JP2019184672A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成によって、搬送部材や転写部材への負荷を抑制しつつ、像担持体に付着した異物を除去する。【解決手段】プリンター１は、トナーを用いて感光体ドラム７上の静電潜像をトナー像に現像する現像装置８と、トナー像が形成される用紙を収容する給紙カセット３と、を備える。プリンター１の制御装置１１は、現像装置８のトナー残量が所定のトナー残量閾値未満になったとき、給紙カセット３の用紙残量が所定の用紙残量閾値以下であり、且つ、用紙残量閾値と同数の用紙のそれぞれに一定消費量のトナーを用いてトナー像を形成するときのトナーの総消費量がトナー残量を超える場合には、現像装置８におけるトナーの消費量を抑制する抑制処理を伴う印刷を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、現像装置を備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置は、感光体ドラム等の像担持体に形成された静電潜像を、トナーを用いてトナー像に現像する現像装置と、現像装置へ補給するトナーを収容するトナーコンテナとを備える。現像装置は、現像装置内に収容されるトナー量を検出するトナー量センサーを備え、現像装置内のトナー量が少なくなると、画像形成装置は、トナーコンテナから現像装置へトナーを補給する。

特許文献１の画像形成装置は、複数枚の画像形成処理を行うジョブの実行中に残量判定手段（トナー量センサー）によって現像手段（現像装置）内の現像剤（トナー）の残量が所定量以下であると判定された場合に、ジョブの未処理の画像形成処理において出力される画像の印字率に基づいて未処理の画像形成処理の実行に必要な現像剤の量を算出する現像剤必要量算出手段と、現像剤必要量算出手段により算出された現像剤の必要量と所定量との比較結果に基づいてジョブの継続の有無を制御するジョブ継続制御手段とを備える。

特開２００７−１３３３０３号公報

画像形成装置の使用状況によっては、ユーザーは、現像装置内のトナーが少なくなっていても、給紙カセット内の残り用紙の枚数が少ない場合には、印刷待ち時間短縮のために、トナー補給をせずに、印刷の継続を望むことがある。しかしながら、従来の画像形成装置では、上記したように、現像装置内にトナーが残っているにも拘らず、画像形成処理の実行に必要な量のトナーがないと判定すると、ジョブが継続されなくなる。そのため、現像装置内に少ないトナーが残っているにも拘らず、少ない用紙の印刷のために、トナーの補給を行わなければならず、印刷待ち時間が長くなる。このように、トナーを使い切るタイミングと、給紙カセット内の全ての用紙の印刷を完了するタイミングとが僅かに異なると、ユーザーに不便さを感じさせるおそれがある。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、トナー残量が少ない状態でも、便宜に合わせた画像形成を行うことを目的とする。

本発明の画像形成装置は、トナーを用いて像担持体上の静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、前記トナー像が形成される用紙を収容する給紙カセットと、を備え、前記現像装置のトナー残量が所定のトナー残量閾値未満になったとき、記給紙カセットの用紙残量が所定の用紙残量閾値以下であり、且つ、前記用紙残量閾値と同数の前記用紙のそれぞれに一定消費量の前記トナーを用いて前記トナー像を形成するときの前記トナーの総消費量が前記トナー残量を超える場合には、記現像装置における前記トナーの消費量を抑制する抑制処理を伴う印刷を行うことを特徴とする。

上記した画像形成装置は、前記抑制処理を行うか否かを選択可能にする。

上記した画像形成装置は、前記抑制処理では、印刷用の入力画像に間引き処理を行って前記静電潜像を形成する。

上記した画像形成装置は、前記間引き処理の対象印字領域として、前記入力画像の全体領域と文字以外の部分領域との何れかを選択可能にする。

本発明によれば、トナー残量が少ない状態でも、便宜に合わせた画像形成を行うことが可能となる。

本発明の一実施形態に係るプリンターを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの現像装置及びその周辺を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの現像装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るプリンターにおいて、抑制処理を実行するか否かを選択させる抑制処理選択画面の例を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターにおいて、間引き処理の対象印字領域を選択させる間引き領域選択画面の例を示す正面図である。

先ず、本発明の実施形態に係るプリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をプリンター１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏは、それぞれプリンター１の左側、右側、上側、下側を示している。

プリンター１は、略箱型形状のプリンター本体２を備え、プリンター本体２の下部には用紙を収納する給紙カセット３が設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイが設けられる。給紙カセット３は、収納した用紙を検出する用紙センサー３ａを備え、用紙センサー３ａは、給紙カセット３の用紙残量（例えば、残り枚数）が所定の用紙残量閾値（例えば、１００枚等の残り枚数や、全体の１／３等の比率）以下であるか否かを検出する。

プリンター本体２の上面には、排紙トレイの側方に上カバー４が開閉可能に取り付けられ、上カバー４の下方にはトナーコンテナ９が収納される。上カバー４を開くことで、プリンター本体２内のトナーコンテナ９の収納空間が露出し、プリンター本体２に対してトナーコンテナ９を着脱可能となる。

プリンター本体２内の上部には、レーザー・スキャニング・ユニットからなる露光器５が排紙トレイの下方に配置され、露光器５の下方には、画像形成部６が設けられる。画像形成部６には、トナー像を担持する感光体ドラム７（像担持体）が回転可能に設けられる。感光体ドラム７の周囲には、帯電装置と、トナーコンテナ９に接続された現像装置８と、転写ローラーと、クリーニング装置と、除電装置とが、感光体ドラム７の回転方向に沿って配置される。

プリンター本体２の内部には、用紙の搬送経路１０が設けられる。搬送経路１０の上流端には給紙部が給紙カセット３の近傍に設けられ、搬送経路１０の中流部には、感光体ドラム７及び転写ローラーからなる転写部が設けられる。搬送経路１０の下流部には定着装置が設けられ、搬送経路１０の下流端には排紙部が排紙トレイの近傍に設けられる。

プリンター本体２の内部には、プリンター１の各部を制御する制御装置１１が設けられる。プリンター本体２の上面や側面には、プリンター１の状態を表示する表示部１３（図３参照）が設けられる。表示部１３は、タッチパネルやディスプレイ等で構成され、スタートキー、ストップ／クリアキー、テンキー等のプリンター１を操作する操作キーを備えてもよい。

次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作（印字）について説明する。プリンター１は、外部のコンピューター等から画像データ（入力画像）が入力され、印刷開始の指示がなされると、印字を開始する。先ず、画像形成部６の帯電装置によって感光体ドラム７の表面が帯電された後、露光器５からのレーザー光により感光体ドラム７に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム７の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、画像形成部６の現像装置８がトナーを用いてトナー像に現像する。

一方、給紙カセット３に収納された用紙は、給紙部によって取り出されて搬送経路１０上を搬送される。搬送経路１０上の用紙は、所定のタイミングで転写部へ搬送され、転写部によって感光体ドラム７上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置へ搬送され、定着装置によって用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部から排紙トレイに排出される。

次に、トナーコンテナ９について説明する。図２に示すように、トナーコンテナ９は、トナーを内部に収容する容器本体２０を備える。容器本体２０内には、トナーを現像装置８へ補給する搬送部材２１と、トナーを攪拌する撹拌部材２２とが備えられる。

容器本体２０は、前後方向に長い略箱型形状に形成され、下面に開口した供給口２０ａを有する。供給口２０ａは、供給路２３を介して現像装置８と連通している。

搬送部材２１は、容器本体２０の下部において供給口２０ａに対応した位置に回転可能に取り付けられる。搬送部材２１は、例えば、前後方向に長い回転軸と、回転軸の外周面に形成される螺旋状の搬送羽根とからなる搬送スクリューとして構成される。搬送部材２１が回転することによって、容器本体２０内のトナーを供給口２０ａ及び供給路２３を介して現像装置８へ供給する。

撹拌部材２２は、容器本体２０内の上下方向の略中央において回転可能に取り付けられる。撹拌部材２２は、例えば、前後方向に長い回転軸と、回転軸の外周面に形成される撹拌羽根とから構成される。撹拌部材２２が回転することで、容器本体２０内のトナーを攪拌する。

次に、現像装置８について説明する。図２に示すように、現像装置８は、トナーを収容する筐体３０を備え、筐体３０内には、トナーを感光体ドラム７へ供給する現像ローラー３１と、トナーを攪拌・搬送する撹拌部材３２及び搬送部材３３とが設けられる。また、現像装置８は、筐体３０内のトナー量を検出するトナー量センサー３４を備える。

筐体３０は、前後方向に長い略箱型形状に形成され、感光体ドラム７と対向するように左面に開口した開口部と、上面に開口した補給口３０ａとを有する。補給口３０ａは、供給路２３を介してトナーコンテナ９と連通している。

現像ローラー３１は、筐体３０の開口部を介して感光体ドラム７と対向すると共に接触するように配置され、前後方向に長い回転軸を有して、筐体３０に対して回転可能に取り付けられる。現像ローラー３１は、筐体３０内の所定量のトナーを担持すると共に、回転することによって、担持するトナーを感光体ドラム７へ供給する。

撹拌部材３２及び搬送部材３３は、筐体３０の下部において左右に並べて配置され、搬送部材３３は、補給口３０ａの下方に配置される。撹拌部材３２及び搬送部材３３は、前後方向に長い回転軸を有して、筐体３０に対して回転可能に取り付けられる。撹拌部材３２及び搬送部材３３が回転することで、筐体３０内のトナーを攪拌しつつ現像ローラー３１へ搬送する。

トナー量センサー３４は、筐体３０内のトナー量が、所定のトナー残量閾値（例えば、筐体３０のトナー容量の１０％）未満であるか否かを検出する。筐体３０内のトナー量がトナー残量閾値未満の場合、現像装置８が現像に十分な量のトナーを収容していない（トナーコンテナ９からのトナー補給を要する）と判定される。例えば、プリンター１が、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤を使用する場合、トナー量センサー３４は、トナー濃度を検出するトナー濃度センサーで構成され、トナー濃度に基づいてトナー量が検出される。

次に、制御装置１１の電気的な構成について図３を参照しながら説明する。制御装置１５は、ＣＰＵ等で構成され、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置１２に接続されている。また、制御装置１１は、表示部１３、用紙センサー３ａ及びトナー量センサー３４等のプリンター１の各部に接続されている。

制御装置１１は、記憶装置１２に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて、制御装置１１に接続された各部を制御する。記憶装置１２には、例えば、トナーコンテナ９から現像装置８へトナーを補給するトナー補給処理や、現像装置８内のトナーで給紙カセット３内の残り用紙を印刷できるか否かの印刷可否判定処理、印刷に用いられるトナーの消費量を抑制する抑制処理を実行するための制御プログラムが記憶される。

トナー補給処理の動作について説明する。新品（未使用）のトナーコンテナ９がプリンター本体２へ装着されると、制御装置１１は、トナーコンテナ９の搬送部材３３を回転させて、トナーコンテナ９から現像装置８へトナーを補給する（図４のステップＳ１）。トナー補給は、トナー量センサー３４の検知結果に基づいて、現像装置８の筐体３０内のトナー量が少なくともトナー残量閾値以上になるまで行われ、現像装置８に十分な量のトナーが充填される。

トナー補給が完了すると、プリンター１は印字が可能な状態になり、制御装置１１は、画像データ及び印刷開始指示を入力する度に、各部を制御して印字を行う（図４のステップＳ２）。制御装置１１は、印字が行われている間、トナー量センサー３４によって現像装置８の筐体３０内のトナー量を所定枚数（例えば、１枚又は数枚）の印字毎に監視している（図４のステップＳ３）。筐体３０内のトナー量がトナー残量閾値未満になると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御装置１１は、現像装置８内のトナーで給紙カセット３内の残り用紙を印刷できるか否かの印刷可否判定処理を行う。

印刷可否判定処理の動作について説明する。制御装置１１は、用紙センサー３ａの検知結果に基づいて、給紙カセット３の用紙残量が用紙残量閾値以下であるか否かを判定する（図４のステップＳ４）。給紙カセット３の用紙残量が用紙残量閾値を超える場合（ステップＳ４：ＮＯ）、制御装置１１は、印刷不可と判定し、上記と同様にして、トナーコンテナ９の搬送部材３３を回転させて、トナーコンテナ９から現像装置８へトナーを補給する（図４のステップＳ５）。

一方、給紙カセット３の用紙残量が用紙残量閾値以下である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、制御装置１１は、用紙残量閾値と同数の用紙のそれぞれに対して、一定消費量のトナーを用いてトナー像を形成するときのトナーの総消費量を算出する（図４のステップＳ６）。例えば、一定消費量として、ベタ画像の印刷で消費されるトナー量（ベタ消費量）を設定してよく、あるいは、標準的な印刷で消費されるトナー量（通常消費量、例えば、印字率５％に相当するトナー量）を設定してもよい。一定消費量として、ベタ消費量及び通常消費量の何れかを予めユーザーに選択させて設定しておくとよく、制御装置１１は、一定消費量を選択させる画面（図示せず）を表示部１３によって表示させてもよい。

制御装置１１は、用紙残量閾値分の用紙について想定されるトナーの総消費量を、現像装置８内のトナー量と比較し、総消費量がトナー量以下である場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、制御装置１１は、印刷可と判定し、用紙センサー３ａによって給紙カセット３の用紙残量なしを検出するまで、印刷を継続する（図４のステップＳ８）。そして、給紙カセット３の用紙残量がなくなると（図４のステップＳ９：ＹＥＳ）、制御装置１１は、用紙残量なしをユーザーに通知する画面（図示せず）を表示部１３によって表示し、更に、上記と同様にして、トナーコンテナ９の搬送部材３３を回転させて、トナーコンテナ９から現像装置８へトナーを補給する（ステップＳ５）。

あるいは、総消費量が筐体３０内のトナー量を超える場合（ステップＳ７：ＮＯ）、制御装置１１は、抑制処理を実行するか否かの判定を行う。

例えば、制御装置１１は、図５に示すように、抑制処理を実行するか否かをユーザーに選択させる抑制処理選択画面１３ａを表示部１３によって表示する。抑制処理選択画面１３ａにおいて、抑制処理の実行について「いいえ」が選択され、即ち、抑制処理を実行しないと選択されると（図４のステップＳ１０：ＮＯ）、制御装置１１は、印刷不可と判定し、上記と同様にして、トナーコンテナ９の搬送部材３３を回転させて、トナーコンテナ９から現像装置８へトナーを補給する（ステップＳ５）。

若しくは、抑制処理選択画面１３ａにおいて、抑制処理の実行について「はい」が選択され、即ち、抑制処理を実行すると選択されると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、制御装置１１は、印刷可と判定し、用紙センサー３ａによって給紙カセット３の用紙残量なしを検出するまで、トナーの消費量を抑制する抑制処理を伴う印刷を継続する（図４のステップＳ１１）。

なお、抑制処理を実行するか否かの判定では、予め抑制処理の是非設定を記憶装置１２に記憶しておいて、制御装置１１は、抑制処理選択画面１３ａを表示させることなく、この是非設定に基づいて判定してもよい。

抑制処理の動作について説明する。制御装置１１は、トナーの消費量を抑制する抑制処理として、印刷のために入力される画像データ（入力画像）に対して、画像データに対応する静電潜像へのトナー付着量を抑制するように、画像処理を行う。

制御装置１１は、抑制処理として、例えば、文字、絵、写真等の様々な印字領域を含む画像データに対して、印字領域を構成するドットを所定の間引き率で間引くドット抜き等の間引き処理を行う。なお、間引き処理は、画像データに所定のフィルタをかける補正処理でよく、ドット抜きは、文字や絵、写真を判別できるように、一定間隔又は不定間隔で、１ドット〜数ドット以内のドット数を省くように行われる。画像データにおける間引き処理の対象印字領域は、全ての印字領域を含む全体領域でもよく文字以外の印字領域を含む部分領域でもよい。

制御装置１１は、図６に示すように、間引き処理の対象印字領域として全体領域及び部分領域の何れかをユーザーに選択させる間引き領域選択画面１３ｂを表示部１３によって表示する。間引き領域選択画面１３ｂにおいて、全体領域が選択されると、制御装置１１は、画像データの全体又は全ての印字領域に対して間引き処理を行う。また、間引き領域選択画面１３ｂにおいて、部分領域が選択されると、制御装置１１は、画像データから写真や絵に相当するドットの集合体を検出し、このドットの集合体に対して間引き処理を行う。

なお、間引き処理の対象印字領域は、予め記憶装置１２に記憶しておいて、制御装置１１は、間引き領域選択画面１３ｂを表示させることなく、対象印字領域を判定してもよい。

そして、制御装置１１は、間引き処理を行った画像データに相当する静電潜像を感光体ドラム７の表面に形成するように露光器５を制御する。静電潜像に基づくトナー像の形成以降の動作は、上記した画像形成動作と同様である。

このようにして、給紙カセット３内の残り用紙に対して画像データの間引き処理を伴う印刷が行われる。給紙カセット３の用紙残量がなくなると（図４のステップＳ１２：ＹＥＳ）、制御装置１１は、用紙残量なしをユーザーに通知する画面（図示せず）を表示部１３によって表示し、更に、上記と同様にして、トナーコンテナ９の搬送部材３３を回転させて、トナーコンテナ９から現像装置８へトナーを補給する（ステップＳ５）。なお、給紙カセット３の用紙残量がなくなる前に、現像装置８内のトナー量がなくなる場合には、間引き処理を伴う印刷を中断して現像装置８へのトナー補給を行う。

なお、図４に示す動作において、ステップＳ５でトナー補給を完了した後は、ステップＳ２に戻って、プリンター１は印字が可能な状態になる。

本実施形態によれば、上述のように、プリンター１（画像形成装置）は、トナーを用いて感光体ドラム７（像担持体）上の静電潜像をトナー像に現像する現像装置８と、トナー像が形成される用紙を収容する給紙カセット３と、を備える。プリンター１の制御装置１１は、現像装置８のトナー残量が所定のトナー残量閾値未満になったとき、給紙カセット３の用紙残量が所定の用紙残量閾値以下であり、且つ、用紙残量閾値と同数の用紙のそれぞれに一定消費量のトナーを用いてトナー像を形成するときのトナーの総消費量がトナー残量を超える場合には、現像装置８におけるトナーの消費量を抑制する抑制処理を伴う印刷を行う。

これにより、現像装置８内のトナーが少なくなっていても、給紙カセット３内の残り用紙の枚数が少ない場合には、現像装置８へのトナー補給をすることなく、印刷を継続することができる。そのため、ユーザーは、トナー補給に要する時間を待つことなく、印刷を完了することができる。また、現像装置８内のトナーを使い切るタイミングと、給紙カセット３内の残り用紙の印刷を完了するタイミングとを合わせることができ、ユーザーの便宜に適応することができる。

プリンター１の制御装置１１は、表示部１３によって抑制処理選択画面１３ａを表示させて、抑制処理を行うか否かを選択可能にする。

これにより、トナー消費量の抑制処理をユーザーの便宜に応じて実行するので、ユーザーの所望する印刷結果を出力することができる。

プリンター１の制御装置１１は、抑制処理では、印刷用の画像データ（入力画像）に間引き処理を行って、間引き処理した画像データに基づいて露光器５によって感光体ドラム７に静電潜像を形成する。

これにより、間引き処理という画像処理を採用するので、プリンター１の機構を変更することなく、簡易な手法によって、トナー消費量を抑制することができる。

プリンター１の制御装置１１は、表示部１３によって間引き領域選択画面１３ｂを表示させて、間引き処理の対象印字領域として、画像データの全体領域と文字以外の部分領域との何れかを選択可能にする。

これにより、画像においてトナー消費量を抑制する領域をユーザーの便宜に適応させることができるので、ユーザーの所望する印刷結果を出力することができる。

上記した実施形態では、トナー消費量の抑制処理の条件として、現像装置８のトナー残量がトナー残量閾値未満であることと、給紙カセット３の用紙残量が用紙残量閾値以下であることとを両方適用する例を説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、他の実施形態では、抑制処理の条件として、現像装置８のトナー残量がトナー残量閾値未満であることだけを適用してもよく、また、給紙カセット３の用紙残量が用紙残量閾値以下であることだけを適用してもよい。

本実施形態では、モノクロのプリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、カラープリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。

１ プリンター（画像形成装置）
２ プリンター本体
３ 給紙カセット
３ａ 用紙センサー
６ 画像形成部
７ 感光体ドラム（像担持体）
８ 現像装置
９ トナーコンテナ
１０ 搬送経路
１１ 制御装置
１２ 記憶装置
１３ 表示部
１３ａ 抑制処理選択画面
１３ｂ 間引き領域選択画面
３０ 筐体
３０ａ 補給口
３１ 現像ローラー
３２ 撹拌部材
３３ 搬送部材
３４ トナー量センサー

Claims (4)

1. トナーを用いて像担持体上の静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、
   前記トナー像が形成される用紙を収容する給紙カセットと、を備え、
   前記現像装置のトナー残量が所定のトナー残量閾値未満になったとき、
   前記給紙カセットの用紙残量が所定の用紙残量閾値以下であり、且つ、前記用紙残量閾値と同数の前記用紙のそれぞれに一定消費量の前記トナーを用いて前記トナー像を形成するときの前記トナーの総消費量が前記トナー残量を超える場合には、
   前記現像装置における前記トナーの消費量を抑制する抑制処理を伴う印刷を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記抑制処理を行うか否かを選択可能に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. 前記抑制処理では、印刷用の入力画像に間引き処理を行って前記静電潜像を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記間引き処理の対象印字領域として、前記入力画像の全体領域と文字以外の部分領域との何れかを選択可能にすることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

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