JP2015194710A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画質の悪さを感じることなく、トナー強制消費によるトナー消費量を低減でき、廃トナーボトル交換頻度を抑えることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置内のトナーを用いて感光体上にトナー像を作成し、このトナー像の画素カウントをもとにしたトナー消費算出値がトナー消費基準値を下回る場合に、現像装置内のトナーを強制的に消費させるように、画像領域外にトナー像を作成するトナー強制消費手段を備える。トナー消費基準値は、通常値以外の値を持ち、トナー消費基準値変更モードの選択と画像情報に応じて変更可能である。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては使用に応じて現像剤が劣化し、画像品質が悪化することがある。特にトナーの消費が少ない使い方では、同じトナーが長く現像器内に留まることになり、トナーの外添剤が埋没しやすい。これによる画像品質悪化としては、いわゆる「ボソツキ」と称される現象が現れやすく、特にハーフトーン画像で目立ちやすい。この外添剤の埋没によるトナー劣化の抑制に、トナー強制消費（またはトナーリフレッシュ）が用いられている。

しかし、トナー強制消費は現像剤中のトナーの一部を使用して新たなトナーを補給するため、記録材への転写画像を得るための画像形成に使われないが、トナーを消費し、かつ、廃トナー量も増える。この状態から、低面積率画像を多く印刷するユーザーからは、廃トナーボトルがすぐに満杯になることや、画像に使われる量が少ない色なのに、トナーカートリッジがすぐに空になることが、不満として挙げられている。

そこで、過不足ないトナー強制消費量とするための技術が幾つか提案されている（例えば特許文献１、２参照）。
特許文献１は、使用環境やトナー特性のばらつきによって異なるトナー劣化度を正確に予測して、無駄なトナー消費を抑えるために、トナー劣化度と相関のある転写算トナー付着量検出値をもとにトナー強制消費量の基準値を変えるものである。
特許文献２は、同じ劣化状態でもトナー濃度によってボソツキ状態が異なることから、トナー濃度に応じてトナー強制消費の基準値を変えるものである。

一方、ユーザーによっては、あるいは印刷画像の用途によっては、最善画質でなくてもよい場合や、トナー消費量や廃トナーボトルの交換頻度を下げるような使い方をしたい場合がある。これに対して、画素の間引きを行ない現像されるトナー量を低減するトナーセーブモードがある。ただし、トナーセーブモードを選択した場合にトナー消費量が減ることにより、セーブモードを選択する前よりもかえって強制トナー消費量が増えてしまう場合がある。

特許文献３では、トナーセーブモードを選択した場合の強制トナー消費量を、トナーセーブモードを選択しない場合の画素に基づいた値とすることにより、セーブモードを選択しない場合よりも強制トナー消費量が増えないようにしている。これにより、若干の画質悪化を許容した上でトナー消費量を低減するものである。

しかし、トナーセーブモードを選択している場合は、いつでも、どのような画像種類でも、画質の悪さを感じることになる。さらに、低面積率画像を印刷する場合は、トナー消費低減効果が小さいわりには、画質の悪さを感じることになる。

これに対して、ユーザーの意思によってトナー強制消費の基準値を変更するかしないかを選択することができ、変更することを選択した場合であっても、特定条件下のみで基準値を変更する技術が提案されている（例えば特許文献４参照）。

特許文献４は、トナー強制消費の基準値を変更するモードが変更された場合に、環境検知手段の検知結果に応じて、トナー消費基準値を変更するものである。例えば、高湿状態が検知された場合に、トナー消費量基準値を上げて、画質の低下を抑えている。

ところで、多少劣化した現像剤状態でも画質劣化が現れにくい画像がある。画質劣化が現れにくい画像であれば、画質劣化が顕著になりやすい高湿状態でもトナー強制消費基準値を上げる必要がない。逆に、高湿状態でなければ、トナー強制消費基準値を下げることができる。このように画像に応じて、トナー強制消費基準値を変更できれば、トナー消費量と廃トナーボトル交換頻度の低減に繋がる。

本発明は、上述した諸点にかんがみ、画質の低下をユーザーが感じない程度に抑えた上で、トナー強制消費によるトナー消費量を低減でき、廃トナーボトル交換頻度を抑え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。

本発明に係る画像形成装置は、現像器内のトナーを用いて像担持体上にトナー像を作成し、該トナー像の画素カウントをもとにしたトナー消費算出値がトナー消費基準値を下回る場合に、現像器内のトナーを強制的に消費させるように、画像領域外にトナー像を作成するトナー強制消費手段を備えた画像形成装置であって、上記トナー消費基準値は、通常値以外の値を持ち、トナー消費基準値変更モードの選択と画像情報に応じて変更可能としてなることを特徴とする。

本発明によれば、トナー強制消費量を少なくすることができ、したがってトナーカートリッジの交換頻度を抑えることができる。また、トナー強制消費量を少なくすることが廃トナー量を少なくすることにつながるため、廃トナーボトルの交換頻度も抑えることができる。

本発明の実施対象となり得るレーザープリンタの一例を示す図である。 紙間に消費パターンを作成する場合を示す図である。 実施形態１の作用を示すフローチャートである。 実施形態１におけるトナー強制消費基準値変更モードを選択する場合としない場合との、画像品質の比較を示す図である。 実施形態１におけるトナー強制消費基準値変更モードを選択する場合としない場合との、トナー消費量の比較を示す図である。 実施形態２と比較例１における画像品質の比較を示す図である。 実施形態２と比較例１におけるトナー消費量の比較を示す図である。 実施形態３におけるトナー強制消費基準値変更モードを選択する場合としない場合との、画像品質の比較を示す図である。 実施形態３におけるトナー強制消費基準値変更モードを選択する場合としない場合との、トナー消費量の比較を示す図である。 実施形態４におけるトナー強制消費基準値変更モードを選択する場合としない場合との、画像品質の比較を示す図である。 実施形態４におけるトナー強制消費基準値変更モードを選択する場合としない場合との、トナー消費量の比較を示す図である。 実施形態５のフローチャートである。 実施形態５〜７におけるトナー消費基準値変更モードを選択する場合としない場合との比較結果を示す図である。 実施形態８における画像印刷におけるトナー消費量比較結果を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
本発明の実施対象となる画像形成装置は、電子写真方式のレーザープリンタ（以下、プリンタともいう）である。本発明の実施対象となり得るレーザープリンタの一例を図１において示す。

図示のプリンタ１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのトナー像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋを備えている。トナー像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの図中下方には、中間転写体たる中間転写ベルト８を張架しながら無端移動させる中間転写ユニット１５が配設されている。この中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８の他、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、クリーニング装置１０などを備えている。中間転写ベルト８は、図中時計回りに無端移動させる。１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト８を感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に挟み込んで、それぞれ１次転写ニップを形成している。これら１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは中間転写ベルト８の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加する方式のものである。１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋを除くローラは、全て電気的に接地されている。

４つのトナー像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋでは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹトナー、Ｍトナー、Ｃトナー、Ｋトナーが用いられるが、それ以外は同じ構成になっている。そこで、Ｙトナー像を生成するためのトナー像形成部（プロセスカートリッジ）６Ｙを例にして説明する。

トナー像形成部６Ｙはドラム状の感光体１Ｙ、ドラムクリーニング装置２Ｙ、不図示の除電装置、帯電装置４Ｙ、現像装置５Ｙなどを備えている。帯電装置４Ｙは、不図示の駆動手段によって図中反時計回りに回転させる感光体１Ｙの表面を一様帯電する。一様に帯電された感光体１Ｙの表面は、不図示の原稿読取装置もしくは外部ＰＣなどから送られた画像情報に基づき潜像形成手段たる露光装置７Ｙからのレーザ光によって露光走査されてＹ用の静電潜像を形成される。このＹの静電潜像は、Ｙトナーを用いる現像装置５ＹによってＹトナー像に現像され、中間転写ベルト８上に中間転写される。ドラムクリーニング装置２Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体１Ｙ表面に残留したトナーを除去する。また、除電装置は、クリーニング後の感光体１Ｙの残留電荷を除電する。この除電により、感光体１Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。

他のトナー像形成部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにおいても同様にして感光体１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上にＭトナー像、Ｃトナー像、Ｋトナー像が形成される。中間転写ベルト８は、その無端移動に伴ってＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上のＹトナー像、Ｍトナー像、Ｃトナー像、Ｋトナー像が重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト８上に４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

中間転写ユニット１５の２次転写バックアップローラ１２は、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。中間転写ベルト８上に形成された４色トナー像は、この２次転写ニップにて、互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト８と２次転写ローラ１９の間を搬送される転写紙Ｐに転写される。２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト８には、転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これはクリーニング装置１０によってクリーニングされる。２次転写ニップから送り出された転写紙Ｐは、定着装置２０のローラ間を通過する際に熱と圧力とにより、表面に転写された４色トナー像を定着される。

＜実施形態１＞
図１に示したプリンタ１００を用いて、ブラック色のベタパターンとラインパターンとからなる画像を、普通紙に３０００ページ印刷する場合について説明する。記録材１ページ内の画像の割合は小さく、トナー消費基準値が通常値では、印刷中の紙間にトナー消費パターンが作成される画像である。なお、このプリンタ１００では、白黒画像を印刷する場合ブラック色の現像装置だけが駆動する。したがって、他の色のトナーはほとんど消費されない。

まず、トナー強制消費基準値変更モードを選択せずに印刷する（図３フローチャートのステップＳ１）。この時のトナー強制消費基準値は全色同じ値である。３０００枚印刷後の画像は、ベタ部、ライン部とも良好な品質を維持している。
次に、トナー強制消費基準値変更モードを選択して印刷する（フローチャートのステップＳ１）。ここでは、基準値変更モードを選択した場合、印刷画像にハーフトーン部がなければ、基準値が変更されるようになっている。なお、変更後のトナー強制消費基準値は、通常値より低い側に全色同じ値に設定される。印刷画像にハーフトーン部はないので（図３フローチャートのステップＳ２）、トナー強制消費基準値を変更して印刷される。３０００枚印刷後の画像は、基準値変更モードを選択しない場合と同等の品質である。

トナー強制消費基準値変更モードを選択する場合と選択しない場合とで、３０００枚印刷におけるトナー消費量を比較する。トナー消費量は、３０００枚印刷前後のカートリッジ重量を測定し、その差分である。トナー消費量は、基準値変更モードを選択する場合のほうが少なくなる。どちらも同じ画像を印刷しているので、この違いは強制トナー消費に使用されるトナー量の違いである。

この実施形態１におけるトナー強制消費基準値変更モードを選択する場合としない場合との、画像品質とトナー消費量の比較を図４、図５に示す。

＜実施形態２＞
実施形態１と同じ画像形成装置を用いて、トナー強制消費基準値変更モードを選択して、ブラック色のベタパターンとハーフトーンパターンからなる画像を、普通紙に３０００ページ印刷する場合について説明する。
記録材１ページ内の画像の割合は小さく、トナー消費基準値が通常値では、印刷中の紙間にトナー消費パターンが作成される画像である。なお、本実施形態でも、白黒画像印刷時はブラック色の現像装置だけが駆動するため、他の色のトナーはほとんど消費されない。

まず、トナー強制消費基準値変更モードを選択せずに印刷する。３０００ページ印刷後の画像は、ベタ部、ハーフトーン部とも良好な品質を維持している。次に、トナー強制消費基準値変更モードを選択して印刷する。変更後の基準値は通常値よりも低い側に設定されるようになっている。しかし、印刷画像にハーフトーン画像があるため、トナー強制消費基準値変更モードを選択しているが、トナー強制消費基準値は変更されない。したがって、３０００ページ印刷後の画像品質は、トナー強制消費基準値変更モードを選択しない場合と同等である。また、トナー消費量もほとんどかわらない。

＜比較例１＞
実施形態２の画像形成装置は、トナー強制消費基準値変更モードを選択してもハーフトーン画像があれば基準値を変更しないものであった。これに対し、比較例１で用いる画像形成装置は、トナー強制消費基準値変更モードを選択すると、印刷画像に関係なく基準値を変更するものである。なお、トナー強制消費基準値は通常値も変更後の値も、実施形態２と同じである。

この比較例１の画像形成装置で、トナー強制消費基準値変更モードを選択して、実施形態２と同じ画像を３０００ページ印刷する。３０００ページ印刷後の画像は、ベタ部は良好だがハーフトーン部はボソツキがあり、実施形態２の３０００ページ印刷後の画像よりも劣る。トナー消費量は少なくなるものの、画質が許容できない。

実施形態２と比較例１における画像品質とトナー消費量の比較を図６、図７に示す。

＜実施形態３＞
図１に示した画像形成装置を用いて、レッド色の文字で構成される画像を、普通紙に３０００ページ印刷する場合について説明する。記録材１ページ内の画像割合は各色とも小さく、トナー消費基準値が通常値では、印刷中の紙間にトナー消費パターンが作成される画像である。特にブラックトナーとシアントナーの画像割合はほとんどない。

まず、トナー強制消費基準値変更モードを選択せずに印刷する。３０００ページ印刷後の画像品質は良好である。次に、トナー強制消費基準値変更モードを選択して印刷する。ここでは、基準値変更モードを選択した場合、文字だけで構成される画像であれば基準値が変更されるようになっている。また、１ページ内の画像割合が極端に小さい場合にも基準値が変更されるようになっている。したがって、ここで印刷する画像では、全色基準値が変更される。なお、変更後のトナー強制消費基準値は、通常値より低い側に全色同じ値に設定される。３０００枚印刷後の画像は、基準値変更モードを選択しない場合と同等の品質である。そしてトナー消費量は、全色とも基準値変更モードを選択しない場合よりも少ない。

実施形態３におけるトナー強制消費基準値変更モードを選択する場合としない場合との、画像品質とトナー消費量の比較を図８、図９に示す。

＜実施形態４＞
図１の画像形成装置を用いて、フルカラー画像を普通紙に３０００ページ印刷する場合について説明する。印刷画像はブラック色の文字とシアン色、マゼンタ色、イエロー色のハーフトーン画像で構成されている。これらのうちブッラクとマゼンタの画像は１ページ内の画像割合が小さく、トナー消費基準値が通常値では、印刷中の紙間にトナー消費パターンが作成される色である。

まず、トナー強制消費基準値変更モードを選択せずに印刷する。３０００ページ印刷後の画像品質は文字部、ハーフトーン部とも良好である。次に、トナー強制消費基準値変更モードを選択して印刷する。ここで、基準値変更モードを選択した場合に基準値が変更されるのは、ハーフトーン画像のない色、または、文字だけで構成される色、または、１ページ内の画像割合が特定値より小さい色である。この画像ではブッラクとマゼンタの基準値が変更される。なお、変更後の基準値は通常値より低い側に設定される。３０００ページ印刷後の画像は、よく見るとマゼンタ色のハーフトーン部がボソツキ気味で基準値変更モードを選択しない場合より劣る。しかし、画像全体の中のマゼンタハーフトーン部はき極めて小さいため目立たず、画像全体としては許容できるレベルである。そして、ブラックとマゼンタのトナー消費量は、基準値変更モードを選択しない場合より少ない。

なお、実施形態４におけるトナー強制消費基準値変更モードを選択する場合としない場合との、画像品質とトナー消費量の比較を図１０、図１１に示す。

＜実施形態１〜４に共通の事項の説明＞
以上説明してきたように、本発明の実施形態に係る画像形成装置は、トナー強制消費手段を備える。トナー強制消費手段では、現像装置の駆動時間当たりの画素カウント量の累積時間平均（以下では、Ｇａｖｅと表記する：Ｇａｖｅ＝画素カウント量の積算値／現像装置の累積駆動時間）を常時計算する。そして、Ｇａｖｅが予め設定されたトナー消費基準値（Ｇｓ）を下回った色については、非画像部に消費パターンを作成して、強制的にトナーを現像装置から消費させる。一例として、紙間Ｗに消費パターンを作成する場合を図２に示す。

消費パターンの作成は紙間Ｗだけでなく、連続通紙の最後に作成することもできる。また、消費パターンはクリーニング装置１０の能力を超えなければ、どのようなパターンでもよい。図では、イエローとシアンの２色の消費パターンＣＰｙ、ＣＰｃを順に作成しているが、ベタ、あるいは、網点パターンを、単色で、あるいは、複数色重ねて作成することができる。なお、ここで、Ｇａｖｅには、転写紙Ｐ上に転写される画像分の画素だけでなく、紙間Ｗに作成される基準パターンおよび消費パターンの画素もカウントされる。またＧａｖｅは、現像剤を新品に交換した場合にはリセットされる。

本発明の実施形態では、画素カウント量の累積時間平均Ｇａｖｅとトナー消費基準値Ｇｓを比較することで、消費パターンの作成の有無を判断する方法は、画素カウント量の累積時間平均Ｇａｖｅがトナーの劣化度と相関があるという思想に基づいている。ところがトナー劣化度が同じであっても、画像種類によってはいわゆるボソツキ状態は異なる。

トナー消費基準値は、このようなボソツキ状態のバラツキに対応できるように、ボソツキが悪く出やすい条件下で得られる画像のボソツキが許容できるように、やや高めに決められる場合が多い。そのため、ボソツキにくい条件下で得られる画像を印刷する場合には、トナー強制消費量が過剰となる。また、ユーザーや用途によって、得られる画像の許容レベルは異なる。印刷しようとする条件で最も良い品質の画像を得る必要がない場合や、トナー消費や廃トナー量を抑えたい場合もある。

本発明は、トナー消費基準値として通常値以外の値を持ち、トナー消費基準値変更モードを選択した場合に、画像情報に応じて、トナー消費基準値を変更できるようにするものである。

トナー消費基準値は自由に決めることができる。トナー消費基準値のうち通常値は小さいほうが、トナー消費量と廃トナー量を抑えやすいが、小さすぎると、どのような条件下でも画像劣化を許容できないほどにトナーを劣化させやすい。逆に通常値を大きくすると、画質劣化を抑えやすいがトナー消費量と廃トナー量が多くなりやすい。さらに、大きすぎる場合は、紙間Ｗだけで必要量を消費できない場合がある。したがって、上述するようにやや高めに設定することが好ましい。

トナー消費基準値のうち通常値以外の値は、基準値より高く設定しても低く設定しても良いが、通常値の設定の考え方により変わる。通常値を高めに設定している場合は、通常値以外の値は通常値より低い側に設定するほうが良く、逆に低めに設定している場合は、通常値より高い側に設定するほうが良い。通常値を高めに設定する場合が多いことを考慮すると低い側に設定するほうが良い。なお、低い側に設定する場合でも、設定値は０より大きいことが必要である。なお、通常値以外の値は複数設定してもよい。

なお、本発明における「画像情報」とは、トナー強制消費基準値変更によって画質への影響が現れやすい画像か、あるいは、現れにくい画像かという情報である。

トナー強制消費基準値変更によって画質への影響が現れやすい画像としては、ハーフトーン画像がある。ハーフトーン画像とは、ドットパターンからなる画像である。より詳細には、ドット面積率５０％以下のドットパターンである。ドット面積率がこのような範囲の場合に、ぼそつきが目立ちやすくなるため、画質低下が現れやすい画像となる。

トナー強制消費基準値変更によって画質への影響が現れにくい画像としては、文字やラインがある。しかし、ライン幅によっては、画質低下が現れやすい文字やラインになる場合がある。１ドットラインでは、ぼそつき方によってはラインが途切れ画質低下が目立ちやすくなる。逆に、大きすぎるライン幅でも文字やラインを構成するパターンによって画質低下が目立ちやすくなる場合がある。したがって、ここでいう文字やラインとは、１ドットより大きく１０ドット以下で構成されている文字やラインが好ましい。

トナー強制消費基準値変更によって画質への影響が現れにくい画像としては、さらに、１ページの印刷可能領域内の面積率が極端に小さい場合（まったくない場合も含まれる）がある。このような場合は、その画質が低下したとしても、画像全体への影響が非常に小さい。この面積率を小さくするほど、画質への影響は現れにくくなるが、該当する画像は少なくなりやすい。逆にこの面積率を大きくするほど、該当する画像が多くなりやすく本発明の効果を発現しやすいが、画質劣化が目立ちやすい画像となる場合もある。したがって、画質への影響が現れにくい面積率としては、０．２％より小さいことが好ましい。

画像形成装置がフルカラー画像形成装置の場合は、色によってトナー強制消費基準値変更モード選択と非選択を分けることができる。また、色によってトナー強制消費基準値の通常値と変更値のそれぞれについても分けて設定できる。

例えば、以下のようなことである。
すなわち、画像に使われない色があれば、その色だけトナー強制消費基準値変更モードを選択することができる。また、記録材が白色紙であれば、白色紙上で画質の違いが現れにくいイエロー画像だけ、トナー強制消費基準値変更モードを選択することができる。また、ワンポイントで強調したいのでボソツキは許容できないという部分に使われる色があれば、その色はトナー強制消費基準値変更モードを選択しないことができる。

トナー強制消費基準値変更モードの選択と基準値の設定は、画像形成装置で操作してもよいし、パソコンなどから印刷命令を送信するときに一緒に設定してもよい。トナー消費基準値を変更するかしないかを判断する画像情報は、印刷画像が１ページならば、１ページ内の画像について判断する。複数ページにわたる画像ならば、その全部について判断される。全ページの画像情報がトナー消費基準値変更可能と判断されれば、その画像印刷中はトナー消費基準値が変更される。複数ページのうち１ページでもトナー消費基準値が変更できない画像情報を含むと判断されれば、その画像印刷中はトナー消費基準値が変更されない。

なお本発明では、１つの印刷命令における印刷ページ量が多いほど効果が現れやすい。

本発明に係る画像形成装置は、現像器内のトナーを用いて像担持体上にトナー像を作成する。そして、そのトナー像の画素カウントをもとにしたトナー消費算出値がトナー消費基準値を下回る場合に、現像器内のトナーを強制的に消費させるように、画像領域外にトナー像を作成するトナー強制消費手段を備える。
そして、トナー消費基準値は通常値以外の値を持ち、トナー消費基準値変更モードの選択と画像情報に応じて、トナー消費基準値を変更できる。

この本発明に係る画像形成装置では、強制消費基準値変更モードを選択でき、変更モードを選択した場合に、画像情報に応じてトナー強制消費の基準値を変える。

ユーザーの画質要求レベルは用途やユーザーの感じ方によって異なる。また、ユーザーによって、画質を重視したい場合と、画質は若干劣ってもよいのでトナー消費を少なくしたい場合とがある。さらに、画像種類によって、画質劣化が目立ちやすい画像と目立ち難い画像とがある。そこで若干の画質低下は許容できるのでトナー消費を抑えたいという場合には、強制消費基準値変更モードを選択して、強制消費基準値を変えることができる。これにより、ユーザーの要求レベルに応じた画質を得やすい。

ところで、トナー強制消費が実行されるのは低面積率画像を多く印刷する場合である。面積率の大きい画像を印刷する場合には、トナー強制消費基準値を変更しても画質への影響はない。さらに、強制消費基準値が変わるのは、画像情報に応じてである。強制消費基準値変更よる画質変化が現れやすい画像の場合にだけ、強制消費基準値の変更が適用されることにより、強制消費基準値を小さくしても画質劣化を感じ難い。このように強制消費基準値の変更を選択しても、全ての画像に影響するわけではない。また、影響が現れる場合でも極めて僅かな画質低下に抑えることができる。

一方、若干の画質低下を許容できるユーザーでは、強制消費基準値変更モードを選択することにより、画像によってはトナー強制消費量を少なくできる場合がある。これによりトナーカートリッジの交換頻度を抑えることができる。トナー強制消費量を少なくするということは、廃トナー量を少なくすることになるため、廃トナーボトルの交換頻度も抑えることができる。

本発明に係る画像形成装置では、画像情報が、ハーフトーンの有無であることを特徴とすることができる。すなわち、ハーフトーン画像の有無に応じてトナー強制消費の基準値を変えるのである。
ハーフトーン画像は、トナー強制消費基準値を変更する場合に、画質（特にボソツキ）への影響が現れやすい。そこで、ハーフトーン画像の有無によってトナー強制消費基準値の変更可否を判断する。ハーフトーン画像がない場合にのみ、強制消費基準値を小さくすることにより、強制消費基準値変更による画質への影響がほとんどなく、トナー強制消費量を少なくできる場合がある。

本発明に係る画像形成装置では、画像情報が、文字またはラインだけで構成されるかを判断した結果であることを特徴とすることができる。すなわち、文字、ライン、または、文字とラインだけの場合にのみトナー強制消費の基準値を変える。

文字やライン画像は、トナー強制消費基準値を変更する場合に、画質（特にボソツキ）への影響が現れにくい。そこで、文字、ライン、または、文字とラインだけの場合にのみ、強制消費基準値を小さくすることにより、強制消費基準値変更による画質への影響がほとんどなく、トナー強制消費量を少なくできる場合がある。また、文字やラインだけからなる画像は、低面積率の画像となりやすく、トナー強制消費が実施されやすい。そのため、特に強制消費基準値を小さくすることによる効果を発現しやすい。

本発明に係る画像形成装置では、画像情報が、１ページ内の面積率であることを特徴とすることができる。すなわち、面積率が非常に小さい画像の場合に、トナー強制消費の基準値を変える。
ページ内の画素数が非常に小さい場合は、画質の優劣がわかりにくい場合が多い。そして、このような画像を印刷する場合、トナー強制消費が実施されやすい。そのため、面積率が非常に小さい画像を印刷する場合には、トナー強制消費基準値を小さくすることによる効果を発現しやすい。

本発明に係る画像形成装置をフルカラー画像形成装置とすることができる。
フルカラー画像形成装置では、搭載色数に応じた現像装置を持ち、フルカラー画像では、色によって画像種類が異なる場合が多い。また、画像に使われない色があっても、その色の現像装置は駆動するため、その色のトナー強制消費が必要になる場合が多く、画像が少ない割にトナーカートリッジや廃トナーボトルの交換頻度が高いと感じやすい。そのため、フルカラー画像形成装置では、画像種類に応じてトナー強制消費基準値を変更することによる効果を発現しやすい。

本発明に係る画像形成装置は、色毎にトナー消費基準値変更モードの選択とトナー消費基準値の設定とができることを特徴とすることができる。すなわち、色毎に設定可能とし得る。
トナー消費量を少なく抑えたく、少しの画質劣化は許容できるものの、特定色だけは画質劣化させたくない場合もある。色毎に設定できることにより、ユーザーの満足度をより高くすることができる。

＜実施形態５＞
本発明の実施形態５に係る画像形成装置は、トナー強制消費手段を備え、トナー消費基準値変更モードを選択でき、変更モードを選択した場合に、記録材種類に応じてトナー強制消費の基準値を変え得る。ユーザーの画質要求レベルは用途やユーザーの感じ方によって異なる。また、ユーザーによって、画質を重視したい場合と、画質は若干劣ってもよいのでトナー消費を少なくしたい場合とがある。さらに、記録材種類によって、画質劣化が目立ちやすいものと目立ち難いものとがある。そこで、若干の画質低下は許容できるのでトナー消費を抑えたいという場合に、トナー消費基準値変更モードを選択することにより、画質劣化が目立ち難い記録材使用時に限ってトナー消費基準値を変えることができる。これにより、ユーザーの要求レベルに応じた使い方ができる。

ところで、トナー強制消費が実行されるのは低面積率画像を多く印刷する場合である。面積率の大きい画像を印刷する場合には、トナー消費基準値を変更しても画質への影響はない。さらに、トナー消費基準値が変わるのは、記録材種類に応じてである。トナー消費基準値変更よる画質変化が現れやすい記録材使用時にだけ、トナー消費基準値の変更が適用されることにより、トナー消費基準値を小さくしても画質劣化を感じ難い。このようにトナー消費基準値変更モードを選択しても、全ての出力画像に影響するわけではない。また、影響が現れる場合でも極めて僅かな画質低下に抑えることができる。

一方、若干の画質低下を許容できるユーザーでは、トナー消費基準値変更モードを選択することにより、記録材種類によってはトナー強制消費量を少なくできる場合がある。これによりトナーカートリッジの交換頻度を抑えることができる。トナー強制消費量を少なくするということは、廃トナー量を少なくすることになるため、廃トナーボトルの交換頻度も抑えることができる。

すなわち本実施形態は、トナー消費基準値として通常値以外の値を持ち、トナー消費基準値変更モードを選択した場合に、記録材の種類に応じて、トナー消費基準値を変更できるようにするものである。既述のように、トナー消費基準値のうち通常値以外の値は、基準値より高く設定しても低く設定しても良いが、通常値の設定の考え方により変わる。通常値を高めに設定している場合は、通常値以外の値は通常値より低い側に設定するほうが良く、逆に低めに設定している場合は、通常値より高い側に設定するほうが良い。通常値を高めに設定する場合が多いことを考慮すると低い側に設定するほうが良い。なお、低い側に設定する場合でも、設定値は０より大きいことが必要である。通常値以外の値は複数設定してもよい。小さい側に設定する場合、通常値との差が大きいほどトナー消費量や廃トナー量低減効果が現れやすくなる。しかし、大きすぎるとトナー消費基準値変更時の画質が許容レベルを下回りやすくなる。

このようなトナー強制消費基準値変更によって画質への影響が現れにくい画像としては、コート紙がある。コート紙は表面をコートして滑らかにしたものであり、グロスコートやマットコートがある。そこで本発明では、コート紙の場合にだけトナー消費基準値を変更できる。すなわち、コート紙の場合にトナー消費基準値を通常値より小さい側に変更できるようにしている。コート紙はボソツキにくく、現像剤劣化に伴う画質低下が目立ちにくい記録材である。この記録材を使用する場合にトナー消費基準値を通常値より小さい側に変更することにより、画質劣化を感じにくくトナー強制消費量を少なくできる。

そこで本実施形態では、表面粗さは小さいほうがボソツキにくく、現像剤劣化に伴う画質低下が目立ちにくい記録材である。表面粗さの小さい記録材を使用する場合にトナー消費基準値を通常値より小さい側に変更することにより、画質劣化を感じにくくトナー強制消費量を少なくできるようにしている。

また本実施形態では、記録材の種類を表面粗さによって分類し、表面粗さが特定値以下の場合にトナー消費基準値を通常値より小さい側に変更できるようにしている。すなわち、非コート紙はコート紙に比べるとボソツキが現れやすいものの、非コート紙の中でも表面粗さの小さい記録材は、トナー消費基準値変更によって画質への影響が現れにくい。非コート紙のうち、トナー消費基準値変更可能な表面粗さの閾値設定は、自由に決められる。閾値を小さく設定するほど、該当する記録材種は少なくなるが、トナー消費基準値変更による画質への影響は小さく抑えられる。逆に閾値を大きく設定するほど該当する記録材種が多くなり、トナー消費基準値を小さい側に変更することによるトナー消費量と廃トナー量低減効果が現れやすい。記録材の表面粗さを表すものとして、Ｒａ（中心線平均粗さ）、Ｒｚ（１０点平均粗さ）、Ｒｍａｘ（最大高さ）などがあり、これらのうちいずれも用いることもできる。

さらに本実施形態では、トナー消費基準値を変更できる記録材への転写が一定量より多く継続する場合に、トナー消費基準値を変更できるようにしている。すなわち、トナー消費基準値変更モードを選択した場合のトナー消費基準値の変更は、変更可能な記録材を使用する場合には１ページ分の画像形成から実施させることができる。特に、１回の印刷命令に対して印刷ページ数、または、印刷部数が多いほど、トナー消費基準値が小さい側に変更される場合の、トナー消費量や廃トナー量低減効果が現れやすい。トナー消費基準値の変更を実施させる印刷ページ数、または印刷部数の設定値は、どのように設定してもよいが、大きすぎると対象となる印刷が少なくなり、本実施形態の効果が現れにくくなる。

フルカラー画像形成装置では、搭載色数に応じた現像装置を持ち、フルカラー画像では、色によって画像種類が異なる場合が多い。また、画像に使われない色があっても、その色の現像装置は駆動するため、その色のトナー強制消費が必要になる場合が多く、画像が少ない割にトナーカートリッジや廃トナーボトルの交換頻度が高いと感じやすい。そのため、フルカラー画像形成装置では、画像種類に応じてトナー強制消費基準値を変更することによる効果を発現しやすい。またトナー消費量を少なく抑えたく、少しの画質劣化は許容できるものの、特定色だけは画質劣化させたくない場合もある。色毎に設定できることにより、ユーザーの満足度をより高くすることができる。

画像形成装置がフルカラー画像形成装置の場合は、色によってトナー強制消費基準値変更モード選択と非選択を分けることができる。また、色によってトナー強制消費基準値の通常値と変更値のそれぞれについても分けて設定できる。例えば、以下のようなことである。画像に使われない色があれば、その色だけトナー強制消費基準値変更モードを選択することができる。また、記録材が白色紙であれば、白色紙上で画質の違いが現れにくいイエロー画像だけ、トナー強制消費基準値変更モードを選択することができる。また、ワンポイントで強調したいのでボソツキは許容できないという部分に使われる色があれば、その色はトナー強制消費基準値変更モードを選択しないことができる。

トナー強制消費基準値変更モードの選択とトナー消費基準値の選択は、画像形成装置で操作してもよいし、パソコンなどから印刷命令を送信するときに一緒に選択してもよい。また、トナー消費基準値変更モードを選択した場合の変更後のトナー消費基準値として、あらかじめ記録材種類によって決められた値があり、トナー消費基準値を選択しなくても設定されるようにすることもできる。

本実施形態において、図１の画像形成装置を用いて、普通紙に１００ページのフルカラー画像３０部、次いで、コート紙に１００ページのフルカラー画像３０部を印刷する場合について説明する。印刷画像はページによって各色の１ページ内の面積率が異なるが、印刷中に全色ともトナー強制消費を必要とする機会のある画像になっている。

まず、トナー消費基準値変更モードを選択せずに印刷する（図１２のフローチャートのＳ１）。この時のトナー消費基準値の通常値は全色同じ値Ａである。普通紙に印刷された画像とコート紙に印刷された画像は、それぞれ３０００ページまで良好な品質を維持している。次に、トナー消費基準値変更モードを選択して印刷する（フローチャートのＳ１）。ここでは、トナー消費基準値変更モードを選択した場合、記録材がコート紙ならばトナー消費基準値が変更されるようになっている（フローチャートのＳ２）。なお、変更後のトナー消費基準値は全色とも同じで、通常値より低い値Ｂに設定されるようになっている。この設定で普通紙に印刷された画像は、トナー消費基準値変更モードを選択せずに印刷した場合と同等で良好な品質を維持している。また、この設定でコート紙に印刷された画像も、トナー消費基準値変更モードを選択せずに印刷した場合と遜色なく、良好な品質を維持している。

この印刷における、トナー消費基準値変更モードを選択する場合と選択しない場合との、トナー消費量と廃トナー量を比較する。トナー消費量は印刷前後のトナーカートリッジ重量を測定し、その差分としている。廃トナー量は、印刷前後の廃トナータンク重量を測定し、その差分としている。なお、廃トナーとなるトナーはクリーニングされてからクリーニング部に滞ることや、クリーニング部で排出されてから廃トナータンクに搬送されるまでの廃トナー搬送経路内に存在する場合がある。そこで、印刷前にクリーニング部と廃トナー搬送部を駆動し、印刷前に発生した廃トナーを排出してから、印刷前の廃トナータンク重量を測定している。印刷後についても同様に、クリーニング部と廃トナー搬送部を駆動し、印刷中に発生した廃トナーを廃トナータンクまで排出してから、廃トナータンク重量を測定している。トナー消費量と廃トナー量は、トナー消費基準値変更モードを選択する場合のほうが少ない。どちらも同じ画像を印刷しているので、この違いは強制トナー消費に使用されるトナー量の違いである。このように画像品質への影響がほとんどない状態で、トナー消費量と廃トナー量を低減できている。

＜実施形態６＞
図１の画像形成装置、すなわちプリンタ１００を用いて、２種類の普通紙にフルカラー画像を印刷する場合について説明する。２種類の普通紙は再生紙と上質紙（実施形態１で使用した普通紙）で、まず再生紙に１００ページ３０部印刷し、次いで、上質紙に１００ページ３０部を印刷する。画像は実施形態５の場合と同じである。
まず、トナー消費基準値変更モードを選択せずに印刷する。画像形成装置のトナー消費基準値の通常値は実施形態１の場合と同じ値Ａである。次にトナー消費基準値変更モードを選択して印刷する。ここでは、トナー消費基準値変更モードを選択した場合、記録材の表面粗さＲａが閾値より小さければ、トナー消費基準値が変更されるようになっている。なお、変更後のトナー消費基準値は実施形態１の場合と同じで、全色とも同じ値Ｂに設定されるようになっている。この印刷に用いる再生紙の表面粗さＲａは閾値以上であり、上質紙の表面粗さＲａは閾値を下回っている。そのため、上質紙に印刷する場合のみトナー消費基準値が変更される。

本実施形態におけるトナー消費基準値変更モードを選択する場合としない場合とを比較する。上質紙への印刷画像で、トナー消費基準値変更モードを選択した場合に選択しない場合より品質がやや劣る傾向が見えるが、許容範囲内である。トナー消費量と廃トナー量は、トナー消費基準値変更モードを選択した場合のほうが少ない。このように普通紙でも画像品質の低下を許容範囲内に抑えて、トナー消費量と廃トナー量を低減できる。このようにすれば、トナー消費基準値変更モードを選択した場合に変更できる記録材種類が多くなる。

＜実施形態７＞
実施形態１と同じ記録材で同じ画像を印刷するが、ここでは、トナー消費基準値変更モードを選択した場合、記録材の表面粗さＲａにより、トナー消費基準値が変更されるようになっている。トナー消費基準値は通常値Ａ以外にＢとＣがあり（トナー消費基準値の大小関係：Ａ＞Ｃ＞Ｂ）、トナー消費基準値変更モードを選択した場合、普通紙ではトナー消費基準値がＣに、コート紙ではトナー消費基準値がＢに設定されるようになっている。トナー消費基準値変更モードを選択しない場合の印刷は実施形態１と同じなので省く。

実施形態２ではトナー消費基準値Ｂに設定されたときの普通紙（上質紙）への画像が、トナー消費基準値が通常値Ａに設定されたときの画像に比べて、やや劣る品質だったが、トナー消費基準値Ｃに設定された本実施形態での画像は、通常値Ａに設定されたときとほぼ同等だった。そして、トナー消費量と廃トナー量は、実施形態１のトナー消費基準値変更モードを選択した場合よりも少なくなった。通常値以外のトナー消費基準値を２つ設定したことにより、コート紙と普通紙の両方ともトナー消費基準値変更モードを選択した場合と選択しない場合との画質の違いを感じずに、トナー消費量と廃トナー量を低減できる。

＜実施形態５〜７の比較＞
上述した実施形態５〜７におけるトナー消費基準値変更モードを選択する場合としない場合との比較結果を図１３に示す。画像品質は、トナー消費基準値を小さくすることによる現像剤劣化によって違いが現れやすいぼそつき状態を比較している。

＜実施形態８＞
図１に示したプリンタ１００を用いて、上質紙に１ページのフルカラー画像を３０００部印刷する場合について説明する。印刷画像はブラック色のベタパッチとレッド色の網点パッチで構成され、全色とも印刷中にトナー強制消費を必要とする面積率となっている。
まず、トナー消費基準値変更モードを選択せずに印刷する。トナー消費基準値の通常値は、Ｋ，Ｃ，Ｍ色が値Ａで、Ｙは値Ａ’（Ａ’＜Ａ）となっている。出力画像は良好な品質を維持している。次にＫ，Ｃ色のみトナー消費基準値変更モードを選択して印刷する。選択するとトナー消費基準値は値Ｂに設定される。この画像では、レッド色の網点パッチが重要でその部分の画像劣化が許容できないため、レッド色を構成するＭ，Ｙ色はトナー消費基準値変更モードを選択していない。出力画像はブラック色のベタパッチ部はやや品質が劣るが、レッド色の網点部分は良好な品質を維持している。後者の印刷では、Ｃ色とＫ色のトナー消費を少なくすることができ、その分、廃トナー量も少なくなっている。

このように、色毎に通常値を設定でき、また、色毎にトナー消費基準値変更モードを選択できることにより、ユーザーが満足する品質を維持しつつ、トナー消費量と廃トナー量を少なくすることができる。この実施形態４の画像印刷におけるトナー消費量比較結果を図１４に示す。

本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１ ：感光体
２ ：ドラムクリーニング装置
４ ：帯電装置
５ ：現像装置
６ ：トナー像形成部
７ ：露光装置
８ ：中間転写ベルト
９ ：１次転写バイアスローラ
１０ ：クリーニング装置
１２ ：２次転写バックアップローラ
１５ ：中間転写ユニット
１９ ：２次転写ローラ
２０ ：定着装置
１００ ：プリンタ
ＣＰｙ、ＣＰｃ ：消費パターン
Ｗ ：紙間

特開２０１３−０９７３５８号公報 特開２０１３−１０９１５８号公報 特開２００７−１０８６２３号公報 特開２０１２−１０３３１７号公報

Claims (10)

1. 現像器内のトナーを用いて像担持体上にトナー像を作成し、該トナー像の画素カウントをもとにしたトナー消費算出値がトナー消費基準値を下回る場合に、現像器内のトナーを強制的に消費させるように、画像領域外にトナー像を作成するトナー強制消費手段を備えた画像形成装置であって、
   上記トナー消費基準値は、通常値以外の値を持ち、トナー消費基準値変更モードの選択と画像情報に応じて変更可能としてなることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、上記画像情報が、ハーフトーンの有無であることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、上記画像情報が、文字またはラインだけで構成されるかを判断した結果の情報であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１に記載の画像形成装置において、上記画像情報が、１ページ内の面積率であることを特徴とする画像形成装置。
5. 現像器内のトナーを用いて像担持体上にトナー像を作成し、画像領域内に作成されたトナー像を記録材に転写する画像形成装置において、
   前記像担持体上のトナー像の画素カウントをもとにしたトナー消費算出値がトナー消費基準値を下回る場合に、現像器内のトナーを強制的に消費させるように、画像領域外にトナー像を作成するトナー強制消費手段と、
   トナー消費基準値を通常値とこれ以外の値とに変更可能なトナー消費基準値変更手段と、
   を備え、
   前記トナー消費基準値変更手段は、前記記録材の種類に応じて前記トナー消費基準値を変更可能としてなる、
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、前記記録材の種類をコート紙と非コート紙とに分類し、前記記録材がコート紙の場合に、前記トナー消費基準値変更手段は、前記トナー消費基準値が前記通常値より小さくなるように変更可能としてなることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項５に記載の画像形成装置において、前記記録材の種類を表面粗さによって分類し、表面粗さが特定値以下の場合に、前記トナー消費基準値変更手段は、前記トナー消費基準値が前記通常値より小さくなるように変更可能としてなることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項５に記載の画像形成装置において、前記トナー消費基準値を変更できる前記記録材への転写が予め定めた回数よりも多く継続する場合に、前記トナー消費基準値変更手段は、前記トナー消費基準値が前記通常値より小さくなるように変更可能としてなることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置において、フルカラー画像を形成できる装置であることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９に記載の画像形成装置において、画像を形成する色毎に、前記トナー消費基準値変更モードの選択と前記トナー消費基準値の設定とができることを特徴とする画像形成装置。