２０５に記憶しているトナー容量Ｔmaxから、ＲＡＭ２０７に記憶されているトナーの累積使用量Ｔuseを除することで、トナーの残量Ｒｔを取得する。

ステップ１４０では、数式１が成立するか否かを判断する。成立しない場合はステップ１５０に進み、成立する場合はステップ１７０に進む。

ステップ１５０では、数式３によりセーブ係数Ｓの値を求め、用紙１枚につき使用するトナー量の設定値Ｔとして、Ｔbaseに、そのＳを乗じた値を設定する。

一方、前記ステップ１２０にてＮＯと判断された場合はステップ１６０に進む。ステップ１６０では、用紙１枚につき使用するトナー量の設定値ＴをＴbaseに設定する。

また、前記ステップ１４０でＹＥＳと判断された場合はステップ１７０に進む。ステップ１７０では、用紙１枚につき使用するトナー量の設定値Ｔとして、Ｔbaseに、Ｓdefを乗じた値を設定する。

ｆ）次に、制御部２０１が、上述したトナー量設定処理により設定した値に応じて、トナー量を調整する方法を図７、図８に基づいて説明する。
レーザプリンタ１の制御部２０１は、図７に示すように、外部装置２１１（図５参照）のアプリケーションから、画像データを受信し、その画像データに、周知のモノクロ変換処理、網点処理を順次行ってから、画像データに基づいて印刷処理を実行する。

トナーセーブモードを選択しているときは、図８に示すように、モノクロ変換処理と網点処理との間で、さらに、トナーセーブ処理を行い、使用するトナー量を、トナー量設定処理により設定した値に応じて調整する。図８における格子は画像データを表し、個々の枠が１画素を表すが、例えば、設定されたセーブ係数Ｓが０．７であった場合、トナーセーブ処理では、各画素における、モノクロ変換処理後のblackの数値７６に、０．７を乗じて、５３とする。次に、この５３という数値を用いて、網点処理を行う。すなわち、セーブ係数Ｓに応じて、網点処理に入力される数値を変化させ、ドットを印刷するか否か（二値化後の数値が１か０か）の結果を変化させることで、トナーの使用量を調整する。なお、通常モードの場合は、トナーセーブ処理を行わず、モノクロ変換処理の後、そのまま網点処理を行う。

ｇ）次に、レーザプリンタ１が奏する効果を説明する。
レーザプリンタ１は、トナーカートリッジ６０の中に実際に残存するトナー量Ｒtと、トナーセーブモードを使用し、印刷を行った用紙の累積枚数Ｐttlが最大印刷可能枚数Ｐmaxに達するまで印刷を行った場合に使用するトナー量（Ｔbase×Ｓdef×（Ｐmax―Ｐttl））とを比較し（数式１）、実際に残存するトナー量Ｒtの方が少ない場合は、トナーセーブモードにおけるセーブ係数Ｓをデフォルトの値であるＳdefとし、一方、実際に残存するトナー量Ｒtの方が多い場合は、トナーセーブモードにおけるセーブ係数Ｓを、数式３で定まる値とする。

すなわち、本実施の形態では、残存するトナー量Ｒtが少なく、印刷を行った用紙の累積枚数Ｐttlが最大印刷可能枚数Ｐmaxに達する前に、トナーが無くなる場合（数式１が成立する場合）は、トナーの使用量を、トナーセーブモードにおけるデフォルトの値とするが、残存するトナー量Ｒtが多く、トナーセーブモードを使用すると、トナーが残存したまま、印刷を行った用紙の累積枚数Ｐttlが最大印刷可能枚数Ｐmaxに達する場合（数式１が成立しない場合）は、トナーセーブモードにおけるトナーの使用量をデフォルトの値より増し、印刷を行った用紙の累積枚数Ｐttlが最大印刷可能枚数Ｐmaxに達し、トナーカートリッジ６０を交換するとき、理論上、トナーの残量が０になる量とする。そのことにより、トナーカートリッジ６０を交換するときに残存するトナーの量を低減することができ、トナーの無駄を防止できる。

２．第２の実施の形態
本第２の実施の形態レーザプリンタ１の構成は、基本的には、前記第１の実施の形態のものと同様であるが、カラー印刷が可能な構成を有する点で相違する。すなわち、トナーカートリッジ６０は、ＣＭＹＫ４色のトナーを、それぞれ備えており、画像形成部７は、それら４色のトナーを順次用いて、用紙上にカラー画像を形成する。なお、画像形成部７がそれぞれの色のトナーで像を形成する方法は、前記第１の実施の形態における方法と同様である。

本第２の実施の形態では、４色のトナーのそれぞれについて、用紙１枚につき使用するトナー量Ｔを設定する必要がある。制御部２０１が実行するトナー量設定処理を図９のフローチャートに基づいて説明する。

ステップ２１０では、印刷設定が、通常モードとトナーセーブモードとのうちのいずれであるかを確認する。
ステップ２２０では、前記ステップ２１０で確認したモードがトナーセーブモードであるか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ２３０に進み、ＮＯの場合はステップ３３０に進む。

ステップ２３０では、トナーの色識別番号ｉを、０に設定する。この色識別番号ｉは、１であればＣに、２であればＭに、３であればＹに、４であればＫに対応する。
ステップ２４０では、トナーの色識別番号ｉを１だけ増加させる。

ステップ２５０では、トナーの色識別番号ｉに対応する色のトナーについて、その時点でトナーカートリッジ６０の中にあるトナーの残量Ｒｔを取得する。具体的には、ＲＯＭ２０５に記憶しているトナー容量ＴmaxからＲＡＭ２０７に記憶されているトナーの累積使用量Ｔuseを除することで、トナーの残量Ｒｔを取得する。

ステップ２６０では、トナーの色識別番号ｉに対応する色のトナーについて、数式１が成立するか否かを判断する。成立しない場合はステップ２７０に進み、成立する場合はステップ３２０に進む。

ステップ２７０では、数式３により、トナーの色識別番号ｉに対応する色のトナーについて、セーブ係数Ｓの値を求める。

一方、前記ステップ２６０で数式１が成立すると判断した場合は、ステップ３２０に進み、トナーの色識別番号ｉに対応する色のトナーについて、セーブ係数Ｓの値をデフォルトのＳdefとする。

ステップ２８０では、トナーの色識別番号ｉが４に達しているか（ＣＭＹＫ全ての色のトナーについてステップ２４０〜２７０、３２０の処理が終了したか）を判断する。ＹＥＳの場合はステップ２９０に進み、ＮＯの場合はステップ２４０に進む。

ステップ２９０では、前記ステップ２７０又は３２０で設定した、ＣＭＹＫそれぞれのセーブ係数Ｓをチェックする。
ステップ３００では、前記ステップ２９０でチェックした、ＣＭＹＫそれぞれの色のセーブ係数Ｓのうちで、最小のＳを選択する。

ステップ３１０では、前記ステップ３００で選択したセーブ係数Ｓを、ＣＭＹＫ全ての色についての、共通のセーブ係数Ｓとする。そして、その共通のセーブ係数Ｓを用いて、ＣＭＹＫそれぞれの色のトナーについて、用紙１枚につき使用するトナー量の設定値Ｔを、Ｔbase×Ｓに設定する。

一方、前記ステップ２２０にてＮＯと判断された場合はステップ３３０に進む。ステップ３３０では、ＣＭＹＫそれぞれの色のトナーについて、用紙１枚につき使用するトナー量の設定値ＴをＴbaseに設定する。なお、Ｔbaseの値は、色ごとに異なっていてもよい。

次に、制御部２０１が、上述したトナー量設定処理により設定した値に応じて、トナー量を調整する方法を図１０、図１１に基づいて説明する。
制御部２０１は、図１０に示すように、外部装置２１１（図５参照）のアプリケーションから、カラー画像データを受信し、そのカラー画像データに、周知のカラーマッチング処理、網点処理を順次行ってから、処理後のカラー画像データに基づいて印刷処理を実行する。

トナーセーブモードを選択しているときは、図１１に示すように、カラーマッチング処理と網点処理との間で、さらにトナーセーブ処理を行い、使用するトナー量を、トナー量設定処理により設定した値に応じて調整する。図１１における格子は画像データを表し、個々の枠が１画素を表すが、例えば、設定されたセーブ係数Ｓが０．７であった場合、トナーセーブ処理では、各画素における、カラーマッチング処理後のＣＭＹＫの数値に、それぞれ、０．７を乗じる。次に、０．７を乗じた後の数値を用いて、網点処理を行う。すなわち、セーブ係数Ｓに応じて、網点処理に入力される数値を変化させ、ドットを印刷するか否か（二値化後の数値が１か０か）の結果を変化させることで、トナーの使用量を調整する。なお、通常モードの場合は、トナーセーブ処理を行わず、カラーマッチング処理の後、そのまま網点処理を行う。

本実施の形態では、ＣＭＹＫ全てのトナーについて、共通するＳを用いるので、トナーセーブモードにおいて印刷したときでも、色のバランスが崩れることがない。また、最も小さな値のＳを用いるので、特定のトナーの枯渇が早まってしまうようなことがない。

３．第３の実施の形態
本第３の実施の形態レーザプリンタ１の構成及び作用は、基本的には、前記第２の実施の形態のものと同様であるが、用紙１枚につき使用するトナー量Ｔを設定する方法において相違する。

制御部２０１が実行するトナー量設定処理を図１２のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ４１０では、印刷設定が、通常モードとトナーセーブモードとのうちのいずれであるかを確認する。

ステップ４２０では、前記ステップ４１０で確認したモードがトナーセーブモードであるか否かを判断する。ＹＥＳの場合はステップ４３０に進み、ＮＯの場合はステップ５００に進む。

ステップ４３０では、トナーの色識別番号ｉを、０に設定する。なお、この色識別番号ｉは、１であればＣに、２であればＭに、３であればＹに、４であればＫに対応する。
ステップ４４０では、トナーの色識別番号ｉを１だけ増加させる。

ステップ４５０では、トナーの色識別番号ｉに対応する色のトナーについて、その時点でトナーカートリッジ６０の中にあるトナーの残量Ｒｔを取得する。具体的には、ＲＯＭ２０５に記憶しているトナー容量ＴmaxからＲＡＭ２０７に記憶されているトナーの累積使用量Ｔuseを除することで、トナーの残量Ｒｔを取得する。

ステップ４６０では、トナーの色識別番号ｉに対応する色のトナーについて、数式１が成立するか否かを判断する。成立しない場合はステップ４７０に進み、成立する場合はステップ４９０に進む。

ステップ４７０では、数式３により、トナーの色識別番号ｉに対応する色のトナーについて、セーブ係数Ｓの値を求める。そして、用紙１枚につき使用するトナー量の設定値Ｔとして、Ｔbaseに、そのＳを乗じた値を設定する。

一方、前記ステップ４６０で数式１が成立すると判断した場合は、ステップ４９０に進み、トナーの色識別番号ｉに対応する色のトナーについて、セーブ係数Ｓの値をデフォルトのＳdefとする。そして、用紙１枚につき使用するトナー量の設定値Ｔとして、Ｔbaseに、Ｓdefを乗じた値を設定する。

ステップ４８０では、トナーの色識別番号ｉが４に達しているか（ＣＭＹＫ全ての色のトナーについてステップ４４０〜４７０、４９０の処理が終了したか）を判断する。ＹＥＳの場合は本処理を終了し、ＮＯの場合はステップ４４０に進む。なお、Ｔbaseの値は、色ごとに異なっていてもよい。

本実施の形態では、ＣＭＹＫそれぞれのトナーについて、個別にＳを決定するので、例えば、各トナーの残存量に差がある場合でも、それぞれのトナーにおいて最適なＳを決定し、トナーの余りを低減できる。

尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、前記第１の実施の形態におけるステップ１５０、前記第２の実施の形態におけるステップ２７０、前記第３の実施の形態におけるステップ４４０で設定するＳの値は、数式３により定まる値に限定されず、数式２を充足する範囲内において定められた値であってもよい。この場合でも、トナーセーブモードにおいてＳの値を一律にＳdefとするよりも、残存するトナーの量を低減することができ、トナーの無駄を防止できる。

また、トナーカートリッジ６０は、図１３（Ａ）に示すように、第１新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６２及び第２新品トナーカートリッジ確認用ギヤ１６３を備える代わりに、その左側面に、トナー情報チップ２１５を備えていても良い。トナー情報チップ２１５には、偽造防止確認ＩＤ、トナー種別、新品／中古判定フラグ、トータル印字枚数等の情報が記憶されている。また、トナー情報チップ２１５は、接触用端子２１７を備えており、接触用端子２１７は、レーザプリンタ１の本体内側に設けられた端子（図示せず）を介して、制御手段２０１に接続する。トナーカートリッジ６０がレーザプリンタ１本体に挿入されたとき、制御手段２０１は、トナー情報チップ２１５に記憶された新品／中古判定フラグにアクセスし、そのトナーカートリッジ６０が新品か中古かを判定する。新たに挿入されたトナーカートリッジ６０が新品であると判定した場合は、Ｔuse、及びＰttlを０にリセットする。その後、そのトナーカートリッジ６０を使用して印刷がなされたとき、制御手段２０１は、トナー情報チップ２１５に記憶された新品／中古判定フラグを中古に設定する。

前記第１の実施の形態乃至第３の実施の形態において、制御部２０１が、トナー量設定処理により設定した値に応じて、トナー量を調整する方法は、次のような方法でもよい。図１４（Ａ）は、モノクロ変換処理（カラーマッチング処理）、トナーセーブ処理を順次行った後における画像データを表す。図１４（Ａ）にける１つの枠が１画素を表し、塗りつぶした枠は、二値化の結果ドットＯＮとなった画素であり、空白の枠はドットＯＦＦとなった画素である。

設定されたセーブ係数Ｓが、例えば、０．７の場合は、図１４（Ｂ）に示すような、画像データの各画素に対応する構成単位を備え、全構成単位のうち、３０％がオフとなるパターンのマスクを用いて、図１４（Ａ）に示す画像データを間引く。その結果、図１４（Ｃ）に示すように、図１４（Ａ）に示す画像データから、３０％が間引かれた（元々ドットＯＮであった画素がドットＯＦＦとなった）画像データが得られる。画像データがカラー画像データである場合は、各色ごとに同様の処理を行えばよい。

上記のマスクパターンは、セーブ係数Ｓに応じて変化させる必要があるが、セーブ係数Ｓに応じて、制御手段２０１が演算で決定してもよいし、また、予め、セーブ係数に応じたマスクを複数ＲＯＭ２０５に記憶しておき、その中から、設定されたセーブ係数Ｓに応じて選択するようにしてもよい。

なお、各実施の形態によってトナーの無駄が無くなる上に、交換されたトナーカートリッジ内部にはトナーが残らないので、交換されたトナーカートリッジの内部から外部へトナーが拡散する恐れもなくなり、トナーカートリッジをリサイクルする場合のリサイクル処理も楽になるという効果もある。

本発明が適用されたレーザプリンタの外観を表すとともに、各カートリッジを取り付けるために蓋部を開放した状態をも表す斜視図である。 そのレーザプリンタの内部構成を表す縦断面図である。 現像カートリッジとトナーカートリッジとの間のギヤの構成の関係を表す説明図である。 トナーカートリッジの確認用ギヤの構成及び動作を表す説明図である。 レーザプリンタの電気的構成を表すブロック図である。 トナー量設定処理を表すフローチャートである。 画像データの処理方法を表す説明図である。 トナーセーブモードにおいてトナー量を調整する方法を表す説明図である。 トナー量設定処理を表すフローチャートである。 画像データの処理方法を表す説明図である。 トナーセーブモードにおいてトナー量を調整する方法を表す説明図である。 トナー量設定処理を表すフローチャートである。 トナーカートリッジの構成を表す説明図である。 トナーセーブモードにおいてトナー量を調整する方法を表す説明図である。

符号の説明

１…レーザプリンタ ４…蓋部 ７…画像形成部
２０…感光体カートリッジ ２１…感光体ドラム ２２…転写ローラ
５３，６１ｂ…ギヤ ２３…スコロトロン帯電器
２４…紙粉回収ブラシ ４０…現像カートリッジ
４１…現像ローラ ４２…支持部 ４２ａ…開口部
４３…上オーガ ４４…下オーガ ４５…供給ローラ
４８…シャッタ ５５…区画壁 ６０…トナーカートリッジ
６１…アジテータ ６１ａ…回転軸 ６２…取っ手
６３…内筒 ６４…外筒 ９０…スキャナユニット
Ｌ…レーザ光
１６２…第１新品トナーカートリッジ確認用ギヤ
１６３…第２新品トナーカートリッジ確認用ギヤ
１６４…回動軸 １６５…板状突起 １６６…無歯部
１６８…トナーカートリッジ抜き差し検出スイッチ
２０１…制御部 ２０３…ＣＰＵ ２０５…ＲＯＭ
２０７…ＲＡＭ ２０９…操作部 ２１１…外部装置
２１３…インタフェース

Claims (5)

1. トナーを記録媒体の表面に付着させることで画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段が使用するトナーを保持する、交換可能なトナー保持手段と、
   前記画像形成手段が前記記録媒体１枚の画像形成につき使用するトナー量Ｔを通常使用量Ｔbaseとした通常モードと、前記Ｔを、前記Ｔbaseにセーブ係数Ｓ（Ｓは０より大きく１未満の値）を乗じた値としたトナーセーブモードとのうちのいずれかのモードを設定可能なモード設定手段と、
   前記トナー保持手段を交換して以降、画像を形成した記録媒体の累積枚数である画像形成枚数Ｐttl、及び前記トナー保持手段中に残存するトナー量Ｒtをそれぞれ検出するパラメータ検出手段と、
   前記Ｓを予め設定されたデフォルト値Ｓdefとし、前記トナー保持手段ごとに予め設定された最大画像形成可能枚数をＰmaxとしたとき、下記数式１が成立するか否かを判断し、前記数式１が成立すると判断した場合は、前記Ｓを前記Ｓdefに決定するとともに、前記数式１が成立しないと判断した場合は、前記Ｓを下記数式２を充足する範囲内の値に決定するトナーセーブモード時トナー量設定手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
   

   

   
2. 前記トナーセーブモード時トナー量設定手段は、前記数式１が成立しないと判断した場合は、前記Ｓを下記数式３に基づいて決定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
   

   
3. 前記トナー保持手段は、色が異なる２種以上のトナーを保持し、前記画像形成手段は、前記２種以上のトナーを用いて画像を形成するものであるとともに、
   前記パラメータ検出手段は、前記２種以上のトナーのそれぞれについて、前記Ｒｔを検出し、
   前記トナーセーブモード時トナー量設定手段は、前記２種以上のトナーのそれぞれについて、前記数式１及び前記数式３に基づいて前記Ｓを算出し、そのうち、最も小さな値のＳを、前記２種以上のトナーの全てに共通するＳとして決定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記トナー保持手段は、色が異なる２種以上のトナーを保持し、前記画像形成手段は、前記２種以上のトナーを用いて画像を形成するものであるとともに、
   前記パラメータ検出手段は、前記２種以上のトナーのそれぞれについて、前記Ｒｔを検出し、
   前記トナーセーブモード時トナー量設定手段は、前記２種以上のトナーのそれぞれについて、前記数式１及び前記数式３に基づいて前記Ｓを決定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
5. 前記パラメータ検出手段は、前記トナー保持手段を交換して以降に画像を形成した記録媒体の枚数と、それぞれの記録媒体に使用したトナー量Ｔとに基づいて、前記トナー保持手段を交換して以降に使用したトナーの累積使用量Ｔuseを算出し、前記トナー保持手段ごとに予め設定されているトナー容量Ｔmaxから、前記Ｔuseを除することで、前記Ｒｔを検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。

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