JP2023170039A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過剰なトナーの廃棄を抑制しつつ印刷される画像の品位を保つ。
【解決手段】画像形成装置１は、トナーにより画像を形成する画像形成部７０と、画像形成領域ＡＲＩ全域の印字率である全エリア印字率を算出する全エリア印字率算出部７２と、主走査方向ｄｍにおいて画像形成領域ＡＲＩが分割されることにより形成された複数のエリアＡＲ毎の印字率である各エリア印字率を算出する各エリア印字率算出部７４と、全エリア印字率が全エリア印字率閾値以下である場合において、各エリア印字率が各エリア印字率閾値以下である該エリアＡＲについて劣化トナー廃棄を実行する劣化トナー廃棄実行部７６とを設ける。
【選択図】図５

Description

本発明は画像形成装置に関し、記録媒体に現像剤画像を転写して画像を形成する画像形成装置に適用して好適なものである。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、トナーを用いて印刷を繰り返すことで、印刷動作での印字画像に対し消費されるトナーの密度が十分でないことにより、トナーが高電圧に帯電した部材に長時間接触するため、画像形成ユニットの現像装置内に劣化トナーが発生する。この劣化トナーは画像の品位の低下を引き起こす要因であるため、画像形成装置は、現像装置内の劣化トナーを感光ドラムに吐き出し画像形成ユニット内の廃トナー回収容器に回収することにより、劣化トナー廃棄を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、印刷データの印字率が高い場合は、トナーが劣化する前に現像され劣化トナーが発生しにくいため、画像形成装置は、印刷データの印字率、すなわち印字で消費したトナー量に基づき、劣化トナー廃棄を実行することにより、劣化トナーの蓄積を防止する。すなわち画像形成装置は、印字率が低くトナー消費の少ない印刷パターンが続いた場合に、劣化トナー廃棄を実行する。

特開２００４－４５４８１号公報

しかしながら、従来の画像形成装置では、ページ全体での印字率は低いが主走査方向の一部分の領域で部分的に印字率が高い印刷が続いた場合、印字率が高い領域はトナーを消費しているため劣化トナーが多くは発生しておらず、その領域はトナーを廃棄する必要がないものの、ページ全体では印字率が低くトナー消費量が少ないため、印字率が高い領域に関しては無駄にトナーを廃棄してしまうという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、過剰なトナーの廃棄を抑制しつつ印刷される画像の品位を保ち得る画像形成装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明の画像形成装置においては、現像剤により画像を形成する画像形成部と、画像形成領域全域の印字率である全エリア印字率を算出する全エリア印字率算出部と、主走査方向において画像形成領域が分割されることにより形成された複数のエリア毎の印字率である各エリア印字率を算出する各エリア印字率算出部と、全エリア印字率が全エリア印字率閾値以下である場合において、各エリア印字率が各エリア印字率閾値以下であるエリアについて劣化トナー廃棄を実行する劣化トナー廃棄実行部とを設けるようにした。

これにより本発明は、印字率が高く劣化トナーが多くは発生していないため劣化トナー廃棄を実行する必要がないエリアは劣化トナー廃棄を実行しないことにより過剰なトナーの廃棄を抑制しつつ、印字率が低く劣化トナーが発生しており劣化トナー廃棄を実行する必要があるエリアは劣化トナー廃棄を実行することにより印刷画像の品位を保つことができる。

本発明によれば、過剰なトナーの廃棄を抑制しつつ印刷される画像の品位を保ち得る画像形成装置を実現できる。

画像形成装置の全体構成を示す左側面図である。 画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。 画像形成領域を示す図である。 トナー廃棄閾値を示す表である。 印刷処理手順を示すフローチャートである。 画像形成装置の機能構成を示すブロック図である。

以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について、図面を用いて説明する。

［１．画像形成装置の全体構成］
図１に示すように、画像形成装置１は、カラー用電子写真式プリンタであり、紙葉状の媒体である用紙Ｐに対し所望のカラー画像を印刷する。この画像形成装置１は、略箱型の筐体２の内部に種々の部品が配置されている。因みに以下では、図１における右端部分を画像形成装置１の正面とし、この正面と対峙して見た場合の上下方向、左右方向及び前後方向をそれぞれ定義した上で説明する。画像形成装置１は、制御部４０が全体を統轄制御する。また画像形成装置１は、コンピュータ装置等の上位装置（図示せず）と無線又は有線により接続されている。制御部４０は、この上位装置から印刷対象の画像を表す印刷ジョブが与えられると共に該印刷ジョブの印刷が指示されると、用紙Ｐの表面に印刷画像を形成する印刷処理を実行する。

筐体２内の最下部には、用紙Ｐを収容する給紙カセット３が設けられている。給紙カセット３の前上方には、ホッピングローラ４が設けられている。ホッピングローラ４は、その下部を給紙カセット３内に収容された用紙Ｐの上面に当接させており、回転することにより、収容された用紙Ｐのうち上側の１枚を前方へ送り出す。

筐体２内部には、用紙Ｐを搬送させる搬送路Ｗが形成されている。また筐体２内部におけるホッピングローラ４よりも用紙Ｐの搬送方向の下流側には、レジストローラ５が設けられている。レジストローラ５は、搬送路Ｗを挟んで互いに対向すると共に互いに当接する複数個のローラにより構成されており、搬送路Ｗ上にある用紙Ｐの斜行を矯正しつつ搬送する。さらに筐体２内部における定着ユニット２９よりも用紙Ｐの搬送方向の下流側には、排出ローラ６が設けられている。排出ローラ６は、搬送路Ｗを挟んで互いに対向すると共に互いに当接する複数個のローラにより構成されており、搬送路Ｗ上にある用紙Ｐを搬送し画像形成装置１の外部へ排出する。

また筐体２内には、用紙Ｐの表面に印刷対象のカラー画像を印刷するようにして印刷画像を形成するための画像形成部９が設けられている。画像形成部９は、印刷画像のそれぞれ異なる色成分であるブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）を表す静電潜像を現像剤としてのトナーを用いて現像して印刷データに対応するトナー画像を形成する４個の画像形成ユニット１０（画像形成ユニット１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｍ及び１０Ｃ）が、筐体２内の上端部に、前側（上流側）から後側（下流側）へ順に並ぶように配設されている。

画像形成ユニット１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｍ及び１０Ｃは、静電潜像の現像に用いるトナーの色が異なるだけで同一に構成されている。このため以下では、画像形成ユニット１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｍ及び１０Ｃをまとめて画像形成ユニット１０として説明する。画像形成ユニット１０は、プリントヘッド１１、現像装置１９、感光ドラム１４、帯電ローラ１５、クリーニングブレード１６、ドラム廃トナー回収容器１７及び除電部２０により構成されている。

現像装置１９は、感光ドラム１４に形成されている静電潜像にトナー画像を現像するための装置であり、供給ローラ１２、現像ローラ１３及び規制ブレード１８が設けられている。

プリントヘッド１１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ヘッドであり、左右方向に沿って複数のＬＥＤ素子が整列配置されており、感光ドラム１４の上側において、ＬＥＤ素子からの照射光が感光ドラム１４表面に結像する位置に配され、制御部４０の制御に基づき各ＬＥＤ素子を点灯又は消灯させる。このプリントヘッド１１は、一様に帯電された感光ドラム１４の表面を選択的に露光し静電潜像を形成する。

供給ローラ１２は、現像ローラ１３に接触するように配されており、図示しないトナーカートリッジに収容されたトナーを現像ローラ１３側へ供給する。帯電ローラ１５は、感光ドラム１４の表面を一様に負の電圧に帯電させる。現像ローラ１３は、感光ドラム１４の表面に接触するように配されており、トナーを帯電させ、感光ドラム１４上に形成された静電潜像上に静電的に付着させて、一定層厚のトナー画像を形成する。像担持体としての感光ドラム１４は、静電潜像を担持し、また該静電潜像をトナーによって現像して得られるトナー画像を担持する。

規制ブレード１８は、先端部分が現像ローラ１３に押し当てられるように配された板状部材であり、現像ローラ１３上のトナー薄層を均一に形成する。

クリーニングブレード１６は、ウレタンゴム製のブレードであり、感光ドラム１４の回転方向において転写ローラ２６（後述する）との当接位置よりも下流側において感光ドラム１４に当接することにより、転写後に感光ドラム１４の表面に残ったトナーを除去する。ドラム廃トナー回収容器１７は、印刷動作及び後述する劣化トナー廃棄において、感光ドラム１４に残留した残トナー及び廃トナーを回収し貯蔵する容器である。

除電部２０は、左右方向に沿って複数のＬＥＤ素子が整列配置されており、感光ドラム１４に対向するように配され、制御部４０の制御に基づき各ＬＥＤ素子を点灯又は消灯させる。この除電部２０は、感光ドラム１４の表面を露光し感光ドラム１４の表面電位をリセットする。

また画像形成部９には、画像形成ユニット１０Ｋの下から画像形成ユニット１０Ｃの下に亘って、画像形成ユニット１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｍ及び１０Ｃにより形成されたトナー画像を用紙Ｐの表面に転写する転写ユニット２２が配置されている。転写ユニット２２は、転写ベルト２３、ドライブローラ２４、アイドルローラ２５、転写ローラ２６、ベルトクリーニングブレード２７及びベルト廃トナー回収容器２８により構成されている。

転写ベルト２３は、無端状のベルトであり、後側のドライブローラ２４と前側のアイドルローラ２５とに張架され回転することにより、用紙Ｐを上面に載せて後方へ搬送する。ドライブローラ２４は、回転することにより転写ベルト２３を駆動する。アイドルローラ２５は、転写ベルト２３につられて回転し、転写ベルト２３の駆動を安定化させる。転写ローラ２６は、転写ベルト２３の内側において、４個の感光ドラム１４に対応して４個が画像形成ユニット１０に対向して回転可能に設けられており、正の電圧である転写電圧が印加されている。これにより転写ユニット２２は、印刷画像の形成時、転写ベルト２３によって搬送される用紙Ｐを転写ローラ２６の表面の上側部分と、対応する４個の感光ドラム１４の表面の下側部分との間に順に挟み込みながら、該転写ローラ２６への転写電圧の印加により４個の感光ドラム１４の表面上のトナー画像を用紙Ｐの表面に転写する。

ベルトクリーニングブレード２７は、ウレタンゴム製のブレードであり、転写ベルト２３に当接することにより、劣化トナー廃棄において転写ベルト２３によって搬送された廃トナーを掻き取って除去する。ベルト廃トナー回収容器２８は、ベルトクリーニングブレード２７によって転写ベルト２３から除去された廃トナーを回収し貯蔵する容器である。

かかる構成において、画像形成ユニット１０は、トナーカートリッジから現像装置１９へトナーを供給する。続いて画像形成ユニット１０は、感光ドラム１４を回転させながら、帯電ローラ１５により該感光ドラム１４の表面を一様に帯電させ、プリントヘッド１１により該感光ドラム１４の表面を印刷データに基づいて露光して静電潜像を形成する。続いて画像形成ユニット１０は、現像電圧を現像ローラ１３に印加することにより、感光ドラム１４上に形成された静電潜像上に、供給ローラ１２により供給されたトナーを静電的に付着させてトナー画像を形成する。さらに画像形成ユニット１０は、転写ベルト２３によって搬送される用紙Ｐを転写ローラ２６と感光ドラム１４との間に挟み込み、感光ドラム１４の表面上のトナー画像を用紙Ｐの表面に転写する。このようにして転写ユニット２２は、用紙Ｐの表面に４色分のトナー画像を転写して、該トナー画像を転写した用紙Ｐを定着ユニット２９に引き渡す。

画像形成部９には、転写ユニット２２の後方に、トナー画像を用紙Ｐの表面に定着させる定着ユニット２９が配置されている。定着ユニット２９は、上下方向のほぼ中央部に用紙Ｐを通すための用紙通路が形成されている。また定着ユニット２９は、用紙通路の上側に回転可能に設けられた加熱ローラ３０と、用紙通路の下側に回転可能に設けられた加圧ローラ３１とを有している。これにより定着ユニット２９は、印刷画像の形成時、表面にトナー画像が転写された用紙Ｐを転写ユニット２２から用紙通路内に取り込んで、互いに逆回転している加熱ローラ３０及び加圧ローラ３１の間に挟み込む。そして定着ユニット２９は、その用紙Ｐを、互いに逆回転している加熱ローラ３０と加圧ローラ３１との間で加熱しながら加圧することにより、該用紙Ｐの表面にトナー画像を定着させる。定着ユニット２９は、用紙Ｐの表面に４色分のトナー画像を定着させて印刷画像を形成し、該印刷画像を形成した用紙Ｐを、上方の排出ローラ６に受け渡す。

かかる構成において画像形成装置１は、給紙カセット３に収められた用紙Ｐをレジストローラ５により画像形成部９に搬送する。画像形成部９は、転写ベルト２３により用紙Ｐを搬送しながら、画像形成ユニット１０により用紙Ｐ上にトナー画像を転写する。用紙Ｐは、転写ベルト２３により定着ユニット２９に搬送される。定着ユニット２９は、用紙Ｐが通過する際、該用紙Ｐ上に載ったトナー画像を高温により用紙Ｐに定着させる。用紙Ｐは、排出ローラ６へ搬送された後に画像形成装置１の外部へ排出される。

ところで、図３に示すように、画像形成装置１においては、用紙Ｐが搬送される方向に直交する主走査方向ｄｍ（左右方向）と、該主走査方向ｄｍに直交する副走査方向ｄｓ（前後方向）とにおいて、所定の範囲に亘り、印刷結果において１ページ分の画像が形成可能な領域である画像形成領域ＡＲＩが設定されている。この画像形成領域ＡＲＩは、主走査方向ｄｍの範囲が、プリントヘッド１１の右端のＬＥＤ素子から左端のＬＥＤ素子までの範囲（以下では全エリアとも呼ぶ）と対応している。また、画像形成領域ＡＲＩが主走査方向ｄｍに関し等間隔に例えば６分割された場合、分割されたそれぞれの領域を、エリアＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４、ＡＲ５及びＡＲ６（以下ではまとめてエリアＡＲとも呼ぶ）とする。

［２．画像形成装置の制御構成］
図３に示すように、画像形成装置１は、制御部４０、受信部４２、駆動制御部４４、電圧制御部４５、露光制御部４６、定着制御部４７、ベルトモータ５０、ドラムモータ５１、帯電ローラ１５、現像ローラ１３、供給ローラ１２、規制ブレード１８、転写ローラ２６、除電部２０、プリントヘッド１１及び定着ユニット２９により構成されており、制御部４０が画像形成装置１全体を統轄制御する。受信部４２は、図示しない上位装置から印刷指示を受けると、該印刷指示を制御部４０へ送る。

制御部４０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心に構成されており、図示しない記憶部から所定のプログラムを読み出して実行することにより、各部を制御して種々の処理を行う。また制御部４０は、ドラムカウント計測部５４、ドットカウント計測部５６、トナー廃棄閾値保持部５８、トナー廃棄カウント計算部６０、トナー廃棄カウント保持部６２及びトナー廃棄パターン作成部６４を有している。

トナー廃棄閾値保持部５８は、トナー廃棄閾値（後述する）を予め保持している。ドラムカウント計測部５４は、ドラムカウントを計測する。ドラムカウントは、感光ドラム１４の回転数に応じたカウントを示しており、Ａ４用紙３枚が印刷される印刷動作におけるドラム回転数が３カウントとして計測される。

ドットカウント計測部５６は、ドットカウントを計測する。具体的にドットカウント計測部５６は、各々のエリアＡＲ（図３）のドットカウントを計測する。またドットカウント計測部５６は、エリアＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４、ＡＲ５及びＡＲ６それぞれのドットカウントを合算したものを、全エリアのドットカウントとして用いる。ドットカウントは、プリントヘッド１１の発光ドット数に応じたカウントを示しており、発光ドット数が８１９２で除算された値であり、Ａ４用紙サイズの画像密度（印字率）５［％］分が７９２カウントとなる。具体的に、印刷Ｄｕｔｙが５［％］でＡ４用紙に印刷された場合のドットカウントを７９２ドットカウント（６４８８０６４ドット／８１９２）とする。この６４８８０６４ドットは、印刷Ｄｕｔｙが５［％］でＡ４用紙に印刷された場合の実際のドットカウントである。また８１９２は、２の１３乗である。本実施の形態においては、実際に発光したドット数を２の１３乗で除算することにより、ドットカウントの値を小さくしている。

ここで、印字率とは、用紙Ｐの１ページで見た場合、画像形成領域ＡＲＩにベタ画像が形成されるときの面積に対する実際に用紙Ｐに形成された画像の面積の比率であり、１つの印刷ジョブで見た場合、１つの印刷ジョブに含まれる全てのページの印字率の平均値である。換言すれば印字率とは、１ページで見た場合、用紙Ｐにおける所定面積内の領域の全面にドットが形成されたときの状態を１００［％］とした場合における、用紙Ｐにおける所定面積内の領域の全面にドットが形成された場合に対する、実際に印刷されたドットの割合である。このため、各エリアＡＲにおける１つの印刷ジョブの印字率とは、１つの印刷ジョブに含まれる全てのページの各エリアの印字率の平均値である。

トナー廃棄カウント計算部６０は、ドラムカウント計測部５４が計測したドラムカウントと、ドットカウント計測部５６が計測したドットカウントと、トナー廃棄閾値保持部５８が保持しているトナー廃棄閾値とに基づき、トナー廃棄カウントを算出し、トナー廃棄カウント保持部６２へ送る。トナー廃棄カウント保持部６２は、算出されたトナー廃棄カウントを保持する。トナー廃棄パターン作成部６４は、トナー廃棄パターンを作成する。

かかる構成において制御部４０は、受信部４２から印刷指示を受けると、トナー廃棄カウント保持部６２のトナー廃棄カウントを参照し、劣化トナー廃棄を実行すべきエリアＡＲが存在するか否かを確認する。劣化トナー廃棄を実行すべきエリアＡＲが存在する場合、制御部４０は、トナー廃棄パターン作成部６４によりトナー廃棄パターンを作成する。制御部４０は、作成したトナー廃棄パターンと上位装置からの印刷情報とを、駆動制御部４４、電圧制御部４５、露光制御部４６及び定着制御部４７へ送り、印刷動作の指示を出す。一方、劣化トナー廃棄を実行すべきエリアＡＲが存在しない場合、制御部４０は、劣化トナー廃棄を実行せずに、上位装置からの印刷情報を駆動制御部４４、電圧制御部４５、露光制御部４６及び定着制御部４７へ送り、印刷動作の指示を出す。

駆動制御部４４は、制御部４０から指示を受けるとドラムモータ５１とベルトモータ５０を回転させることで、感光ドラム１４とドライブローラ２４とを図１の矢印の方向へ回転させる。電圧制御部４５は、制御部４０から指示を受けると、帯電ローラ１５、現像ローラ１３、供給ローラ１２、規制ブレード１８、転写ローラ２６及び除電部２０へ印加する電圧を制御する。露光制御部４６は、制御部４０から指示を受けると、プリントヘッド１１を発光させる。定着制御部４７は、制御部４０から指示を受けると、定着ユニット２９の温度を制御する。ドラムカウント計測部５４とドットカウント計測部５６は、劣化トナー廃棄と印刷動作とにおけるドラムカウントとドットカウントとを計測する。

［３．印刷動作］
次に、印刷動作について説明する。画像形成装置１は、電圧制御部４５により帯電ローラ１５に帯電電圧を印加して感光ドラム１４の表面を一様に帯電させた後、露光制御部４６によりプリントヘッド１１を発光させ、感光ドラム１４の表面に静電潜像を形成する。

そして画像形成装置１は、表面にトナー薄層が形成された現像ローラ１３に、電圧制御部４５により現像電圧を印加して、感光ドラム１４上の静電潜像を現像する。ここで供給ローラ１２と規制ブレード１８とには、現像ローラ１３上のトナー薄層を均一に形成し、トナー薄層中のトナーの帯電量を所定の値とするため、電圧制御部４５により供給電圧と規制電圧とが印加されている。

次に、画像形成装置１は、電圧制御部４５により転写ローラ２６に転写電圧を印加して、感光ドラム１４上のトナー画像を用紙Ｐ上へ転写した後、用紙Ｐ上のトナー画像を定着ユニット２９により用紙Ｐに定着する。トナー画像が定着された用紙Ｐは、排出ローラ６により画像形成装置１の外部へ排出される。これにより画像形成装置１は、印刷動作を完了する。転写されずに感光ドラム１４上に残ったトナーは、クリーニングブレード１６により除去される。また、感光ドラム１４の表面電位は、除電部２０による露光によりリセットされる。

負帯電性トナーを用いて画像形成装置１を常温常湿環境で動作させる場合、印加電圧設定は、例えば、帯電電圧を－１０５０［Ｖ］、現像電圧を－２００［Ｖ］、供給電圧を－３００［Ｖ］、規制ブレード電圧を－３００［Ｖ］とする。感光ドラム１４の表面は、所定の値以上の帯電電圧が帯電ローラ１５に印加されると帯電され、帯電電圧に比例して表面電位が変化する。本実施の形態において、帯電電圧が－１０５０［Ｖ］印加された場合、感光ドラム１４の表面電位は－５００［Ｖ］となる。そしてプリントヘッド１１の発光により形成された静電潜像の潜像電位は－５０［Ｖ］となり、静電潜像に現像ローラ１３からトナーが反転現像される。正帯電性トナーの場合は、電圧の符号が逆となる。

ところで、画像形成装置１において全ての現像装置１９におけるトナー消費量が過度に少なくなったり、カラー画像を形成するに当たり特定の色が選択されることによって所定の現像装置１９のトナー消費量が過度に少なくなったりすることがある。トナー消費量が少なくなると、トナーは現像装置１９内で掻き回され続け、また、現像ローラ１３に付着しているトナーは、供給ローラ１２、規制ブレード１８及び感光ドラム１４によって擦り続けられる。この場合、現像ローラ１３上のトナーは、摩擦帯電させられて電位が高くなる傾向があり、高くなりすぎると画像に汚れ等を発生させてしまう。また、トナーは擦り続けられるとダメージを受け、含有される外添剤がトナーの表面から剥離されてしまう。その場合、画像形成装置１は、トナーを正常に帯電させることができず、汚れの発生、かぶりの発生、かすれの発生や、粒状性の悪化を引き起こしてしまう。

このように、トナー消費量が過度に少なくなると、画像形成装置１は、トナーを正常に帯電させることができず、汚れ、かぶり、かすれや粒状性の悪化等が発生し、画像品質を低下させてしまう。そこで画像形成装置１は、画像品質を保つために、トナー消費量の少ない印刷が繰り返される場合等では、所定のトナーを廃棄する、劣化トナー廃棄を実行するようにしている。

［４．劣化トナー廃棄について］
次に、劣化トナー廃棄について説明する。画像形成装置１は、印刷指示を受信した後に行う印刷動作前の準備動作において、劣化トナー廃棄を実行する。画像形成装置１は、帯電ローラ１５により一様に帯電させた感光ドラム１４に、プリントヘッド１１を発光させ、感光ドラム１４の表面に静電潜像を形成し、現像ローラ１３によりトナーを現像することで、劣化トナー廃棄を実行する。全エリアにおいて劣化トナー廃棄が実行される場合、１回の劣化トナー廃棄で廃棄されるトナー量は、後述するトナー廃棄カウントにおける１カウント分（すなわち印字率５［％］分）である。また各エリアＡＲにおいて１回の劣化トナー廃棄で廃棄されるトナー量は、後述するトナー廃棄カウントにおける各エリアＡＲの１カウント分（すなわち各エリアＡＲ内の印字率５［％］分）である。

従来の画像形成装置では、全エリア（図３）全体のトナー消費量が少ない印刷パターンの場合、主走査方向ｄｍに一律でトナーを廃棄する場合があった。しかしながら、図３のエリアＡＲ１に限って見ると、所定のトナー消費量よりも多くのトナーを消費しているため、劣化トナー廃棄を行わなくても画像品質は低下しない。そのため画像形成装置１は、主走査方向ｄｍ全域（全エリア）でのトナー消費量に加え、各エリアＡＲのトナー消費量に基づき、劣化トナー廃棄を実行するかを判断することにより、必要以上にトナーを廃棄しないようにする。

［５．トナー廃棄カウントの算出方法］
トナー廃棄カウントの算出方法について説明する。後述する式で用いるｘは、１から６が入り、それぞれエリアＡＲ１からエリアＡＲ６に対応している。印刷動作あたりのドラムカウントをドラムカウントＤｒ、印刷動作あたりのエリアＡＲ毎のドットカウントを各エリアドットカウントＤｔｘ、全エリアでのトナー廃棄カウントの変換係数を全エリアトナー廃棄カウント変換係数Ｙ（本実施の形態においては７９２）、全エリアでのトナー廃棄閾値を全エリアトナー廃棄閾値Ａ、エリアＡＲ毎のトナー廃棄閾値を各エリアトナー廃棄閾値Ｂｘとした場合、全エリアでのトナー廃棄カウントである全エリアトナー廃棄カウントＫと、エリアＡＲ毎のトナー廃棄カウントである各エリアトナー廃棄カウントＬｘとは、以下の式により算出される。なお以下では、各エリアドットカウントＤｔ１～Ｄｔ６をまとめて各エリアドットカウントＤｔとも呼び、各エリアトナー廃棄閾値Ｂ１～Ｂ６をまとめて各エリアトナー廃棄閾値Ｂとも呼び、各エリアトナー廃棄カウントＬ１～Ｌ６をまとめて各エリアトナー廃棄カウントＬとも呼ぶ。

Ｋ＝Ｋ＋（Ａ＊Ｄｒ－ΣＤｔｘ）／Ｙ……（１）
Ｌｘ＝Ｌｘ＋（（Ｂｘ／６）＊Ｄｒ－Ｄｔｘ）／（Ｙ／６）……（２）

各エリアトナー廃棄閾値Ｂｘは、実際の消費画像密度（ドットカウント）の６倍の値を用いることで、従来の全エリアのトナー廃棄量と各エリアＡＲのトナー廃棄量とが等しい場合に全エリアトナー廃棄閾値Ａと各エリアトナー廃棄閾値Ｂｘとが同じ閾値となるようにした。

また各エリアトナー廃棄閾値Ｂｘを図４に示すように、各エリアトナー廃棄閾値Ｂ１及びＢ６は画像密度（印字率）２［％］、各エリアトナー廃棄閾値Ｂ２及びＢ５は画像密度（印字率）１．５［％］、各エリアトナー廃棄閾値Ｂ３及びＢ４は画像密度（印字率）１［％］とした。さらに、全エリアトナー廃棄閾値Ａは、画像密度（印字率）１．５［％］とした。

（２）式に示したように、各エリアトナー廃棄閾値Ｂｘの値が大きい程、各エリアトナー廃棄カウントＬｘは増加しやすくなる。また各エリアトナー廃棄閾値Ｂｘが大きくなるほど、１回の劣化トナー廃棄におけるトナー廃棄量は変化しないものの、ドットカウントが同じであった場合でもトナー廃棄カウントが上昇しやすくなり、劣化トナー廃棄が実行される頻度が上昇する。

本実施の形態において画像形成装置１は、現像装置１９の設計に応じて異なる、主走査方向ｄｍに関する現像装置１９内のトナー循環の特性から、劣化したトナーが現像装置１９の主走査方向ｄｍの中央部よりも端部に溜まりやすくなっている。

これに対し画像形成装置１は、図４に示したように、主走査方向ｄｍに関し中央部に位置するエリアＡＲ３及びＡＲ４の各エリアトナー廃棄閾値Ｂ３及びＢ４を印字率１［％］とし、エリアＡＲ３及びＡＲ４よりも主走査方向ｄｍに関し外側に隣接するエリアＡＲ２及びＡＲ５の各エリアトナー廃棄閾値Ｂ２及びＢ５を、各エリアトナー廃棄閾値Ｂ３及びＢ４よりも高い１．５［％］とし、エリアＡＲ２及びＡＲ５よりも主走査方向ｄｍに関し外側に隣接する（すなわち主走査方向ｄｍの端部に位置する）エリアＡＲ１及びＡＲ６の各エリアトナー廃棄閾値Ｂ１及びＢ６を、各エリアトナー廃棄閾値Ｂ２及びＢ５よりもさらに高い２［％］とするようにした。

このように画像形成装置１は、主走査方向ｄｍに関し中央から端部に向かうにつれて段階的に各エリアトナー廃棄閾値Ｂを大きくするようにした。このため画像形成装置１は、主走査方向ｄｍに関し中央から端部に向かうエリアＡＲほどトナー廃棄カウントを上昇しやすくし、劣化トナー廃棄が実行される頻度を上昇させることができる。これにより画像形成装置１は、該画像形成装置１を運用していく際に、主走査方向ｄｍに関し中央から端部に向かうエリアＡＲほどトナー廃棄量を増加させることができる。かくして画像形成装置１は、主走査方向ｄｍの端部に溜まりやすい劣化トナーを積極的に排出することができる。

［６．印刷処理］
次に、制御部４０による印刷処理の具体的な処理手順について、図５に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。画像形成装置１の電源が投入されると、制御部４０は、記憶部から印刷処理プログラムを読み出して実行することにより、印刷処理手順ＲＴ１を開始し、ステップＳＰ１へ移る。ステップＳＰ１において制御部４０は、受信部４２により外部から印刷指示を受信するまで待ち受け、印刷指示を受信したことにより印刷起動がかかると、ステップＳＰ２へ移る。

ステップＳＰ２において制御部４０は、全エリアトナー廃棄カウントＫが１以上である（すなわち、全エリアトナー廃棄カウントＫ≧１）であるか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは、全エリアトナー廃棄カウントＫが全エリア閾値としての１以上であり所定量である１カウント分以上の劣化トナーが溜まっているため、劣化トナー廃棄が必要なエリアＡＲに対し劣化トナー廃棄を実行する必要があることを表し、このとき制御部４０はステップＳＰ３へ移る。

ステップＳＰ３において制御部４０は、各エリアトナー廃棄カウントＬｘ（ｘは１～６）を確認し、各エリアトナー廃棄カウントＬｘが各エリア閾値としての１以上（すなわち、各エリアトナー廃棄カウントＬｘ≧１）のエリアＡＲにおいて１カウント分の劣化トナー廃棄を実行し、ステップＳＰ４へ移る。

ステップＳＰ４において制御部４０は、全エリアトナー廃棄カウントＫ及び各エリアトナー廃棄カウントＬｘを更新し、ステップＳＰ５へ移る。具体的に制御部４０は、ステップＳＰ３において劣化トナー廃棄を実行したエリアＡＲの数をトナー廃棄実行エリア数Ｃとしたとき、全エリアトナー廃棄カウントＫを、次式のとおり再計算する。

Ｋ＝Ｋ－Ｃ／６……（３）

また制御部４０は、ステップＳＰ３において劣化トナー廃棄を実行したエリアＡＲの各エリアトナー廃棄カウントＬｘ（ｘは１～６のうち、ステップＳＰ３において劣化トナー廃棄を実行したエリアＡＲのｘの値）を、次式のとおり再計算する。

Ｌｘ＝Ｌｘ－１……（４）

このように制御部４０は、各エリアトナー廃棄カウントＬから、今回劣化トナー廃棄で使用した１カウント分の１を減算することにより、劣化トナー廃棄を実行したエリアＡＲの各エリアトナー廃棄カウントＬを更新する。

さらに制御部４０は、ステップＳＰ３において劣化トナー廃棄を実行しなかったエリアＡＲの各エリアトナー廃棄カウントＬｘ（ｘは１～６のうち、ステップＳＰ３において劣化トナー廃棄を実行しなかったエリアＡＲのｘの値）を、次式のとおり再計算する。

Ｌｘ＝Ｌｘ……（５）

一方、ステップＳＰ２において否定結果が得られると、このことは、全エリアトナー廃棄カウントＫが１未満であり所定量である１カウント分までは溜まっていないため、劣化トナー廃棄を実行する必要はないことを表し、このとき制御部４０はステップＳＰ３及びＳＰ４をスキップしてステップＳＰ５へ移る。

ステップＳＰ５において制御部４０は、印刷動作を実行し、ステップＳＰ６へ移る。ステップＳＰ６において制御部４０は、ドラムカウント計測部５４及びドットカウント計測部５６により、ステップＳＰ５において実行した印刷動作におけるドラムカウントＤｒと各エリアドットカウントＤｔ１～Ｄｔ６を取得し、ステップＳＰ７へ移る。ステップＳＰ７において制御部４０は、トナー廃棄カウント計算部６０により、ステップＳＰ６において取得したドラムカウントＤｒ及び各エリアドットカウントＤｔ１～Ｄｔ６に基づき、上述した（１）式及び（２）式の計算を行い、全エリアトナー廃棄カウントＫ及び各エリアトナー廃棄カウントＬｘを更新し、ステップＳＰ８へ移り印刷処理手順ＲＴ１を終了する。

［７．画像形成装置の機能構成］
ここで、画像形成装置１における印刷処理に関係する基本的な機能を機能ブロック図により表すと、図６のようになる。

画像形成部７０は、画像形成部９（図１）と対応しており、現像剤としてのトナーにより画像を形成する。全エリア印字率算出部７２は、制御部４０（図２）と対応しており、画像形成領域ＡＲＩの全エリアの印字率である全エリア印字率としての全エリアＡＲの印字率を算出する。各エリア印字率算出部７４は、制御部４０（図２）と対応しており、主走査方向ｄｍにおいて画像形成領域ＡＲＩが分割されることにより形成された複数のエリアＡＲ毎の印字率である各エリア印字率としての各エリアＡＲの印字率を算出する。劣化トナー廃棄実行部７６は、制御部４０（図２）と対応しており、全エリアトナー廃棄カウントＫが１以上である（すなわち、全エリアＡＲの印字率が全エリア印字率閾値以下である）場合において、各エリアトナー廃棄カウントＬｘ（ｘは１～６）が１以上である（すなわち、各エリアＡＲの印字率が各エリア印字率閾値以下である）エリアＡＲについて劣化トナー廃棄を実行する。

［８．効果等］
以上の構成において画像形成装置１は、画像形成領域ＡＲＩ全域の印字率が低く、かつ、各エリアＡＲの印字率が低い場合にのみ、該エリアＡＲの劣化トナー廃棄を実行するようにした。これを換言すれば、画像形成装置１は、画像形成領域ＡＲＩ全域の印字率が低い場合であっても、各エリアＡＲの印字率が高い場合は、該エリアＡＲの劣化トナー廃棄は実行しないようにした。さらにこれを換言すれば、画像形成装置１は、各エリアＡＲの印字率が低くても、画像形成領域ＡＲＩ全域の印字率が高い場合は、該エリアＡＲの劣化トナー廃棄は実行しないようにした。

このため画像形成装置１は、ページ全体の印字率が低くトナー消費量が少ない場合に、さらに印字率が低いエリアＡＲについてのみ劣化トナー廃棄を実行する一方、印字率が高いエリアＡＲについては劣化トナー廃棄を実行しないようにすることができる。これにより画像形成装置１は、印字率が高く劣化トナーが多くは発生していないため劣化トナー廃棄を実行する必要がないエリアＡＲは劣化トナー廃棄を実行しないことにより過剰なトナーの廃棄を抑制しつつ、印字率が低く劣化トナーが発生しており劣化トナー廃棄を実行する必要があるエリアＡＲは劣化トナー廃棄を実行することにより印刷画像の品位を保つことができる。

また画像形成装置１は、主走査方向ｄｍの中央部に位置するエリアＡＲから、主走査方向ｄｍの端部に位置するエリアＡＲに向かって、徐々に（段階的に）各エリアトナー廃棄閾値Ｂを大きく設定するようにした。このため画像形成装置１は、主走査方向ｄｍの中央部に位置するエリアＡＲから、主走査方向ｄｍの端部に位置するエリアＡＲに向かって、徐々にトナー廃棄量が多くなるように劣化トナー廃棄を実行することができる。これにより画像形成装置１は、該画像形成装置１を運用していく際に、主走査方向ｄｍに関し中央から端部に向かうエリアＡＲほどトナー廃棄量を増加させることができ、主走査方向ｄｍの端部に溜まりやすい劣化トナーを積極的に排出することができる。

以上の構成によれば画像形成装置１は、トナーにより画像を形成する画像形成部７０と、画像形成領域ＡＲＩの全エリアの印字率である全エリア印字率を算出する全エリア印字率算出部７２と、主走査方向ｄｍにおいて画像形成領域ＡＲＩが分割されることにより形成された複数のエリアＡＲ毎の印字率である各エリア印字率を算出する各エリア印字率算出部７４と、全エリア印字率が全エリア印字率閾値以下である場合において、各エリア印字率が各エリア印字率閾値以下であるエリアＡＲについて劣化トナー廃棄を実行する劣化トナー廃棄実行部７６とを設けるようにした。

これにより画像形成装置１は、印字率が高く劣化トナーが多くは発生していないため劣化トナー廃棄を実行する必要がないエリアＡＲは劣化トナー廃棄を実行しないことにより過剰なトナーの廃棄を抑制しつつ、印字率が低く劣化トナーが発生しており劣化トナー廃棄を実行する必要があるエリアＡＲは劣化トナー廃棄を実行することにより印刷画像の品位を保つことができる。

［９．他の実施の形態］
なお上述した実施の形態において画像形成装置１は、主走査方向ｄｍに関し中央から端部に向かうにつれて段階的に各エリアトナー廃棄閾値Ｂを大きくする場合について述べた。本発明はこれに限らず、画像形成装置１は、少なくとも、主走査方向ｄｍの中央に位置するエリアＡＲよりも主走査方向ｄｍの端部に位置するエリアＡＲの方の各エリアトナー廃棄閾値Ｂを大きくすれば良い。また画像形成装置１は、例えば、劣化したトナーが現像装置１９の主走査方向ｄｍの端部よりも中央部に溜まりやすい場合、主走査方向ｄｍの端部に位置するエリアＡＲよりも主走査方向ｄｍの中央に位置するエリアＡＲの方の各エリアトナー廃棄閾値Ｂを大きくしても良い。要は画像形成装置１は、主走査方向ｄｍに関し劣化したトナーが溜まりやすいエリアＡＲの各エリアトナー廃棄閾値Ｂを、主走査方向ｄｍに関し劣化したトナーが溜まりにくいエリアＡＲの各エリアトナー廃棄閾値Ｂよりも大きくすれば良い。

また上述した実施の形態において画像形成装置１は、１回の劣化トナー廃棄におけるトナー廃棄量は変化させずに、主走査方向ｄｍに関し中央から端部に向かうにつれて段階的に各エリアトナー廃棄閾値Ｂを大きくすることにより、トナー廃棄カウントを上昇しやすくし劣化トナー廃棄が実行される頻度を上昇させる場合について述べた。本発明はこれに限らず、画像形成装置１は、主走査方向ｄｍに関し中央から端部に向かうにつれて１回の劣化トナー廃棄におけるトナー廃棄量を多くしても良い。

さらに上述した実施の形態において画像形成装置１は、各エリアトナー廃棄閾値Ｂを全ての画像形成ユニット１０で同一にする場合について述べた。本発明はこれに限らず、画像形成装置１は、各エリアトナー廃棄閾値Ｂを、全ての画像形成ユニット１０で同一にしなくても良い。その場合、定着ユニット２９の近傍に配置された画像形成ユニット１０に収容されたトナーは、定着ユニット２９が発する熱により劣化しやすい傾向にあるため、定着ユニット２９との距離が近い画像形成ユニット１０ほど、各エリアトナー廃棄閾値Ｂの値を大きくしても良い。

さらに上述した実施の形態において画像形成装置１は、画像形成領域ＡＲＩを主走査方向ｄｍに関し等間隔に例えば６つのエリアＡＲに分割する場合について述べた。本発明はこれに限らず、画像形成装置１は、画像形成領域ＡＲＩを主走査方向ｄｍに関し等間隔に５つ以下又は７つ以上の任意の個数のエリアＡＲに分割しても良い。また、画像形成装置１は、画像形成領域ＡＲＩを主走査方向ｄｍに関し等間隔に分割しなくても良い。

さらに上述した実施の形態において画像形成装置１は、印刷処理手順ＲＴ１（図５）のステップＳＰ３において各エリアトナー廃棄カウントＬｘが１以上の全てのエリアＡＲについて劣化トナー廃棄を互いに同じタイミングで実行する場合について述べた。本発明はこれに限らず、画像形成装置１は、各エリアトナー廃棄カウントＬｘが１以上の全てのエリアＡＲについての劣化トナー廃棄を互いに同じタイミングで実行せず、少なくとも一部のエリアＡＲについて異なるタイミングで実行しても良い。

さらに上述した実施の形態において画像形成装置１は、１つの印刷ジョブ毎に印字率を算出する場合について述べた。本発明はこれに限らず、画像形成装置１は、１つの印刷ページ毎に印字率を算出しても良い。

さらに上述した実施の形態において画像形成装置１は、印刷処理手順ＲＴ１（図５）のステップＳＰ１において外部から印刷指示を受信し印刷起動がかかると、必要に応じて劣化トナー廃棄を実行する場合について述べた。本発明はこれに限らず、画像形成装置１は、画像形成装置１の電源投入時、画像形成装置１のカバー開閉時、各種補正動作実施時や、印刷動作終了後等、他の種々のタイミングにおいて必要に応じて劣化トナー廃棄を実行しても良く、また、これらのタイミングを組み合わせて複数のタイミングにおいて必要に応じて劣化トナー廃棄を実行しても良い。

さらに上述した実施の形態において画像形成装置１は、劣化トナー廃棄において１カウント分のトナー量のトナーを廃棄する場合について述べた。本発明はこれに限らず、画像形成装置１は、劣化トナー廃棄において他の種々のトナー量のトナーを廃棄しても良い。

さらに上述した実施の形態においては、画像形成装置１に本発明を適用する場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば複写機、ファクシミリ装置やＭＦＰ（Multi Function Peripheral：複合機）等、画像に関する種々の処理を行う他の種々の電子機器にも本発明を適用して良い。

さらに本発明は、上述した各実施の形態及び他の実施の形態に限定されるものではない。すなわち本発明は、上述した各実施の形態と上述した他の実施の形態の一部又は全部を任意に組み合わせた実施の形態にも本発明の適用範囲が及ぶものである。また本発明は、上述した各実施の形態及び他の実施の形態のうち任意の実施の形態に記載された構成の一部を抽出し、上述した各実施の形態及び他の実施の形態のうちの任意の実施の形態の構成の一部と置換・転用した実施の形態や、抽出された構成の一部を任意の実施の形態に追加した実施の形態にも本発明の適用範囲が及ぶものである。

さらに上述した実施の形態においては、画像形成部としての画像形成部７０と、全エリア印字率算出部としての全エリア印字率算出部７２と、各エリア印字率算出部としての各エリア印字率算出部７４と、劣化トナー廃棄実行部としての劣化トナー廃棄実行部７６とによって、画像形成装置としての画像形成装置１を構成する場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる画像形成部と、全エリア印字率算出部と、各エリア印字率算出部と、劣化トナー廃棄実行部とによって、画像形成装置を構成するようにしても良い。

本発明は、劣化したトナーを廃棄するプリンタで利用できる。

１……画像形成装置、２……筐体、３……給紙カセット、４……ホッピングローラ、５……レジストローラ、６……排出ローラ、９……画像形成部、１０……画像形成ユニット、１１……プリントヘッド、１２……供給ローラ、１３……現像ローラ、１４……感光ドラム、１５……帯電ローラ、１６……クリーニングブレード、１７……ドラム廃トナー回収容器、１８……規制ブレード、１９……現像装置、２０……除電部、２２……転写ユニット、２３……転写ベルト、２４……ドライブローラ、２５……アイドルローラ、２６……転写ローラ、２７……ベルトクリーニングブレード、２８……ベルト廃トナー回収容器、２９……定着ユニット、３０……加熱ローラ、３１……加圧ローラ、Ｗ……搬送路、ＡＲ……エリア、４０……制御部、４２……受信部、４４……駆動制御部、４５……電圧制御部、４６……露光制御部、４７……定着制御部、５０……ベルトモータ、５１……ドラムモータ、５４……ドラムカウント計測部、５６……ドットカウント計測部、５８……トナー廃棄閾値保持部、６０……トナー廃棄カウント計算部、６２……トナー廃棄カウント保持部、６４……トナー廃棄パターン作成部、７０……画像形成部、７２……全エリア印字率算出部、７４……各エリア印字率算出部、７６……劣化トナー廃棄実行部、Ｋ……全エリアトナー廃棄カウント、Ｌｘ……各エリアトナー廃棄カウント、Ｄｒ……ドラムカウント、Ｄｔｘ……各エリアドットカウント、Ｙ……全エリアトナー廃棄カウント変換係数、Ａ……全エリアトナー廃棄閾値、Ｂｘ……各エリアトナー廃棄閾値、ｄｍ……主走査方向、ＡＲＩ……画像形成領域。

Claims (9)

1. 現像剤により画像を形成する画像形成部と、
   画像形成領域全域の印字率である全エリア印字率を算出する全エリア印字率算出部と、
   主走査方向において前記画像形成領域が分割されることにより形成された複数のエリア毎の印字率である各エリア印字率を算出する各エリア印字率算出部と、
   前記全エリア印字率が全エリア印字率閾値以下である場合において、前記各エリア印字率が各エリア印字率閾値以下である前記エリアについて劣化トナー廃棄を実行する劣化トナー廃棄実行部と
   を有する画像形成装置。
2. 前記劣化トナー廃棄実行部は、
   前記主走査方向に関し劣化トナーが溜まりやすい前記エリアにおいて、前記主走査方向に関し劣化トナーが溜まりにくい前記エリアよりも、多くのトナー廃棄量の前記劣化トナー廃棄を実行する
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記劣化トナー廃棄実行部は、
   前記主走査方向の端部に位置する前記エリアにおいて、前記主走査方向の中央部に位置する前記エリアよりも、多くのトナー廃棄量の前記劣化トナー廃棄を実行する
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記劣化トナー廃棄実行部は、
   前記主走査方向の中央部に位置する前記エリアから、前記主走査方向の端部に位置する前記エリアに向かって、徐々にトナー廃棄量が多くなるよう前記劣化トナー廃棄を実行する
   請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記全エリア印字率算出部は、
   前記全エリア印字率が大きいほど小さい値が加算される全エリアトナー廃棄カウントを算出し、
   前記各エリア印字率算出部は、
   前記各エリア印字率が大きい程小さい値が加算され、各エリアトナー廃棄閾値が大きい程大きい値が加算される各エリアトナー廃棄カウントを算出し、
   前記劣化トナー廃棄実行部は、
   前記主走査方向の中央部に位置する前記エリアから、前記主走査方向の端部に位置する前記エリアに向かって、徐々に前記各エリアトナー廃棄閾値を大きく設定し、前記全エリアトナー廃棄カウントが全エリア閾値以上である場合において、前記各エリアトナー廃棄カウントが各エリア閾値以上である前記エリアについて前記劣化トナー廃棄を実行する
   請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記劣化トナー廃棄実行部は、
   前記全エリア印字率が前記全エリア印字率閾値以下である場合においても、前記各エリア印字率が前記各エリア印字率閾値よりも大きい前記エリアについては前記劣化トナー廃棄を実行しない
   請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記劣化トナー廃棄実行部は、
   前記各エリア印字率が前記各エリア印字率閾値以下である前記エリアについて、前記全エリア印字率が前記全エリア印字率閾値よりも大きい場合は前記劣化トナー廃棄を実行しない
   請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記全エリア印字率算出部は、
   前記エリア毎のドット数を前記エリア数分だけ合計したドット数と、像担持体の回転数とに基づいて前記全エリア印字率を算出し、
   前記各エリア印字率算出部は、
   前記エリア毎のドット数と、前記像担持体の回転数とに基づいて前記各エリア印字率を算出する
   請求項１に記載の画像形成装置。
9. 前記劣化トナー廃棄実行部は、
   前記画像形成部において像担持体へ劣化トナーを廃棄するよう制御する
   請求項１に記載の画像形成装置。
   
   

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