JP5742425B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

特許文献１には、電子写真方式を利用した画像形成装置において、記録材１頁当たりに消費されるトナー量が標準量である標準モードと、抑制された量であるセーブモードとのうち、選択されたモードで画像を形成する画像形成装置が示されている。この画像形成装置では、トナーが使用されずに劣化するのを防止するため、セーブモードでの画像出力が予め定めた枚数に達することで、モードが標準モードに変更される。

また、特許文献２には、画像読取部を備えたカラー複写機が示されている。このカラー複写機では、トナーセーブモードで画像形成を行う場合に、画像読取部で読み取った原稿の種別がモノクロ原稿と判別され易くなるように判別基準が変更される。この結果、トナーセーブモードでは、カラー原稿であるとの誤判別によるトナーの消費量増加が抑えられる。

また、特許文献３には、トナーを強制的に消費させる強制消費手段を備えた画像形成装置が示されている。この画像形成装置では、トナーセーブモード選択時におけるトナー吐き出し条件は、標準モードでの画素数カウントに合わせて決定される。

特開２００２−１８９３８６号公報 特開２００５−０４３４８１号公報 特開２００７−１０８６２３号公報

本発明は、トナー消費量を抑えたモードでトナーの消費が一層抑えられた画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る画像形成装置は、
静電潜像を保持しトナーによる現像を受けてトナー像を保持する像保持体と、
画像を表わす露光光を前記像保持体に照射することにより該像保持体に静電潜像を形成する露光器と、
前記静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像器と、
前記現像器にトナーを補給するトナー補給器と、
画像形成モードを、第１のモードと該第１のモードよりもトナー消費量を抑えた第２のモードとに切り替えるモード切替部と、
入力された画像形成用の第１の画像データを、前記第１のモードにおけるトナー消費量よりも前記第２のモードにおけるトナー消費量の方が少ないトナー消費量となるように前記モード切替部で切り替えられた画像形成モードに応じて変換し、前記露光器に、変換後の第２の画像データに基づいて変調された露光光を前記像保持体に照射させる露光制御部と、
前記第１の画像データに基づいて、直近に形成した複数枚の画像の平均的なトナー消費量を算出し、算出した平均的なトナー消費量が閾値以下の場合に、トナー排出用の、前記第１のモードにおける排出量よりも前記第２のモードにおける排出量を抑えた排出量だけ排出させる第３の画像データに基づくトナー像の形成により、前記現像器内のトナーを排出させる排出制御部と、
前記第２のモードで動作している期間における、前記排出制御部による、前記第３の画像データに基づく前記現像器内のトナーの排出量の、当該期間を通じて前記第１のモードで動作していた場合のトナーの排出量との差分を記憶しておく差分記憶部とを備え、
前記排出制御部が、前記モード切替部による前記第１のモードへの切替えを受けて、前記現像器内のトナーを、前記差分記憶部に記憶されている前記差分だけ排出させるものであることを特徴とする。

請求項２に係る画像形成装置は、上記モード切替部による上記第２のモードへの切替えを受けて画質の低下の可能性を表示する表示部をさらに備えたことを特徴とする。

請求項１に係る画像形成装置は、本構成を有していない場合と比較して、第１のモードへ切り替えられた場合の画質の劣化が抑えられる。

請求項２に係る画像形成装置は、トナーの消費を抑えたことに起因する画質低下の可能性の情報を操作者に報知することができる。

本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 図１に示す画像処理部および制御部の構成を示すブロック図である。 データ受入部４１によるデータの間引きを説明する図である。 画像形成装置の動作を説明するフローチャートである。 トナー消費量算出処理を示すフローチャートである。 トナー吐き出し処理を示すフローチャートである。 表示部に表示される情報の例を示す図である。 画質回復処理を示すフローチャートである。 第１実施形態において、形成される画像の画像密度とトナー寿命の関係を示すグラフである。 本実施形態に対する参考例において、形成される画像の画像密度とトナー寿命の関係を示すグラフである。 第２実施形態に係るトナー吐き出し処理を示すフローチャートである。 第２実施形態において、形成される画像の画像密度とトナー寿命の関係を示すグラフである。 ＰＷＭ変調部における変調の別の例を説明する図である。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

［画像形成装置の全体構成］
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成を示す断面図である。

図１に示す画像形成装置１は、用紙上に電子写真方式により画像をプリントするプリンタである。画像形成装置１は、トナー像形成部１０、露光器２０、用紙搬送装置３０、画像信号処理部４０、定着器５０、および用紙収容部６０を備えている。トナー像形成部１０は、感光体１１、帯電器１２、現像器１３、および転写器１４を備えている。

感光体１１は、円筒状の表面を有しており、円筒の軸周りである矢印ａ方向に回転する。感光体１１は、表面が光電導性の絶縁材料で形成されており、表面に形成される静電潜像およびトナー像を保持する。帯電器１２は、感光体１１の表面を帯電させる。

露光器２０は、レーザ光を発光する発光部２１を有しており、帯電器１２によって帯電された感光体１１の表面を光ビームＢｍで露光する。感光体１１表面の露光された部分は、光導電効果により電位（絶対値）が低下する。発光部２１は、画像データに基づき画像信号処理部４０から供給される信号に応じて光ビームＢｍのもととなるレーザ光を発光する。露光器２０は、光ビームＢｍで感光体１１の表面を感光体１１の回転軸が延びる主走査方向Ｘに走査することで、回転する感光体１１の表面に静電潜像を形成する。

画像信号処理部４０は、例えばパーソナルコンピュータやスキャナに代表される、画像形成装置１の外部の装置から供給された画像形成用の画像データを処理して、画像データに応じた信号を露光器２０の発光部２１に供給する。

画像信号処理部４０は、トナーの消費量を抑えたトナーセーブモードでは、外部から供給された画像形成用の画像データを変換し、画像データが表す画像の画素のうち、トナーを付着させる画素を予め定められた割合で間引いた画像データを生成する。

現像器１３は、感光体１１上の潜像をトナーで現像して感光体１１上にトナー像を形成する。現像器１３は、トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤を攪拌する攪拌部材１３２，１３３と、攪拌された現像剤を感光体１１上に搬送する現像ロール１３１とを有する。現像器１３には、トナーと磁性キャリアとが混合されてなる現像剤が収容されている。現像剤は、２つの撹拌搬送部材１３２，１３３によって現像器１３内を搬送されながら攪拌されることで帯電する。トナーは、露光器２０の表面が帯電器１２によって帯電される極性と同極性に帯電する。現像ロール１３１は、現像剤を周面に保持して回転することにより、感光体１１の周面に搬送する。

転写器１４は、感光体１１との間に用紙を挟んで回転するロールであり、感光体１１上のトナー像を用紙上に転写する。定着器５０は、感光体１１から転写を受けたトナー像を用紙上に定着する。定着器５０は、加熱ロール５１および加圧ロール５２を備えており、定着前のトナー像が形成された用紙を挟んで通過させることによりトナーを加熱および加圧する。

用紙収容部６０は、画像が形成される用紙を収容している。用紙収容部６０は、用紙収容器６２，６３を備えている。用紙収容器６２，６３は、作業者によって画像形成装置１の前面から引き出され、用紙が補給され、押し込まれて画像形成装置１内に収容されることで、用紙に画像を形成し得る状態となる。

用紙搬送装置３０は、用紙を、転写位置を経由する搬送経路Ｒを搬送する。転写位置は、用紙が感光体１１からトナー像の転写を受ける位置であり、感光体１１と転写器１４とに挟まれた位置である。用紙搬送装置３０は、取出しロール３１、捌きロール３２、レジストレーションロール３３、排出ロール３４、および反転搬送ロール３５を備えている。取出しロール３１は、用紙収容器６２，６３から用紙を取り出す。捌きロール３２は、取出しロール３１で取り出された用紙を１枚ずつに捌く。レジストレーションロール３３は、感光体１１にトナー像が形成されるタイミングに合わせて用紙を転写器１４に送り込む。排出ロール３４は、定着器５０によってトナー像が定着された用紙を画像形成装置１の外部に排出する。排出ロール３４によって排出された用紙は、画像形成装置１の上部に設けられた排出台８３の上に排出される。

排出ロール３４は、両面プリントが実行される場合には、用紙を途中まで搬送した状態で逆転し、用紙を反転搬送経路Ｒ’に沿って搬送する。反転搬送ロール３５は、用紙を反転搬送経路Ｒ’に沿って搬送し、レジストレーションロール３３に送り込む。これによって用紙の、画像がすでに形成された面の反対面に新たな画像が形成される。

また、画像形成装置１には、清掃器７１、トナー補給器７４、トナー容器ＴＣ、制御部９０、モード切替部９０１、および表示部９０２も備えられている。

清掃器７１は、感光体１１上に接触し、用紙へのトナー像の転写後に感光体１１上に残存するトナーを除去することにより感光体１１を清掃する。清掃器７１は、感光体１１に沿って延びた板状のブレード７１１を有する。ブレード７１１により感光体１１から除去されたトナーは、清掃器７１内に収容される。トナー容器ＴＣには、現像器１３への補給用のトナーが収容されている。トナーが消耗した場合には、作業者によってトナー容器ＴＣが取り外され、新たなトナー容器ＴＣと交換される。

トナー補給器７４は、トナー容器ＴＣに収容されたトナーを現像器１３に補給する。トナー補給器７４は、トナー容器ＴＣの下部から現像器１３の上部まで延びた管の中に、螺旋形の羽根部材７４ａが配置された構造を有している。トナー補給器７４は、羽根部材７４ａが回転することでトナーをトナー容器ＴＣから現像器１３に向けて搬送する。

モード切替部９０１は、画像形成装置１が動作する画像形成モードの切替え設定を外部から受け付ける。モード切替部９０１は、例えばスイッチであり、作業者の操作に応じた各モードの設定を受ける。モード切替部９０１は、操作に応じて、画像形成モードを、標準モードと、標準モードよりもトナー消費量を抑えたトナーセーブモードとに切り替える。

ここで、標準モードが本発明にいう第１のモードの一例であり、トナーセーブモードが本発明にいう第２のモードの一例である。

制御部９０は、画像形成装置１の各部を制御する。制御部９０は、画像信号処理部４０に、外部から供給された、画像形成用の画像データに基づいて生成した信号を露光器２０に出力させることで、画像データに基づく画像の形成を行わせる。

表示部９０２は、制御部９０の制御を受けて、画像形成装置１における各情報を表示する。表示部９０２は、例えば液晶表示装置である。

ここで、感光体１１が本発明の像保持体の一例に相当する。また、画像信号処理部４０が本発明にいう露光制御部の一例に相当し、制御部９０が本発明にいう排出制御部の一例に相当する。

［画像形成装置の基本動作］
図１に示す画像形成装置１の基本動作を説明する。画像形成装置１に画像信号処理部４０に外部から画像データが供給されると、トナー像形成部１０では、制御部９０の制御に応じて、感光体１１が矢印ａ方向に回転駆動され、感光体１１の表面に帯電器１２によって電荷が付与される。露光器２０は、画像データに基づく画像信号処理部４０からの信号に応じた光ビームを感光体１１の表面に照射する。帯電された感光体１１表面に静電潜像が形成される。感光体１１は、静電潜像を保持しながら回転する。

感光体１１上の静電潜像は現像器１３によってトナーで現像される。現像器１３内の現像剤は、撹拌搬送部材１３２，１３３によって攪拌され、現像ロール１３１によって感光体１１の表面に搬送される。現像剤中の帯電したトナーが、感光体１１表面の、電位（絶対値）が低下した部分に付着することで、静電潜像に応じたトナー像が形成される。感光体１１は、現像器１３によって形成されたトナー像を保持しながら回転する。感光体１１に搬送された現像剤のうち、感光体１１に付着したトナー以外のものは、現像ロール１３１周面に保持され、現像器１３内に戻ってくる。トナー容器ＴＣからはトナー補給器７４によって新たなトナーが現像器１３に補給される。トナー補給器７４が補給するトナーの量は、制御部９０によって現像器１３で消費されたトナーの消費量に応じた量となるように制御される。

用紙収容器６２，６３に収容された用紙Ｐは、取出しロール３１によって取り出され、捌きロール３２、およびレジストレーションロール３３によって搬送経路Ｒを転写器１４に向かって搬送される。用紙Ｐは、レジストレーションロール３３によって、感光体１１上にトナー像が形成されていくタイミングに合わせて、転写器１４に送り込まれる。転写器１４は、感光体１１と用紙との間に転写用のバイアス電圧を与えることによって、感光体１１のトナー像を用紙に転写する。転写器１４によって、トナー像が転写された用紙は定着器５０に搬送され、転写されたトナー像が用紙上に定着される。このようにして、用紙上に画像が形成される。画像が形成された用紙は排出ロール３４によって排出台８３の上に排出される。

転写器１４による転写後、感光体１１に残存したトナーは、清掃器７１によって除去され回収される。

図２は、図１に示す画像処理部および制御部の構成を示すブロック図である。

画像信号処理部４０は、画像形成装置１（図１参照）の外部から入力された画像データに基づいた信号を露光器２０の発光部２１に供給する。画像信号処理部４０は、データ受入部４１、バッファ部４２、およびＰＷＭ変調部４３を有する。

データ受入部４１は、外部から供給されてくる画像形成用の画像データを受け入れる。この画像形成用の画像データを画像形成用画像データと称する。画像形成用画像データは、多値すなわち複数段階の濃度のいずれかを示す値で表された画素の配列で画像を表すデータである。

データ受入部４１は、トナーの消費量を抑えたトナーセーブモードでは、画像形成用画像データを変換してトナーセーブ画像データを生成する。トナーセーブ画像データは、画像形成用画像データ中に並んだ、トナーを付着することとなる複数の画素のうち、予め定められた割合の画素を濃度０すなわちトナー無しとすることによって間引いた画像データである。データ受入部４１によるトナーセーブ画像データへの変換では、画像形成用画像データの例えば３画素に１画素ずつの割合で、トナーを付着させない画素を配置する。

図３は、データ受入部４１によるデータの間引きを説明する図である。

図３のパート（Ａ）には、画像形成用画像データが表す６つの画素の主走査方向Ｘにおける並びが示されている。ここで、トナーが付着する画素は斜線で示されている。図３のパート（Ｂ）には、トナーセーブモードにおいてデータ受入部４１により変換されたトナーセーブ画像データにおける画素の並びが示されている。トナーセーブ画像データでは、パート（Ａ）に示す画素の配置に対して、３画素に１画素ずつの割合で、トナーを付着させない画素が配置されている。

トナーが付着する画素が間引かれたトナーセーブ画像データに基づいて画像が形成することで、形成されるトナー像は全体的に薄くなるが、トナーの消費量は低下する。データ受入部４１は、標準モードでは変換を行わず、画像形成用画像データをそのままトナーセーブ画像データとする。

再び図２を参照して説明を続ける。バッファ部４２は、データ受入部４１が受けた画像形成用画像データおよびトナーセーブ画像データを一時的に蓄積する。

ＰＷＭ変調部４３は、バッファ部４２に蓄積されたトナーセーブ画像データを、主走査方向に並ぶ画素の順に読出し、画像データに応じた信号を露光器２０の発光部２１に供給する。ＰＷＭ変調部４３は、図１に示す露光器２０がビームＢｍで感光体１１の表面を走査するタイミングに同期して、画素ごとにオンオフ変調した信号を出力する。例えば、画素の濃度が１００％（最大濃度）の場合には、当該画素に応じた期間にハイレベルを出力し、画素の濃度が０％（最小濃度：トナーを付着させない）の場合には、当該画素に応じた期間にローレベルを出力する。また、ＰＷＭ変調部４３は、画素を表す多値の濃度に応じてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調された信号を出力する。例えば、画素の濃度が３０％（最大濃度）の場合には、当該画素に応じた期間中に、ハイレベルの期間とローレベル期間の比が３：７となる３０％デューティの信号を出力する。

発光部２１は、ＰＷＭ変調部４３からの信号がハイレベルの期間に発光し、ローレベルの期間に発光停止することで、各画素について、濃度に応じた期間光を発光する。これによって、感光体１１（図１参照）の表面には、各画素について、濃度に応じた大きさの領域にトナーが付着し、画像データに応じた階調の濃さからなるトナー像が形成される。

制御部９０は、プログラムに基づいて処理を実行するコンピュータであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１、記憶部９２、および入出力インターフェース（ＩＦ）９３を備えている。ＣＰＵ９１、記憶部９２および入出力インターフェース９３は相互に接続されている。

記憶部９２は、プログラムを記憶する記憶媒体であり、例えば半導体メモリで構成されている。また、記憶部９２には、ＣＰＵ９１による演算結果のデータも記憶される。ＣＰＵ９１は、記憶部９２に記憶された制御プログラムＰに基づいて演算を実行する。

入出力ＩＦ９３は、画像形成装置１（図１参照）の各部から信号を受け、各部に制御のための信号を出力する。ＣＰＵ９１は、バッファ部４２から画像データの読み出しも行う。

制御部９０は、入出力ＩＦ９３を経由してモード切替部９０１から画像形成モードの情報を得る。制御部９０は、画像形成モードがトナーセーブモードである場合には、データ受入部４１に、トナーを付着させる画素が間引かれたトナーセーブ画像データを生成させ、トナーの消費量を低減させる。この一方で、制御部９０は、モード切替部９０１から得た画像形成モードが標準モードである場合には、データ受入部４１に、画像データの変換を行わせず、画素の間引きがされていない画像形成用画像データに基づく画像の形成を行わせる。ここで、画像形成用画像データが本発明にいう画像形成用の第１のデータの一例に相当し、トナーセーブ画像データが本発明にいう、変換された第２のデータの一例に相当する。

また、制御部９０は、画像密度の低い画像形成用画像データに基づいた画像の形成が連続し、現像器１３内のトナーが長期間消費されない場合、データ受入部４１に、トナー吐き出し用データを形成させる。制御部９０は、画像信号処理部４０に、このトナー吐き出し用データに基づき露光器２０に露光を行わせ、トナー吐き出し用の静電潜像を現像させる。画像密度の低い画像の形成が続いてトナー消費量が低下すると、現像器１３内のトナーが現像で消費されずに攪拌され続け、帯電性能が劣化する。現像器１３がトナー吐き出し用の静電潜像を現像することで、現像器１３からトナーが強制的に排出される。トナー吐き出し用データに基づくトナー像は用紙には転写されない。ここで、トナー吐き出し用データがトナー排出用の第３のデータの一例に相当する。トナー吐き出し用データに基づく排出については、後述する。

［動作］
図４は、画像形成装置の動作を説明するフローチャートである。

制御部９０は、外部から画像形成用画像データの供給を受けると、画像形成用画像データに基づいて１枚分の画像の形成を開始する（Ｓ１）。より詳細には、制御部９０は、感光体１１を回転させ、帯電器１２に感光体１１を帯電させる。また、現像器１３、転写器１４、定着器５０、および用紙搬送装置３０の動作を開始させる。このとき、信号処理部４０には、制御部９０から、モード切替部９０１で設定された画像形成モードの情報が供給される。画像信号処理部４０のデータ受入部４１は、画像形成モードがトナーセーブモードの場合には、外部から供給された画像形成用画像データを変換し、画像形成用画像データが表す画像の画素のうち、トナーを付着させる画素を予め定められた割合で間引いたトナーセーブ画像データを生成する。バッファ部４２に蓄積された画像形成用画像データ、またはトナーセーブ画像データは主走査方向の並び順に読出され、ＰＷＭ変調部４３で画素の濃度に応じてオンオフ変調される。画像信号処理部４０は、露光器２０に、この変換がされた画像データに基づいて変調された露光光を感光体１１に照射させる。この一方で、画像形成モードが標準モードの場合には、画像信号処理部４０は、間引いた画像データは生成せず、画像形成用画像データに基づいて変調された露光光を感光体１１に照射させる。このため、トナーセーブモードにおけるトナー消費量は、標準モードにおけるトナー消費量よりも少ない。

次に、制御部９０は、トナー消費量の算出を行う（Ｓ２）。このステップＳ２の処理で、制御部９０は、直近に形成した複数枚の画像の平均的なトナー消費量を計算する。ステップＳ２の処理のより詳細な内容は後述する。

次に、制御部９０は、「ジョブ終了」すなわち画像データに含まれたすべての画像の形成が終了したか否かを判別し（Ｓ３）、終了していない場合には（Ｓ３でＮｏ）、上記ステップＳ１からＳ２の処理を繰り返し、終了している場合には（Ｓ３でＹｅｓ）、ステップＳ４以降の処理を実行する。

ステップＳ４において、制御部９０は、トナー吐き出し処理を実行する。このトナー吐き出し処理で、制御部９０は、上記ステップＳ２の処理で算出したトナー消費量が予め定めた閾値以下の場合に、現像器内の画像を排出させる。ステップＳ３の処理のより詳細な内容は後述する。

次に、制御部９０は、画質回復処理を実行する（Ｓ５）。この画質回復処理で、制御部９０は、画像形成モードがトナーセーブモードから標準モードへと切り替えられた場合に、トナーセーブモードで排出が抑えられていた量のトナーを現像器１３に排出させる。ステップＳ５の処理のより詳細な内容は後述する。

図５は、トナー消費量算出処理を示すフローチャートである。

トナー消費量算出処理において、制御部９０は１ページ分すなわち１枚分の画素情報を取得する（Ｓ２０１）。より詳細には、制御部９０は、画素情報として、データ受入部４１に外部から供給されてきた画像データにおける各画素の濃度の値を累計した累計値ｐｉｘｅｌ＿ｃｏｕｎｔ＿１ｐｖを算出する。

次に、制御部９０は、画像形成モードを判別し（Ｓ２０２）、画像形成モードが標準モードである場合には（Ｓ２０２でＹｅｓ）、標準モードで形成した画像の枚数ｐｖ＿ｎｏｒｍａｌを１加算する（Ｓ２０５）。ここで、画像の枚数ｐｖ＿ｎｏｒｍａｌは、標準モードにおける直近に形成した画像の枚数を表している。

上記ステップＳ２０５の後、制御部９０は、直近に形成した画像の各画素の濃度の値の累計値の平均である平均累計値ｐｉｘｅｌ＿ｎｏｒｍａｌを算出する（Ｓ２０６）。以降、各画素の濃度の値の累計を、単に画素数と称する。

また、制御部９０は、画像形成モードがトナーセーブモードである場合には（Ｓ２０２でＮｏ）、トナーセーブモードで形成した画像における各画素の累計値ｐｖ＿ｓａｖｅにｐｉｘｅｌ＿ｃｏｕｎｔ＿１ｐｖの値を加算し、トナーセーブモードで形成した画像の枚数ｐｖ＿ｓａｖｅを１加算する（Ｓ２０３）。ここで、画像の枚数ｐｖ＿ｓａｖｅは、トナーセーブモードにおける、直近に形成した画像の枚数を表している。

上記ステップＳ２０３の後、制御部９０は、直近に形成した画像の平均累計値（画素数）ｐｉｘｅｌ＿ｓａｖｅを算出する（Ｓ２０４）。

次に、制御部９０は、トナーセーブモードにおける直近に形成した画像の枚数と、標準モードにおける直近に形成した画像の枚数とのトータルｐｖ＿ｃｏｕｎｔと、このトータルｐｖ＿ｃｏｕｎｔの枚数の画像における平均画素数ｐｉｘｅｌ＿ａｖｅを算出する（Ｓ２０７，Ｓ２０８）。

上述したトナー消費量算出処理によって、供給された画像形成用画像データに基づき、標準モードおよびトナーセーブモードの双方で直近に形成された画像の平均画素数ｐｉｘｅｌ＿ａｖｅが算出される。

［トナー吐き出し処理］
図６は、トナー吐き出し処理を示すフローチャートである。

トナー吐き出し処理において、制御部９０は、直近に形成した画像の枚数であるトータルの累計値ｐｖ＿ｃｏｕｎｔが予め定めた枚数閾値ｐｖ＿ｌｉｍｉｔ以上か否かを判別し（Ｓ４０１）、また、平均画素数ｐｉｘｅｌ＿ａｖｅが予め定めた画素数閾値ｐｉｘｅｌ＿ｌｉｍｉｔ以上か否かを判別する（Ｓ４０２）。ここで、直近に形成した画像の枚数が閾値ｐｖ＿ｌｉｍｉｔ以上で、かつ、平均画素数ｐｉｘｅｌ＿ａｖｅが画素数閾値ｐｉｘｅｌ＿ｌｉｍｉｔ以上の場合には、現像器１３でのトナーの吐き出しが実行される（Ｓ４０４〜Ｓ４０８）。この一方で、直近に形成した画像の枚数が閾値ｐｖ＿ｌｉｍｉｔ未満（Ｓ４０１でＮｏ）、または、平均画素数ｐｉｘｅｌ＿ａｖｅが画素数閾値ｐｉｘｅｌ＿ｌｉｍｉｔ未満の場合（Ｓ４０２でＮｏ）には、トナーの吐き出しは実行されない。ここで、画素数閾値ｐｉｘｅｌ＿ｌｉｍｉｔは、現像器１３で消費されずに攪拌され続けることで劣化したトナーの量が、現像により形成される画質に影響を与えない程度に小さい画素数である。

トナーの吐き出しにおいて、制御部９０は、画像形成モードを判別し（Ｓ４０３）、画像形成モードが標準モードである場合には（Ｓ４０３でＹｅｓ）、標準モードでのトナー吐き出し量ｓｗｅｅｐ＿ｎｏｒｍａｌを算出し（Ｓ４０４）、トナー吐き出し量ｓｗｅｅｐ＿ｎｏｒｍａｌのトナーを吐き出させるためのトナー吐き出し用データを形成し、このトナー吐き出し用データに基づく静電潜像を形成し、トナーを現像させる（Ｓ４０５）。これによって、像密度の低い画像の形成が連続することでトナー消費量が低下した場合における、現像器１３で消費されず攪拌され続けて劣化したトナーが現像器１３から排出される。

ここで、上記ステップＳ４０４で算出されるトナー吐き出し量ｓｗｅｅｐ＿ｎｏｒｍａｌは、画素数閾値ｐｉｘｅｌ＿ｌｉｍｉｔと平均画素数ｐｉｘｅｌ＿ａｖｅとの差に、直近に形成した画像の枚数であるトータルの累計値ｐｖ＿ｃｏｕｎｔを乗じた値である。これによって、劣化したトナーによる画像への影響が現れない程度の消費画素数である画素数閾値ｐｉｘｅｌ＿ｌｉｍｉｔと同程度の画像を形成した場合と同様に、トナーが消費される。

制御部９０は、ステップＳ４０３の判別処理で、画像形成モードがトナーセーブモードである場合には（Ｓ４０３でＮｏ）、トナーセーブモードでのトナー吐き出し量ｓｗｅｅｐ＿ｓａｖｅを算出し（Ｓ４０６）、トナー吐き出し量ｓｗｅｅｐ＿ｓａｖｅのトナーを吐き出させるためのトナー吐き出し用データを形成し、このトナー吐き出し用データに基づく静電潜像を形成し、トナーを現像させる（Ｓ４０７）。これによって、攪拌され続けたトナーが現像器１３から排出される。

ここで、上記ステップＳ４０６で算出されるトナー吐き出し量ｓｗｅｅｐ＿ｓａｖｅは、標準モードの場合のトナー吐き出し量ｓｗｅｅｐ＿ｎｏｒｍａｌの値に対し、１より小さい値の係数αを乗じた値である。係数αは例えば０．５である。標準モードの場合の半分の量のトナーが消費される。

これによって、トナーセーブモードでは、標準モードで排出されるトナーの量に比べて抑えられた排出量のトナーが排出される。

トナーセーブモードにおいて、制御部９０は、次に、標準モードの場合のトナーの排出量に対する、トナーセーブモードの場合のトナーの排出量との差分を表すトナー吐き出しバッファｂｕｆｆｅｒ＿ｓｗｅｅｐを更新する（Ｓ４０８）。トナー吐き出しバッファｂｕｆｆｅｒ＿ｓｗｅｅｐは、記憶部９２に記憶される変数である。この記憶部９２が本発明にいう差分記憶部の一例に相当する。

次に、制御部９０は、表示部９０２に、画質の低下の可能性を表示する（Ｓ４０９）。

図７は、表示部に表示される情報の例を示す図である。

トナーセーブモードにおいて、標準モードで排出されるトナーの量に比べて抑えられた排出量のトナーが排出される場合、表示部９０２の表示面９０２ａには、図７に示すように「画質低下にご注意下さい」と表示される。トナーセーブモードでは、標準モードの場合に比べてトナーの排出量が抑えられており、現像器１３内により多くの劣化したトナーが残っている。上記ステップＳ４０９の処理によって、トナーの消費を抑えたことに起因する画質低下の可能性が操作者に報知される。操作者は、モード切替部９０１操作して、画像形成モードを、トナーセーブモードから、標準モードに切り換えることで、画質を向上させる。

トナー吐き出し処理においてトナー吐き出しを実行した後、制御部９０は、各累計値や、枚数のカウント値をクリアする（Ｓ４１１）。

［画質回復処理］
図８は、画質回復処理を示すフローチャートである。

画質回復処理において、制御部９０は、画像形成モードを判別し（Ｓ５０１）、モード切替部９０１によって画像形成モードが標準モードに切替えられてトナーセーブモードが解除された場合には（Ｓ５０１でＹｅｓ）、トナー吐き出しバッファｂｕｆｆｅｒ＿ｓｗｅｅｐの値を読み出し（Ｓ５０２）、この値に相当する量のトナーを吐き出させるためのトナー吐き出し用データを形成し、このトナー吐き出し用データに基づく静電潜像を形成し、トナーを現像させる（Ｓ５０３）。トナーセーブモードでは、標準モードの場合に比べてトナーの排出量が抑えられており、現像器１３内により多くの劣化したトナーが残っている。上記ステップＳ５０３の処理によって、トナーセーブモードにおいて、現像器１３内に残っているトナーが排出される。このため、画像形成モードが標準モードに切り替えられた直後から、過去のトナーセーブモードでトナーの消費を抑えたことに起因する画質低下が、上記ステップＳ５０３の処理を行わない場合に比べて低減する。したがって、標準モードに切り替えられた場合の画質が向上する。

本実施形態では、上記ステップＳ４０６，Ｓ４０７によって、トナーセーブモードでは、標準モードで排出されるトナーの量に比べて抑えられた排出量のトナーが排出される。

図９は、本実施形態において、形成される画像の画像密度とトナー寿命の関係を示すグラフである。図９には、標準モードにおいて、画像密度が２パーセントの画像を１００００枚分形成する量のトナーを収容したトナー収容器を装着し、トナーセーブモードと標準モードの双方で種々の画像密度の画像を形成させた場合に、画像が形成され得る枚数をトナー寿命として算出したものである。

グラフに示すように、標準モードおよびトナーセーブモードのいずれも、画像密度が約１．２％近傍以外の部分では、画像の画像密度が低いほどトナー寿命が長くなる。画像密度が約１．２％近傍で、トナー寿命が格段に低下するのは、現像器でのトナー消費量の低下に対し、トナー排出が実行されるためである。ここで、トナーセーブモードにおいては、標準モードに比べ、トナー排出が実行されている画像密度の範囲であっても、トナー寿命が長い。

図１０は、本実施形態に対する参考例において、形成される画像の画像密度とトナー寿命の関係を示すグラフである。

本実施形態におけるステップＳ２０１（図５参照）では、トナーセーブモードおよび標準モードのいずれであっても間引き後の画像データではなく外部から供給されてきた画像データにおける各画素の濃度の値を累計した画素の累計値を算出するのに対し、参考例では、トナーセーブモードでは間引き後の画像データによって各画素の濃度の値を累計した画素の累計値を算出する。また、本実施形態におけるステップＳ４０４〜Ｓ４０８（図６参照）では、トナーセーブモードでは、標準モードで排出されるトナーの量に比べて抑えられた排出量のトナーが排出されるのに対し、参考例では、トナーセーブモードと標準モードとで、同量のトナーが排出される。

参考例では、トナーセーブモードにおいて、画像密度が標準モードよりも高い１．７％の部分で、トナーの排出が行われる。このため、画像密度が１．１％以上１．７％以下の範囲で、トナーセーブモードの方がトナー寿命が短い。また、画像密度が１．１％以下の範囲では、トナーセーブモードでも標準モードでもトナー寿命にほとんど変わりがない。

ここで、仮に、トナーセーブモードおよび標準モードのいずれであっても間引き後の画像データではなく外部から供給されてきた画像データにおける各画素の濃度の値を累計した画素の累計値を算出するようにした場合、トナーセーブモードにおけるトナー寿命は図の一点鎖線に示すように変化する。しかしこの場合でも、画像密度が１．１％以下の範囲では、トナーセーブモードでも標準モードでもトナー寿命にほとんど変わりがない。

これに比べて、本実施形態によれば、図９のグラフに示すように、トナーの排出が実行される、画像密度が１．１％以下の範囲であっても、トナー寿命が長い。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の第２実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた実施形態における各要素と同一の要素には同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。

図１１は、第２実施形態に係るトナー吐き出し処理を示すフローチャートである。

第２実施形態の画像形成装置は、トナー吐き出し処理において、トナーセーブモードでのトナー吐き出し量ｓｗｅｅｐ＿ｓａｖｅを０とする点である（Ｓ５０６）。つまり、第１実施形態でトナー吐き出し用データに基づく現像器１３内のトナーを排出させることに代わり、第２実施形態では、トナー吐き出し用データに基づく現像器１３内のトナーの排出を停止する。

図１２は、第２実施形態において、形成される画像の画像密度とトナー寿命の関係を示すグラフである。

第２実施形態によれば、図１２に示すように、画像密度が１．１％以下の範囲におけるトナー寿命がさらに長い。

上述した実施形態では、トナーセーブモードにおいて、標準モードよりトナーの消費量を抑える例として、データ受入部４１が、画像データが表す画像の画素のうち、トナーを付着させる画素を予め定められた割合で間引いた画像データを生成する構成を説明した。しかし、トナーセーブモードにおいて、標準モードよりトナーの消費量を抑える方法としては、トナーを付着させる画素を間引く以外に、ＰＷＭ変調部４３において、トナー有に相当する期間のパルスを短くするよう変調する構成も採用され得る。

図１３は、ＰＷＭ変調部における変調の別の例を説明する図である。

図１３に示すように、トナーセーブモードでは、濃度が１００％の画素に対し５０％のとし、５０％の画素を２５％の画素として信号を生成することで、トナーの消費量が５０％に低減される。この場合、パルスを短くされた信号が、本発明にいう、少ないトナー消費量となるように変換された第２の画像データの一例に相当する。

ＰＷＭ変調部４３による変調でトナー消費量を低減する場合であっても、上記第１実施形態および第２実施形態のトナー吐き出しの処理（図５，６，１１参照）や、画質回復の処理（図８参照）が適用され得る。

なお、上述した実施形態では、本発明にいうモード切替部の例として、例えばスイッチであるモード切替部９０１が示されている。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、モード切替部は例えば画像形成装置の外部から送信されてくるデータに応じてモードを切り替えるものであってもよい。

また、上述した実施形態では、本発明にいう像保持体の例として、円筒状の表面を有する感光体１１が示されている。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、像保持体は例えば、ベルト状であってもよい。

また、上述した実施形態では、本発明にいう画像形成部の例として、感光体１１上のトナー像が用紙に直接転写される構成が示されている。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、像保持体上のトナー像が中間転写体への転写を経て用紙に間接転写される構成であってもよい。

また、上述した実施形態では、画像形成装置の例としてモノクロプリンタが示されている。しかし、本発明にいう画像形成装置はこれに限られず、例えば、カラー画像を形成するカラープリンタであってもよい。

また、上述した実施形態では、画像形成装置の例としてプリンタが示されている。しかし、本発明にいう画像形成装置はプリンタに限られず、例えば、複写機やファクシミリであってもよい。

１ 画像形成装置
１０ トナー像形成部
１１ 感光体
１３ 現像器
２０ 露光器
４０ 画像信号処理部
４１ データ受入部
４２ バッファ部
４３ ＰＷＭ変調部
７４ トナー補給器
９０ 制御部
９２ 記憶部
９３ 入出力インターフェース
１３１ 現像ロール
１３２，１３３ 撹拌搬送部材
１３２，１３３ 攪拌部材
７１１ ブレード
９０１ モード切替部
９０１ 操作部
９０２ 表示部

Claims (2)

1. 静電潜像を保持しトナーによる現像を受けてトナー像を保持する像保持体と、
   画像を表わす露光光を前記像保持体に照射することにより該像保持体に静電潜像を形成する露光器と、
   前記静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像器と、
   前記現像器にトナーを補給するトナー補給器と、
   画像形成モードを、第１のモードと該第１のモードよりもトナー消費量を抑えた第２のモードとに切り替えるモード切替部と、
   入力された画像形成用の第１の画像データを、前記第１のモードにおけるトナー消費量よりも前記第２のモードにおけるトナー消費量の方が少ないトナー消費量となるように前記モード切替部で切り替えられた画像形成モードに応じて変換し、前記露光器に、変換後の第２の画像データに基づいて変調された露光光を前記像保持体に照射させる露光制御部と、
   前記第１の画像データに基づいて、直近に形成した複数枚の画像の平均的なトナー消費量を算出し、算出した平均的なトナー消費量が閾値以下の場合に、トナー排出用の、前記第１のモードにおける排出量よりも前記第２のモードにおける排出量を抑えた排出量だけ排出させる第３の画像データに基づくトナー像の形成により、前記現像器内のトナーを排出させる排出制御部と、
   前記第２のモードで動作している期間における、前記排出制御部による、前記第３の画像データに基づく前記現像器内のトナーの排出量の、当該期間を通じて前記第１のモードで動作していた場合のトナーの排出量との差分を記憶しておく差分記憶部とを備え、
   前記排出制御部が、前記モード切替部による前記第１のモードへの切替えを受けて、前記現像器内のトナーを、前記差分記憶部に記憶されている前記差分だけ排出させるものであることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記モード切替部による前記第２のモードへの切替えを受けて画質の低下の可能性を表示する表示部をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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