JP2014178349A - 画像形成装置、画像形成プログラム及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーの無駄な強制排除を防止できるようにする。
【解決手段】ＣＰＵ５１は、トナーの各色（Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫ）毎に、且つ主走査方向の位置を複数に分割した領域ＡＲ毎に、原稿１ページの印字面積率を算出した上で、前回のトナーリフレッシュ処理以降の平均印字面積率を算出する。またＣＰＵ５１は、領域ＡＲ毎に、前回のトナーリフレッシュ処理以降におけるトナー供給ローラ２６Ａの回転距離を取得する。その上でＣＰＵ５１は、１以上の領域ＡＲでトナー供給ローラ２６Ａの回転距離が閾値以上である場合、平均印字面積率が閾値以下である領域ＡＲについてのみ、領域単位トナーリフレッシュ処理を実行することにより、トナーリフレッシュ処理が必要ない領域ＡＲにおける無駄なトナーの排出を防止することができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成プログラム及び画像形成方法に関し、特に、電子写真方式により現像ユニットや中間転写ベルトなどの像担持体上に画像を形成し、その画像を転写材に転写する処理に関する。

従来、画像形成装置として電子写真方式を用いた画像形成装置が広く使われている。この種の画像形成装置は、現像ユニットの感光体上に形成した画像を中間転写ベルト上に一次転写し、一方、レジストローラなどを用いてあらかじめ設定したタイミングで用紙等の転写材を搬送することで、中間転写ベルト上の画像と転写材を同期させて転写材に画像を転写する構成が一般的である。

この画像形成装置では、現像ローラの主走査幅に対する実際に画像を印字した面積の割合（以下これを画像面積率と呼ぶ）の低い画像を出力する場合、現像に用いられるトナーの量が少ない。つまり画像形成装置では、消費されるトナーの量が減ることになる。

そのため画像形成装置では、低画像面積率の画像を連続して出力し続けた場合、現像ユニット内のトナー入れ替えが僅かしか行わない。この結果トナーは、現像ユニット内に存在する時間が長くなり、長期的に攪拌されることでストレスが与えられ、帯電能力及び電荷保持能力が低下し、また長期的に帯電し続けることにより劣化してしまう。

これにより画像形成装置では、現像ブレードと現像ローラの摩擦、圧力のストレスにより劣化したトナーが滞留し、トナー固着が発生してしまう問題がある。

この問題を解決するため、電子写真方式を用いる画像形成装置において、過去の所定枚数における平均印字面積率を算出すると共に、感光体にトナーを供給するトナー供給ローラの回転距離を算出し、トナー供給ローラ回転距離が所定の閾値以上であり、且つ平均印字面積率が所定の閾値以下である場合に、劣化したトナーを強制排出する処理（いわゆるトナーリフレッシュ）を実行する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで特許文献１に開示された技術では、平均印字面積率及びトナー供給ローラ回転距離を基にトナーリフレッシュを実行しており、この印字面積率を現像ローラの主走査幅に対する印字面積より判断している。

このためこの技術では、小サイズの印字、すなわち主走査幅が短い画像の印字が多いほど、トナーリフレッシュが頻繁に実行されることになり、場合によっては不要なトナーリフレッシュが実行される可能性がある。この結果この技術では、トナーリフレッシュを実行するときに印字処理を実行できないことによる生産性の低下やトナー消費量の増加等の問題がある。

本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、トナーの無駄な強制排除を防止することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、印字可能な面積に対しトナーを用紙に付加して印字を行った面積の割合である印字面積率を所定枚数にわたって平均化した平均印字面積率を、主走査方向に分けた複数の領域ごとに算出する平均印字面積率算出手段と、前記トナーを周側面に付着させて供給するトナー供給ローラの回転距離を検出するトナー供給ローラ回転距離検出手段と、前記平均印字面積率及び前記トナー供給ローラの回転距離を基に、前記領域ごとにトナーの劣化を判断するトナー劣化判断手段と、前記領域ごとにトナーを強制排出するトナー排出手段と、前記トナー劣化判断手段により前記領域ごとのトナーの劣化を判断した結果を基に、前記トナー排出手段により前記領域ごとにトナーを強制排出させるよう制御する制御手段とを含むことを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、画像形成装置に対し実行させる画像形成プログラムであって、印字可能な面積に対しトナーを用紙に付加して印字を行った面積の割合である印字面積率を所定枚数にわたって平均化した平均印字面積率を、主走査方向に分けた複数の領域ごとに算出する第１のステップと、前記トナーを周側面に付着させて供給するトナー供給ローラの回転距離を検出する第２のステップと、前記平均印字面積率及び前記トナー供給ローラの回転距離を基に、前記領域ごとにトナーの劣化を判断する第３のステップと、前記第３のステップにより前記領域ごとのトナーの劣化を判断した結果を基に、所定のトナー排出手段により前記領域ごとにトナーを強制排出させるよう制御する第４のステップとを含むことを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、画像形成方法であって、印字可能な面積に対しトナーを用紙に付加して印字を行った面積の割合である印字面積率を所定枚数にわたって平均化した平均印字面積率を、主走査方向に分けた複数の領域ごとに算出する第１の工程と、前記トナーを周側面に付着させて供給するトナー供給ローラの回転距離を検出する第２の工程と、前記平均印字面積率及び前記トナー供給ローラの回転距離を基に、前記領域ごとにトナーの劣化を判断する第３の工程と、前記第３の工程により前記領域ごとのトナーの劣化を判断した結果を基に、所定のトナー排出手段により前記領域ごとにトナーを強制排出させるよう制御する第４の工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、トナーの無駄な強制排除を防止することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御システムを示す図である。 本発明の実施形態に係る一般的なトナーリフレッシュ処理手順を示す図である。 本発明の実施形態に係るトナーリフレッシュ処理の概念を示す図である。 本発明の実施形態に係るトナーリフレッシュ処理における領域の設定を示す図である。 本発明の実施形態に係る主走査方向の位置ごとの累積トナー印字カウント値を示す図である。 本発明の実施形態に係る領域単位トナーリフレッシュ処理手順を示す図である。 本発明の実施形態に係る領域単位トナーリフレッシュ処理の概念を示す図である。 本発明の実施形態に係る領域毎のトナー強制消費量を示す図である。 本発明の実施形態に係る弱トナーリフレッシュ処理を含む領域単位トナーリフレッシュ処理の概念を示す図である。 本発明の実施形態に係る領域単位トナーリフレッシュ処理手順を示す図である。

実施の形態１．
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、Ａ０サイズに対応した広幅の画像読取装置を含む複写機、すなわち画像形成装置を例として説明する。尚、画像形成装置に限らず、広幅の画像読取装置としても実現可能である。

本実施形態の画像形成装置について図１を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施形態による画像形成装置の構成を示す概略図である。

画像形成装置１は、電子写真方式により画像を用紙に印字するものであり、大きく分けて画像形成部２及び用紙搬送部３により構成される。

画像形成部２は、Ｋ（ブラック）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）及びＹ（イエロー）の各色の画像データを形成する単色画像形成ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄと、形成された画像データを用紙５に転写する転写ベルト１１とを中心に構成されている。

転写ベルト１１は、回転駆動される２次転写駆動ローラ１２と転写ベルトテンションローラ１３との間に巻回されており、図１（ａ）において反時計回りに走行する。

単色画像形成ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄは、転写ベルト１１の上側に、走行する当該転写ベルト１１の上流側から順に並べられており、いわゆるタンデム型として構成されている。また単色画像形成ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄの上側には、レーザ光を照射する露光器１４が設置されている。

なお、単色画像形成ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄは、形成するトナー画像の色のみが異なっており、その内部構成は共通である。以下では、代表として単色画像形成ユニット１０Ａを中心に説明する。

図１（ｂ）は、単色画像形成ユニット１０Ａの構成を示す概略図である。単色画像形成ユニット１０Ａは、現像ユニット２１Ａを中心に構成されている。現像ユニット２１Ａの上側には、トナーが収容されると共に当該トナーを現像ユニット２１Ａに供給するトナー容器２２Ａが設けられている。

現像ユニット２１Ａは、感光体２３Ａを中心に構成されている。感光体２３Ａは、円筒状に構成されており、光源である露光器１４から照射される露光光ＬＡにより周側面が露光され、静電潜像を形成する。

感光体２３Ａの周囲には、感光体２３Ａを一様に帯電させる帯電器２４Ａ、感光体２３Ａの周側面に形成された静電潜像に応じて、即ち露光量に応じてトナーを付着させて可視化することによりトナー画像を形成する現像器２５Ａ、この現像器２５Ａにトナーを供給するトナー供給ローラ２６Ａ、感光体２３Ａの不要なトナーを除去するクリーナーブレード２７Ａ等が配置されている。また転写ベルト１１を挟んで感光体２３Ａと対向する位置には、トナー画像を転写ベルト１１上に転写する一次転写ローラ２８Ａが配置されている。

さらに画像形成装置１内における転写ベルト１１の下側には、用紙５に転写されずに残ったトナーを回収する廃トナーボックス１５が配置されている。

用紙搬送部３は、印刷時に用紙５を搬送する搬送経路３１と、両面印刷を行う場合に用紙５を搬送する両面搬送経路３２とに沿って種々の部品が配置されている。

用紙搬送部３には、搬送経路３１に沿って、用紙５を積載する給紙トレイ３３、用紙５を搬送する給紙ローラ３４、レジストローラ３５、転写ベルト１１に形成された画像を用紙に転写する二次転写ローラ３６、トナーが転写された用紙にトナーを定着させる定着器３７及び用紙を排出する排紙ローラ３８がそれぞれ配置されている。排紙ローラ３８の近傍には、用紙５が通紙したことを検知する排紙センサ３９が配置されている。

また用紙搬送部３における両面搬送経路３２の途中には、排紙ローラ３８側からレジストローラ３５側へ用紙５を搬送する両面ローラ４０が配置されている。

次に、画像形成装置１において印刷処理を行う場合の、画像形成部２及び用紙搬送部３における一般的な動作について説明する。

まず画像形成部２において、感光体２３Ａの外周面は、暗中にて帯電器２４Ａにより一様に帯電された後、露光器１４からの露光光ＬＡにより形成すべき画像に応じたパターンで露光され、静電潜像が形成される。現像器２５Ａは、トナー供給ローラ２６Ａから供給されるトナーをこの静電潜像に応じて付着させることにより、感光体２３Ａ上にトナー画像を形成させる。

感光体２３Ａは、転写ベルト１１と接する位置（いわゆる一次転写位置）で、一次転写ローラ２８Ａの働きによりトナー画像を転写ベルト１１上に転写する。この転写により、転写ベルト１１上にトナー画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体２３Ａは、外周面に残留した不要なトナーがクリーナーブレード２７Ａにより払拭された後、次の画像形成のために待機する。

単色画像形成ユニット１０Ａの現像ユニット２１Ａによりトナー画像を転写された転写ベルト１１は、次の単色画像形成ユニット１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄの位置に順次搬送される。単色画像形成ユニット１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄは、単色画像形成ユニット１０Ａと同様の画像形成プロセスにより、それぞれの色によるトナー画像を転写ベルト１１上の既存のトナー画像に重畳するように転写する。

こうして転写ベルト１１上には、フルカラーのトナー画像が形成される。転写ベルト１１は、回転されることによりフルカラーのトナー画像を二次転写ローラ３６の位置まで走行させる。

一方、用紙搬送部３は、給紙ローラ３４を時計回りに回転駆動することにより、給紙トレイ３３に収納された用紙５を最上面から１枚ずつ分離して送り出す。レジストローラ３５は、転写ベルト１１の走行に合わせたタイミングで反時計方向への回転駆動を開始することにより、用紙５を二次転写ローラ３６へ向けて送り出し、画像形成部２において転写ベルト１１により搬送されたトナー画像と用紙５とを二次転写ローラ３６上で重ね合わせる。

レジストローラ３５により送り出された用紙５は、二次転写ローラ３６により転写ベルト１１上のトナー画像が転写された後、定着器３７により当該トナー画像が熱および圧力によって定着され、反時計回りに回転駆動される排紙ローラ３８により画像形成装置１の外部に排紙される。

また用紙搬送部３は、両面印刷を行う場合、用紙５が排紙ローラ３８を通過する手前で、排紙ローラ３８を時計回りに回転駆動し、当該用紙５を両面搬送経路３２に搬送する。両面搬送経路３２に搬送された用紙５は、両面ローラ４０により再びレジストローラ３５まで搬送される。

レジストローラ３５に到達した用紙５は、再びレジストローラ３５から送り出され、二次転写ローラ３６により先程と反対側の用紙面にトナー画像が転写され、定着器３７によりトナー画像が熱および圧力によって定着され、反時計回りに回転駆動される排紙ローラ３８により画像形成装置の外部へ排紙される。

次に、画像形成装置１の処理ブロックについて説明する。図２は、本実施形態による画像形成装置の制御システムを表すブロック図である。

ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５１は、システムバス５０を介してＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５３及びＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ−Ｖｏｌａｔｉｌｅ ＲＡＭ）５４等と接続されている。

ＲＯＭ５２は、後述する制御プログラムや各種閾値等を記憶している。ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５１の主メモリやワークエリア等として機能し、記録データの展開領域、環境データの格納領域等に用いられる。ＮＶＲＡＭ５４は、不揮発性の記憶領域であり、例えば各色のトナー印字カウンタ値やトナー供給ローラ２６Ａの回転距離等、制御プログラムが利用する画像形成装置に関する種々の情報が格納される。

ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５３をワークエリアとして利用しながら、ＲＯＭ５２に記憶された制御プログラム等を実行することにより、システムバス５０に接続される各種デバイスとのアクセスを総括的に制御し、またＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）５５を介して接続されるセンサやモータ、クラッチ、ヒーター等の電装品に関する入出力を制御する。

またＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶されている制御プログラムを実行する他、外部Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）５６を介してホストコンピュータなどの外部装置（図示せず）との通信処理が可能となっている。さらにＣＰＵ５１は、操作パネルＩ／Ｆ５７を介して接続される操作パネル５８によって、プリンタモードなどの設定操作を受け付け、これに基づいた設定処理等を実行する。

ＮＶＲＡＭ６１Ａは、トナー容器２２Ａ（図１）に搭載されており、トナーの残量等の情報が格納される。ＮＶＲＡＭ６１Ｂ、６１Ｃ及び６１Ｄは、いずれもＮＶＲＡＭ６１Ａと同様に構成されている。

Ｉ／Ｏ５５には、トナー供給モータ６２と、トナー供給クラッチ６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃ及び６３Ｄと、現像ユニットトナー検知センサ６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ及び６４Ｄとが接続されている。トナー供給クラッチ６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃ及び６３Ｄは、いずれもトナー供給クラッチ６３Ａと同様に構成されている。また現像ユニットトナー検知センサ６４Ｂ、６４Ｃ及び６４Ｄは、いずれも現像ユニットトナー検知センサ６４Ａと同様に構成されている。

現像ユニットトナー検知センサ６４Ａは、現像ユニット２１Ａ内に設置されており、現像ユニット２１Ａ内のトナーをそれぞれ検知し、その検知結果をＩ／Ｏ５５経由でＣＰＵ５１へ通知する。

ＣＰＵ５１は、現像ユニットトナー検知センサ６４Ａからの通知に基づき、トナー容器２２Ａから現像ユニット２１Ａへトナーを供給させるべきであるか否かを判断する。ＣＰＵ５１は、トナーを供給すべきと判断した場合、Ｉ／Ｏ５５を介してトナー供給モータ６２を駆動させると共にトナー供給クラッチ６３Ａを「ＯＮ」にすることにより、トナー容器２２Ａから現像ユニット２１Ａへトナーを供給させる。

画像処理部６５は、コントローラ６６から画像データを取得すると、これを露光器１４（図１）へ送信する。また画像処理部６５は、コントローラ６６から受け取った画像データから１ページあたりのトナー消費量を算出し、算出したトナー消費量を、システムバス５０を介してＣＰＵ５１へ通知するようになされている。

次に、トナーリフレッシュ処理について説明する。ここでは、最初に一般的なトナーリフレッシュ処理について説明し、その次に本実施形態によるトナーリフレッシュ処理について説明する。

図３は、一般的なトナーリフレッシュ処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ５１は、コントローラ６６（図２）から画像データの印刷指示を取得すると、この画像データを画像処理部６５へ供給して露光器１４による露光処理を開始させると共に、トナーリフレッシュ処理手順ＲＴ１（図３）を開始し、ステップＳ１へ移る。

ステップＳ１においてＣＰＵ５１は、原稿１ページ分の露光処理が完了したか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、ＣＰＵ５１は、このステップＳ１を繰り返すことにより、原稿１ページ分の露光処理が完了するのを待ち受ける。

一方、ステップＳ１において肯定結果が得られると、ＣＰＵ５１は次のステップＳ２へ移り、画像処理部６５から原稿１ページ分のトナー印字カウンタの値を取得して、その次のステップＳ３へ移る。

ステップＳ３においてＣＰＵ５１は、各色（Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫ）毎に原稿１ページの印字面積率を算出し、次のステップＳ４へ移る。ここで印字面積率Ｔは、トナー印字カウンタ値Ｕを、印字範囲の総画素数、すなわちトナー供給ローラ幅の画素数Ｐに副走査方向の画素数Ｑを乗じた値で除算することにより求められる。

例えば、黒のトナーにおけるトナー印字カウンタ値Ｕが３９３７３７９［ｄｏｔ］であるとする。トナー供給ローラの幅が２９７［ｍｍ］であり、主走査方向の画素密度が１２００［ｄｐｉ：ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ］であった場合、１［ｉｎｃｈ］が２５．４［ｍｍ］であるため、トナー供給ローラ幅の画素数Ｐは、（２９７／２５．４）×１２００＝１４０３１［ｄｏｔ］となる。

一方、副走査方向の画素密度が２４００［ｄｐｉ］であり、副走査方向の原稿の長さが２９７［ｍｍ］であった場合、副走査方向の画素数Ｑは、（２９７／２５．４）×２４００＝２８０６２［ｄｏｔ］となる。このため印字面積率Ｔは、３９３７３７９／（１４０３１×２８０６２）≒０．０１となり、約１［％］と算出される。

ステップＳ４においてＣＰＵ５１は、平均印字面積率を算出する。ここで平均印字面積率は、前回のトナーリフレッシュ処理の実行時以降における印字面積率の平均値であり、ＮＶＲＡＭ５４に直前のページまでの平均印字面積率及びページ数が各色ごとに記憶されている。

このためＣＰＵ５１は、ＮＶＲＡＭ５４から直前のページまでの平均印字面積率及びページ数を取得し、これと今回算出された印字面積率Ｔとを基に新たな平均印字面積率を算出して、これをＮＶＲＡＭ５４に記憶させることにより更新した後、次のステップＳ５へ移る。

ステップＳ５においてＣＰＵ５１は、トナー供給ローラ２６Ａの回転距離を取得する。ＮＶＲＡＭ５４には、前回のトナーリフレッシュ処理が行われたときからのトナー供給ローラ２６Ａの回転距離が記憶されている。そこでＣＰＵ５１は、ＮＶＲＡＭ５４からトナー供給ローラ２６Ａの回転距離を取得し、次のステップＳ６へ移る。

ステップＳ６においてＣＰＵ５１は、トナー供給ローラの回転距離が所定の閾値以上であるか否かを判定する。ここで閾値は、ＮＶＲＡＭ５４に予め記憶されている値であり、例えば２００［ｍ］となっている。この閾値は、操作パネル５８を介した操作により変更することも可能となっている。

このステップＳ６において否定結果が得られると、このことはトナー供給ローラの回転距離が比較的少なく、未だトナーリフレッシュ処理を行う段階ではないことを表している。このときＣＰＵ５１は、トナーリフレッシュ処理を行うこと無く、このトナーリフレッシュ処理手順ＲＴ１を終了する。

一方、ステップＳ６において肯定結果が得られると、このことはトナーリフレッシュ処理を行うべき状態である可能性があることを表しており、このときＣＰＵ５１は次のステップＳ７へ移る。

ステップＳ７においてＣＰＵ５１は、ステップＳ４において算出した平均印字面積率が所定の閾値以下であるか否かを判定する。ここで閾値は、ＮＶＲＡＭ５４に予め記憶されている値であり、例えば１．５［％］となっている。この閾値は、操作パネル５８を介した操作により変更することも可能となっている。

このステップＳ７において否定結果が得られると、このことは平均印字面積率が比較的高く、トナーの消費量が比較的多いため、トナー劣化が発生している可能性が低いことを表している。このときＣＰＵ５１は、トナーリフレッシュ処理を行うこと無く、このトナーリフレッシュ処理手順ＲＴ１を終了する。

一方、ステップＳ７において肯定結果が得られると、このことはトナーの消費量が比較的少なく、トナー劣化が発生している可能性が高いことを表している。このときＣＰＵ５１は、次のステップＳ８へ移る。

ステップＳ８においてＣＰＵ５１は、感光体２３Ａを全面露光させることにより、現像器２５Ａに付着したトナーを強制的に消費させるトナーリフレッシュ処理を実行する。続いてＣＰＵ５１は、ＮＶＲＡＭ５４に記憶されているトナー供給ローラの回転距離及び平均印字面積率の値を「０」とすることによりリセットしてから、トナーリフレッシュ処理手順ＲＴ１を終了する。

ここで、ステップＳ８において行われるトナーリフレッシュ処理の概念について説明する。図４は、トナーリフレッシュ処理の概念について説明する模式的な図である。

露光器１４には、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの露光用素子（図示せず）が主走査方向に沿って並べて配置されている。

通常の画像形成処理が行われる場合、露光器１４は、画像処理部６５（図２）から供給される画像データに基づいて各露光用素子の発光強度を調整することにより、図４（ａ）に示すように、露光光ＬＡを感光体２３Ａへ向けて照射する。

感光体２３Ａは、帯電器２４Ａ（図１）によって一様に帯電されており、露光光ＬＡの強度に応じて露光の度合が変化することにより静電潜像が形成される。これにより感光体２３Ａは、図４（ｂ）に示すように、その後現像器２５Ａ（図１）により付着されるトナー画像の濃淡を調整することができる。

一方、トナーリフレッシュ処理が行われる場合、露光器１４は、画像処理部６５（図２）から一様な画像を表すリフレッシュ用画像データの供給を受け、これに基づいて全露光用素子の発光強度を一様に高めて、一様に高い光強度の露光光ＬＡを感光体２３Ａへ向けて、所定時間継続して照射する。

感光体２３Ａは、露光光ＬＡに基づき一様な静電潜像が形成され、これにより図４（ｃ）に示すように、現像器２５Ａ（図１）により多量のトナーが付着される。この結果、現像器２５Ａは、付着したトナーを強制消費することができる。

このように一般的なトナーリフレッシュ処理では、主走査方向の全範囲に渡って一様にトナーを強制消費する。

次に、本実施形態によるトナーリフレッシュ処理について説明する。図５は、トナーリフレッシュ処理における領域の設定について説明する図である。

本実施形態では、図５に示すように、主走査方向の位置を第１領域ＡＲ１、第２領域ＡＲ２、第３領域ＡＲ３、第４領域ＡＲ４及び第５領域ＡＲ５のように５個の領域ＡＲに等分割する。具体的には、例えば感光体２３Ａやトナー供給ローラ２６Ａ等における主走査方向の長さ（以下これを全幅と呼ぶ）が２９７［ｍｍ］であれば、各領域ＡＲの長さはその１／５である５９．４［ｍｍ］となる。

ここで第２領域ＡＲ２、第３領域ＡＲ３及び第４領域ＡＲ４を連結した中央の領域に着目すると、その長さは１７８．２［ｍｍ］となる。この長さは、Ｂ５サイズにおける縦の長さである１８２［ｍｍ］にほぼ等しい。

すなわち、画像形成装置１においてＢ５サイズの用紙に対し長手方向を主走査方向に向けた状態（いわゆるＢ５縦）の印刷処理を行う場合、第２領域ＡＲ２、第３領域ＡＲ３及び第４領域ＡＲ４においてはトナーが消費される一方、第１領域ＡＲ１及び第５領域ＡＲ５においてはトナーが殆ど消費されない。

ここで、主走査方向の位置ごとにトナー印字カウンタの値を累積した累積トナー印字カウント値を算出すると、主走査方向の長さが全幅よりも短い印刷処理を繰り返した場合には、図６に示すような特性となる。

この図６からわかるように、主走査幅が短いサイズの印刷処理が多いほど、平均印字面積率の値が小さくなりやすいので、一般的なトナーリフレッシュ処理（図４）では、トナーリフレッシュ処理が頻繁に実行されることになる。

この結果、一般的なトナーリフレッシュ処理では、用紙サイズに対する印字面積率ではトナーリフレッシュ処理が不要な場合においても、トナーリフレッシュ処理を実行することになってしまい、通常の印刷処理が中断されることによる生産性の低下やトナー消費量の増加を招く恐れがある。

そこで本実施形態では、このような点を勘案し、主走査方向の位置を第１領域ＡＲ１〜第５領域ＡＲ５のように複数の領域ＡＲに分割して、この領域ＡＲ毎にトナーリフレッシュ処理の要否を判断して実行するものとした。

具体的に本実施形態では、図３と対応する図７に示す領域単位トナーリフレッシュ処理手順ＲＴ２に従ってトナーリフレッシュ処理を実行する。

すなわちＣＰＵ５１は、コントローラ６６（図２）から画像データの印刷指示を取得すると、この画像データを画像処理部６５へ供給して露光器１４による露光処理を開始させると共に、領域単位トナーリフレッシュ処理手順ＲＴ２（図７）を開始し、ステップＳ１１へ移る。

ステップＳ１１においてＣＰＵ５１は、ステップＳ１の場合と同様に原稿１ページ分の露光処理が完了するのを待ち受け、次のステップＳ１２へ移る。ステップＳ１２においてＣＰＵ５１は、画像処理部６５から領域ＡＲ毎の原稿１ページ分のトナー印字カウンタの値を取得して、その次のステップＳ１３へ移る。

ステップＳ１３においてＣＰＵ５１は、各色（Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫ）毎且つ領域ＡＲ毎に、原稿１ページの印字面積率を算出し、次のステップＳ１４へ移る。ここで領域ＡＲ毎の印字面積率Ｔは、領域ＡＲ毎のトナー印字カウンタ値Ｕを、領域ＡＲの印字範囲の総画素数、すなわち領域ＡＲにおけるトナー供給ローラ幅の画素数Ｐに副走査方向の画素数Ｑを乗じた値で除算することにより求められる。

例えば、黒のトナーにおける第１領域ＡＲ１のトナー印字カウンタ値Ｕが７８７４１９［ｄｏｔ］であるとする。第１領域ＡＲ１におけるトナー供給ローラの幅が２９７／５＝５９．４［ｍｍ］であり、主走査方向の画素密度が１２００［ｄｐｉ］であった場合、第１領域ＡＲ１におけるトナー供給ローラ幅の画素数Ｐは、（５９．４／２５．４）×１２００＝２８０６［ｄｏｔ］となる。

一方、副走査方向の画素密度が２４００［ｄｐｉ］であり、副走査方向の原稿の長さが２９７［ｍｍ］であった場合、副走査方向の画素数Ｑは、（２９７／２５．４）×２４００＝２８０６２［ｄｏｔ］となる。このため第１領域ＡＲ１の印字面積率Ｔは、７８７４１９／（２８０６×２８０６２）≒０．０１となり、約１［％］と算出される。

ステップＳ１４においてＣＰＵ５１は、領域ＡＲ毎の平均印字面積率を算出する。ここで領域ＡＲ毎の平均印字面積率は、前回のトナーリフレッシュ処理の実行時以降における領域ＡＲ毎の印字面積率の平均値であり、ＮＶＲＡＭ５４に直前のページまでの平均印字面積率及びページ数が各色毎且つ領域ＡＲ毎に記憶されている。

このためＣＰＵ５１は、ＮＶＲＡＭ５４から直前のページまでの領域ＡＲ毎の平均印字面積率及びページ数を取得し、これと今回算出された領域ＡＲ毎の印字面積率Ｔとを基に新たな領域ＡＲ毎の平均印字面積率を算出して、これをＮＶＲＡＭ５４に記憶させることにより更新した後、次のステップＳ１５へ移る。

ステップＳ１５においてＣＰＵ５１は、領域ＡＲ毎のトナー供給ローラ２６Ａの回転距離を取得する。ＮＶＲＡＭ５４には、前回のトナーリフレッシュ処理が行われたときからの領域ＡＲ毎のトナー供給ローラ２６Ａの回転距離が記憶されている。そこでＣＰＵ５１は、ＮＶＲＡＭ５４から領域ＡＲ毎のトナー供給ローラ２６Ａの回転距離を取得し、次のステップＳ１６へ移る。

ステップＳ１６においてＣＰＵ５１は、１以上の領域ＡＲでトナー供給ローラの回転距離が所定の閾値以上であるか否かを判定する。ここで閾値は、ＮＶＲＡＭ５４に予め記憶されている値であり、例えば２００［ｍ］となっている。この閾値は、操作パネル５８を介した操作により変更することも可能となっている。

このステップＳ１６において否定結果が得られると、このことは全ての領域ＡＲにおいてトナー供給ローラの回転距離が比較的少なく、未だトナーリフレッシュ処理を行う段階ではないことを表している。このときＣＰＵ５１は、この領域単位トナーリフレッシュ処理手順ＲＴ２を終了する。

一方、ステップＳ１６において肯定結果が得られると、このことはいずれかの領域ＡＲにおいてトナーリフレッシュ処理を行うべき状態である可能性があることを表しており、このときＣＰＵ５１は次のステップＳ１７へ移る。

ステップＳ１７においてＣＰＵ５１は、ステップＳ１４において算出した領域ＡＲ毎の平均印字面積率が所定の閾値以下であるか否かを判定する。ここで閾値は、ＮＶＲＡＭ５４に予め記憶されている値であり、例えば１．５［％］となっている。この閾値は、操作パネル５８を介した操作により変更することも可能となっている。

このステップＳ１７において否定結果が得られると、このことは全ての領域ＡＲにおいて平均印字面積率が比較的高く、トナーの消費量が比較的多いため、いずれの領域ＡＲにおいてもトナー劣化が発生している可能性が低いことを表している。このときＣＰＵ５１は、この領域単位トナーリフレッシュ処理手順ＲＴ２を終了する。

一方、ステップＳ１７において肯定結果が得られると、このことは１以上の領域ＡＲにおいて、トナーの消費量が比較的少ないためにトナー劣化が発生している可能性が高いことを表している。このときＣＰＵ５１は、次のステップＳ１８へ移る。

ステップＳ１８においてＣＰＵ５１は、平均印字面積率が閾値以下であった領域ＡＲ（以下これを対象領域と呼ぶ）について感光体２３Ａを露光させることにより、現像器２５Ａの対象領域に付着したトナーを強制的に消費させる領域単位トナーリフレッシュ処理を実行する。続いてＣＰＵ５１は、領域単位トナーリフレッシュ処理を実行した領域ＡＲについて、ＮＶＲＡＭ５４に記憶されている領域ＡＲごとのトナー供給ローラの回転距離及び領域ＡＲ毎の平均印字面積率の値を「０」とすることによりリセットしてから、領域単位トナーリフレッシュ処理手順ＲＴ２を終了する。

ここで、ステップＳ１８において行われる領域単位トナーリフレッシュ処理の概念について説明する。図４と対応する図８は、領域単位トナーリフレッシュ処理の概念について説明する図である。

この図８は、第１領域ＡＲ１及び第５領域ＡＲ５を対象領域として領域単位トナーリフレッシュ処理を行う場合を表している。露光器１４は、対象領域である第１領域ＡＲ１及び第５領域ＡＲ５においてのみ露光光ＬＡの発光強度を高めて感光体２３Ａにおける露光の度合を高める一方、他の第２領域ＡＲ２〜第４領域ＡＲ４においては発光せず感光体２３Ａを露光させない。

これにより本実施形態では、第１領域ＡＲ１及び第５領域ＡＲ５において劣化したトナーを強制的に排出することができると共に、他の第２領域ＡＲ２〜第４領域ＡＲ４においてトナーを排出せず、無駄な消費を抑えることができる。

実施の形態２．
第２の実施形態においては、第１の実施形態と異なる領域単位トナーリフレッシュ処理を行うようになされている。

第１の実施形態のように、領域ＡＲ毎にトナーリフレッシュ処理の要否を判断した上で、必要な領域ＡＲについてのみ領域単位トナーリフレッシュ処理を行う場合、例えばある領域ＡＲについて領域単位トナーリフレッシュ処理を実行した直後、数ページを印刷した後に、他の領域において領域単位トナーリフレッシュ処理が必要となってしまう可能性がある。

このように、いずれかの領域において必要となる度に領域単位トナーリフレッシュ処理を行う場合、その度に通常の印刷処理が中断されることになるため、生産性の低下が懸念される。

そこで本実施形態では、領域単位トナーリフレッシュ処理が必要と判断された領域ＡＲについては、領域単位トナーリフレッシュ処理を実行し、不要と判断された領域ＡＲについては、少量のトナーを強制的に消費させる弱トナーリフレッシュ処理を実行するものとした。

図９は、本実施形態における領域毎のトナー強制消費量を表す図である。また図４及び図８と対応する図１０は、弱トナーリフレッシュ処理を含む領域単位トナーリフレッシュ処理の概念について説明する図である。

この図９及び図１０は、第１領域ＡＲ１及び第５領域ＡＲ５を対象領域として領域単位トナーリフレッシュ処理を行うと共に、第２領域ＡＲ２〜第４領域ＡＲ４において弱トナーリフレッシュ処理を行う場合を表している。

露光器１４は、第１領域ＡＲ１及び第５領域ＡＲ５において露光光ＬＡの発光強度を高めて感光体２３Ａにおける露光の度合を高める一方、他の第２領域ＡＲ２〜第４領域ＡＲ４においては比較的弱い露光光ＬＡを発光して感光体２３Ａにおける露光の度合いを低下させている。この他、露光時間を短縮することによって露光の度合いを低下させても良い。

感光体２３Ａは、露光光ＬＡに基づき一様な静電潜像が形成され、これにより図１０に示すように、現像器２５Ａ（図１）により、第１領域ＡＲ１及び第５領域ＡＲ５において多量のトナーが付着される一方、第２領域ＡＲ２〜第４領域ＡＲ４において少量のトナーが付着される。

これにより、対象領域である第１領域ＡＲ１及び第５領域ＡＲ５において劣化トナーを強制的に排出することができると共に、第２領域ＡＲ２〜第４領域ＡＲ４において、僅かながらも蓄積されていた可能性のある劣化トナーを排出することができ、領域単位トナーリフレッシュ処理が実行された直後と同等の状態にすることができる。

またこのとき、ＣＰＵ５１は、全ての領域ＡＲについて、ＮＶＲＡＭ５４に記憶されている領域ＡＲごとのトナー供給ローラの回転距離及び領域ＡＲ毎の平均印字面積率を値「０」にリセットする。これにより、次のトナーリフレッシュ処理が直後に実行されることを防止することができる。

実施の形態３．
第３の実施形態においては、第１の実施形態と同様の領域単位トナーリフレッシュ処理に加えて、特定の状況において印刷処理と同時に領域単位トナーリフレッシュ処理を実行する。

上述したように、画像形成装置１においてＢ５縦のように主走査方向の印刷範囲が比較的狭い印刷処理が大量に実行される場合、両端の第１領域ＡＲ１及び第５領域ＡＲ５において領域単位トナーリフレッシュ処理を実行することになるため、その度に印刷処理が中断されることによる生産性の低下が懸念される。

そこで本実施形態では、対象領域が画像データを印刷する領域（以下これを印刷画像領域と呼ぶ）と重ならない場合に、印刷処理と領域単位トナーリフレッシュ処理とを同時に実行するものとした。換言すると、用紙に印字を行う印字処理における印字領域以外において、トナーが劣化したと判断された場合、印字処理と並行としてトナー排出処理を行う。

具体的に本実施形態では、図７と対応する図１１に示す領域単位トナーリフレッシュ処理手順ＲＴ３に従ってトナーリフレッシュ処理を実行する。

ステップＳ２１〜ステップＳ２７においてＣＰＵ５１は、ステップＳ１１〜Ｓ１７と同様の処理を行い、ステップＳ２７において肯定結果が得られた場合に次のステップＳ２８へ移る。

ステップＳ２８においてＣＰＵ５１は、領域単位トナーリフレッシュ処理が必要な領域ＡＲ（すなわち対象領域）と、印刷画像領域とに重なりがあるか否かを判定する。例えば、印刷中の用紙における主走査方向の長さが１７８．２［ｍｍ］以上であれば、両端の領域ＡＲ（すなわち第１領域ＡＲ１及び第５領域ＡＲ５）に重なることになり、１７８．２［ｍｍ］未満であれば、両端の領域ＡＲに重ならないことになる。

る。

ステップＳ２８において肯定結果が得られると、このことは領域単位トナーリフレッシュ処理を印刷処理とは同時に実行できないことを表している。このときＣＰＵ５１は、ステップＳ２９へ移り、ステップＳ１８と同様に領域単位トナーリフレッシュ処理を実行した後、領域単位トナーリフレッシュ処理手順ＲＴ３を終了する。

一方、ステップＳ２８において否定結果が得られると、このときＣＰＵ５１は次のステップＳ３０へ移る。ステップＳ３０においてＣＰＵ５１は、対象領域である端部の第１領域ＡＲ１及び第５領域ＡＲ５において、その領域内の全露光用素子の発光強度を一様に高めた状態で感光体２３Ａを一定時間回転させ、現像器２５Ａに付着した劣化トナーを強制的に排出させる。このとき中央の第２領域ＡＲ２〜第４領域ＡＲ４では、通常通り印刷画像を形成する。

因みに本実施形態では、トナーリフレッシュ処理において感光体２３Ａを回転させる距離は１００［ｍｍ］以内であり、印刷画像の最小の副走査方向の長さよりも短い。このため本実施形態では、印刷画像の形成よりも早くトナーリフレッシュ処理を完了することができる。

その後ＣＰＵ５１は、対象領域について、ＮＶＲＡＭ５４に記憶されている領域ＡＲごとのトナー供給ローラの回転距離及び領域ＡＲ毎の平均印字面積率の値を「０」とすることによりリセットしてから、領域単位トナーリフレッシュ処理手順ＲＴ３を終了する。

このように本実施形態では、印刷処理を行う領域が対象領域と重ならない場合に、印刷処理と同時に領域単位トナーリフレッシュ処理を実行することにより、生産性の低下を防止することができる。

その他の実施形態．
なお本実施形態においては、主走査方向の位置を５等分することにより第１領域ＡＲ１〜第５領域ＡＲ５を設定するようにしたが、これに限らず、４以下又は６以上の領域に分割するようにしても良く、また各領域の主走査方向の長さ（幅）を互いに相違させても良い。例えば、よく使われる用紙の主走査方向の長さ（幅）に併せて領域の境界を設定することにより、領域単位トナーリフレッシュ処理の効率を高め、また印刷処理と同時に実行できる可能性を高めることができる。

また本実施形態においては、領域毎にトナー供給ローラの回転距離を閾値と比較したが、これに限らず、全領域で共通のトナー供給ローラの回転距離を閾値と比較しても良い。これにより演算処理を簡略化することができる。

さらに本実施形態においては、平均印字面積率と比較する閾値を全領域で共通の値とする場合について述べたが、これに限らず、例えば領域毎に閾値を相違させるようにしても良い。また、閾値をトナーの色（Ｋ、Ｍ、Ｃ及びＹ）毎に相違させても良い。

さらに本実施形態においては、トナーの色ごとに領域単位トナーリフレッシュ処理を実行する場合について述べたが、これに限らず、例えばある色について領域単位トナーリフレッシュ処理を実行する際に、他の色についても同時に領域単位トナーリフレッシュ処理を実行するようにしても良い。この場合、他の色について領域単位トナーリフレッシュ処理の必要が無い場合には、弱トナーリフレッシュ処理を実行すると共にＮＶＲＡＭ５４に記憶されている領域ＡＲごとのトナー供給ローラの回転距離及び領域ＡＲ毎の平均印字面積率の値を「０」にリセットすることにより、直後に再び領域単位トナーリフレッシュ処理が行われることを防止できる。

１ 画像形成装置
２ 画像形成部
５ 用紙
１０Ａ 単色画像形成ユニット
１１ 転写ベルト
１４ 露光器
２１Ａ 現像ユニット
２２Ａ トナー容器
２３Ａ 感光体
２４Ａ 帯電器
２５Ａ 現像器
２６Ａ トナー供給ローラ
２７Ａ クリーナーブレード
２８Ａ 一次転写ローラ
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５４ ＮＶＲＡＭ
６１Ａ ＮＶＲＡＭ
６１Ｂ ＮＶＲＡＭ
６５ 画像処理部
６６ コントローラ
ＡＲ 領域
ＡＲ１ 第１領域
ＡＲ２ 第２領域
ＡＲ３ 第３領域
ＡＲ４ 第４領域
ＡＲ５ 第５領域
ＬＡ 露光光
Ｔ 印字面積率
Ｕ トナー印字カウンタ値

特開２００８−２１６６０１号公報

Claims (8)

1. 印字可能な面積に対しトナーを用紙に付加して印字を行った面積の割合である印字面積率を所定枚数にわたって平均化した平均印字面積率を、主走査方向に分けた複数の領域ごとに算出する平均印字面積率算出手段と、
   前記トナーを周側面に付着させて供給するトナー供給ローラの回転距離を検出するトナー供給ローラ回転距離検出手段と、
   前記平均印字面積率及び前記トナー供給ローラの回転距離を基に、前記領域ごとにトナーの劣化を判断するトナー劣化判断手段と、
   前記領域ごとにトナーを排出するトナー排出手段と、
   前記トナー劣化判断手段により前記領域ごとのトナーの劣化を判断した結果を基に、前記トナー排出手段により前記領域ごとにトナーを排出させるよう制御する制御手段と
   を含むことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記トナー劣化判断手段によりトナーが劣化したと判断された領域のみ、前記トナー排出手段によりトナーを排出させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記トナー劣化判断手段によりトナーが劣化したと判断された領域において所定量のトナーを排出し、他の領域において前記所定量よりも少ないトナーを排出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記トナー供給ローラは、所定の光源から照射される光により露光された箇所に露光量に応じたトナーを付着させ、
   前記制御手段は、前記他の領域において、トナーを排出する場合よりも露光強度を弱めることにより少ないトナーを排出する
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記トナー供給ローラは、所定の光源から照射される光により露光された箇所に露光量に応じたトナーを付着させ、
   前記制御手段は、前記他の領域において、トナーを排出する場合よりも露光時間を短縮することにより少ないトナーを排出する
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記トナー劣化判断手段によりトナーが劣化したと判断された領域が、用紙に印字を行う印字処理における印字領域以外であった場合、印字処理と並行して前記トナー排出手段によりトナーを排出させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 画像形成装置に対し、
   印字可能な面積に対しトナーを用紙に付加して印字を行った面積の割合である印字面積率を所定枚数にわたって平均化した平均印字面積率を、主走査方向に分けた複数の領域ごとに算出する第１のステップと、
   前記トナーを周側面に付着させて供給するトナー供給ローラの回転距離を検出する第２のステップと、
   前記平均印字面積率及び前記トナー供給ローラの回転距離を基に、前記領域ごとにトナーの劣化を判断する第３のステップと、
   前記第３のステップにより前記領域ごとのトナーの劣化を判断した結果を基に、所定のトナー排出手段により前記領域ごとにトナーを排出させるよう制御する第４のステップと
   を実行させるための画像形成プログラム。
8. 印字可能な面積に対しトナーを用紙に付加して印字を行った面積の割合である印字面積率を所定枚数にわたって平均化した平均印字面積率を、主走査方向に分けた複数の領域ごとに算出する第１の工程と、
   前記トナーを周側面に付着させて供給するトナー供給ローラの回転距離を検出する第２の工程と、
   前記平均印字面積率及び前記トナー供給ローラの回転距離を基に、前記領域ごとにトナーの劣化を判断する第３の工程と、
   前記第３の工程により前記領域ごとのトナーの劣化を判断した結果を基に、所定のトナー排出手段により前記領域ごとにトナーを排出させるよう制御する第４の工程と
   を含むことを特徴とする画像形成方法。

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