JP5805014B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式により形成された静電潜像を現像するための現像部を備えた画像形成装置に関する。

コピー機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式を用いる画像形成装置において、静電潜像が形成される感光体ドラムと、トナーが収容されるトナーカートリッジ（トナー収容部）と、トナーカートリッジから供給されたトナーを攪拌し、攪拌後のトナーを感光体ドラムに供給して静電潜像を現像（可視化）する現像部と、静電潜像が現像されることにより感光体ドラムに形成されたトナー画像を用紙に転写させて用紙にトナー画像を形成する転写部とを備えたものがある。

このような画像形成装置においては、感光体ドラムの表面にトナー画像が形成されることにより、現像部内でトナーが消費される。そして、現像部内のトナーが少なくなるのに伴って、トナーカートリッジからトナーが現像部に供給される。

しかし、現像部において印字率の低いトナー画像の現像が続いた場合には、現像部内に残るトナーのほとんどが消費されることなく、繰り返し攪拌される。そのため、現像部内に残るトナーが劣化して帯電量が高くなり、画像濃度の変化や地肌かぶり等の画像不良が発生しやすくなる。

そこで、通常の印字動作中等において、印字率が低下した場合に、トナー強制消費を実行する画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。

特許第３０２９６４８号公報

上述した従来の画像形成装置では、トナーが劣化しない最適なトナー消費量となるようにトナー強制消費を行っているため、トナー消費量が多くなる傾向にあった。近年では、環境やコスト面等を考慮して、トナー消費量を出来るだけ少なくすることが求められている。そのため、トナー強制消費においても、トナーが劣化しない必要最小限のトナー消費量となるように設定されている。

しかし、トナー強制消費におけるトナー消費量を少なく設定すると、印字率の低いトナー画像の現像が続いた場合に、現像部内に残るトナーの帯電量が高くなる。その状態で、交換後のトナーカートリッジから帯電量の低いトナーが供給されると、現像部内に残るトナーの帯電量と新たに供給されたトナーの帯電量との差が大きくなる。その結果、トナーカートリッジ（トナー収容部）の交換後の印字において、画像濃度の変化や地肌かぶり等の画像不良が発生しやすくなるという課題があった。

本発明は、トナー収容部の交換後における画像不良の発生を抑制す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。

本発明は、被転写材にトナー画像を形成する画像形成部であって、表面に静電潜像が形成される像担持体と、トナーを前記像担持体に供給することにより前記静電潜像をトナー画像として現像する現像部と、前記像担持体の表面に現像されたトナー画像を被転写材に転写させて被転写材にトナー画像を形成する転写部と、を備える画像形成部と、トナーを前記現像部に供給可能であり且つ前記画像形成部に対して交換可能に構成されたトナー収容部と、前記トナー収容部に収容されているトナー量を検出するトナー量検出部と、前記画像形成部において被転写材に形成されたトナー画像の所定面積当たりにおける平均の面積を第１平均印字率として算出する第１印字率算出部と、前記第１印字率算出部で算出された第１平均印字率がトナー強制消費閾値未満の場合には、トナー強制消費処理を実行するトナー強制消費処理実行部と、前記トナー収容部が交換されてから、前記トナー量検出部により検出されたトナー量が予め設定されたトナー量未満となるまでの間に、前記画像形成部において被転写材に形成されたトナー画像の所定面積当たりにおける平均の面積を第２平均印字率として算出する第２印字率算出部と、前記第２印字率算出部で算出された第２平均印字率に基づいて、前記トナー強制消費閾値を設定するトナー強制消費閾値設定部と、を備える画像形成装置に関する。

本発明によれば、トナー収容部の交換後における画像不良の発生を抑制することができる画像形成装置を提供することができる。

実施形態に係るプリンター１の全体構成を示す説明図である。 実施形態に係るプリンター１の機能的な構成を示すブロック図である。 制御部９０においてトナー強制消費処理を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。 制御部９０においてトナー強制消費閾値Ｘｔｈを設定する場合の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態のプリンター１においてトナーカートリッジを交換した後の地肌かぶりを計測した場合の実験結果を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明に係る画像形成装置をプリンターに適用した場合の一実施形態について説明する。まず、プリンター１の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンター１の全体構成を示す説明図である。

図１に示すように、本実施形態に係るプリンター１は、主要な構成として、用紙搬送部１０と、画像形成部３０と、定着部４０と、を備える。

用紙搬送部１０は、第１送りローラー１１と、第２送りローラー１２と、レジストローラー対１３と、第１ローラー対１４と、第２ローラー対１５と、用紙排出部１６と、を備える。また、用紙Ｋが搬送される搬送路Ｌは、第１送りローラー１１又は第２送りローラー１２から画像形成部３０（後述する転写ニップＮ）までの第１搬送路Ｌ１と、画像形成部３０（後述する転写ニップＮ）から定着部４０までの第２搬送路Ｌ２と、定着部４０から用紙排出部１６までの第３搬送路Ｌ３と、定着部４０から排出された用紙Ｋをレジストローラー対１３に戻す第４搬送路Ｌ４と、を備える。

第１送りローラー１１は、給紙カセット１７に収容される用紙Ｋ（被転写材）を第１搬送路Ｌ１に供給する。第２送りローラー１２は、手差トレイ１８に載置される用紙Ｋを第１搬送路Ｌ１に供給する。レジストローラー対１３は、第１搬送路Ｌ１を搬送されてきた用紙Ｋを感光体ドラム３１と転写ローラー３８との間に形成される転写ニップＮに供給して、感光体ドラム３１に形成されたトナー画像を用紙Ｋに転写させるために、用紙Ｋの搬送又は用紙Ｋの搬送停止を行う。

また、レジストローラー対１３は、用紙Ｋのスキュー（斜め給紙）補正を行う。第１ローラー対１４は、第３搬送路Ｌ３に設けられ、定着部４０から排出された用紙Ｋを用紙排出部１６側に搬送する。第２ローラー対１５は、第１ローラー対１４により用紙排出部１６側に搬送された用紙Ｋを第４搬送路Ｌ４に搬入させる。用紙排出部１６は、トナー画像が定着された用紙Ｋをプリンター１の外部に排出する。用紙排出部１６におけるプリンター１の外側には、排紙集積部１９が形成される。排紙集積部１９には、用紙排出部１６から排出された用紙Ｋが集積される。

画像形成部３０は、用紙Ｋにトナー画像を形成するための装置である。画像形成部３０は、像担持体としての感光体ドラム３１と、帯電部３２と、レーザースキャナーユニット３３と、現像部としての現像装置３４と、除電器３５と、クリーニング部３６と、トナー収容部としてのトナーカートリッジ３７と、転写部としての転写ローラー３８と、を備える。

なお、本実施形態において、トナーカートリッジ３７は、画像形成部３０の一部を構成する。また、画像形成部３０は、現像装置３４（現像部）に収容されているトナー量を検出するセンサーを備えていない。すなわち、本実施形態の画像形成部３０は、現像装置３４に収容されているトナー量が検出不能に構成される。

感光体ドラム３１は、現像ローラー３４３（トナー担持体）のトナー層からトナーが供給されることにより、表面に形成された静電潜像に沿った画像（トナー画像）が形成される。感光体ドラム３１の周囲には、感光体ドラム３１の回転方向に沿って上流側から下流側へ順に、帯電部３２、レーザースキャナーユニット３３、現像装置３４、及びクリーニング部３６が配置される。

帯電部３２は、感光体ドラム３１の表面を、一様に負（マイナス極性）又は正（プラス極性）に帯電させる。

レーザースキャナーユニット３３は、感光体ドラム３１の表面から離れて配置される。レーザースキャナーユニット３３は、外部に配置される外部機器（例えば、パーソナルコンピューター等）により送信された画像データ（原稿画像）に基づいて、感光体ドラム３１の表面にレーザー光を連続又は間欠的に照射（露光）する。レーザースキャナーユニット３３から感光体ドラム３１にレーザー光を照射することにより、感光体ドラム３１の表面において、露光された部分の電荷が除去されて、原稿画像に対応した静電潜像が形成される。

現像装置３４は、感光体ドラム３１の表面に形成された静電潜像に、単色（通常はブラック）のトナーを付着させて、静電潜像をトナー画像として現像する。現像装置３４は、第１攪拌ローラー３４１と、第２攪拌ローラー３４２と、現像ローラー３４３と、を備える。第１攪拌ローラー３４１、第２攪拌ローラー３４２、及び現像ローラー３４３は、それぞれのローラー軸に連結された専用の駆動モーター（不図示）により回転力が付与される。

第１攪拌ローラー３４１及び第２攪拌ローラー３４２は、トナー供給ローラー３７１（後述）から供給されたトナーを攪拌する。第１攪拌ローラー３４１及び第２攪拌ローラー３４２は、例えば、スパイラルスクリュー形状の部材により構成される。第１攪拌ローラー３４１及び第２攪拌ローラー３４２は、回転軸を中心として回転することにより、現像装置３４の内部に収容されたトナーを攪拌する。第１攪拌ローラー３４１及び第２攪拌ローラー３４２により攪拌されたトナーには、摩擦により静電気が発生する。これにより、トナーは帯電する。

現像ローラー３４３は、円筒形状の非磁性部材からなる現像スリーブにより構成される。現像ローラー３４３の内部には、複数の磁性部材が配置されている。現像ローラー３４３は、感光体ドラム３１の表面に対向する位置において、現像スリーブの回転方向が第２攪拌ローラー３４２の回転方向と反対方向となるように駆動される。

現像ローラー３４３は、第２攪拌ローラー３４２から供給されるトナーにより表面にトナー層（不図示）が形成される。具体的には、現像ローラー３４３の表面には、第２攪拌ローラー３４２の層厚規制ブレード（不図示）により層厚が規制されたトナーのみが移動して、トナー層が形成される。なお、現像ローラー３４３には、現像バイアス印加部（不図示）により現像のための現像バイアス（電圧）が印加される。

除電器３５は、感光体の表面に光を照射することにより、転写が行われた後の感光体ドラム３１の表面を除電する（電荷を除去する）。

クリーニング部３６は、除電器３５によって感光体ドラム３１の表面が除電された後のその表面に残るトナー等を除去する。

トナーカートリッジ３７は、トナー（磁性１成分トナー）を収容する容器である。トナーカートリッジ３７の内部には、トナー供給ローラー３７１が設けられている。トナー供給ローラー３７１は、トナーカートリッジ３７に収容されたトナーを現像装置３４に供給する。トナー供給ローラー３７１は、例えば、スパイラルスクリュー形状の部材により構成される。トナー供給ローラー３７１は、回転軸を中心として回転することにより、現像装置３４にトナーを供給する。トナー供給ローラー３７１と現像装置３４との間は、トナー供給路（不図示）により接続されている。

トナーカートリッジ３７は、現像装置３４と隣接して設けられたトナーカートリッジ装着部（不図示）に着脱自在に装填される。すなわち、トナーカートリッジ３７は、現像装置３４に対して交換可能に構成されている。トナーカートリッジ３７が交換されると、トナーカートリッジ装着部は、交換検出信号を制御部９０に出力する。このように、トナーカートリッジ３７（トナー収容部）は、トナーを現像装置３４（現像部）に供給可能であり且つ画像形成部３０に対して交換可能に構成される。

また、トナーカートリッジ３７の近傍には、トナー量検出部としてのトナー量検出センサー２０が設けられている。トナー量検出センサー２０は、トナーカートリッジ３７に収容されているトナー量を検出する。トナー量検出センサー２０は、トナーカートリッジ３７に収容されているトナー量を所定時間毎に検出し、検出したトナー量に基づく検出信号を制御部９０に出力する。

転写ローラー３８は、感光体ドラム３１との間に用紙Ｋを挟み込むことにより、感光体ドラム３１の表面に形成されたトナー画像を用紙Ｋに転写させる。転写ローラー３８には、転写バイアス印加部（不図示）により、感光体ドラム３１の表面に形成されたトナー画像を用紙Ｋに転写させるための転写バイアス（電圧）が印加される。

定着部４０は、加熱回転体４１と、加圧回転体４２と、を備える。加熱回転体４１と加圧回転体４２とは、トナー画像が転写された用紙Ｋを挟み込んで、トナーを溶融及び加圧し、そのトナーを用紙Ｋに定着させる。

次に、本実施形態に係るプリンター１の機能的な構成について説明する。図２は、プリンター１の機能的な構成を示すブロック図である。なお、図１を用いて説明した構成については、その説明を適宜に省略する。

プリンター１は、上述した構成要素（用紙搬送部１０、画像形成部３０及び定着部４０等）に加えて、更に、操作部５０と、通知部としての表示部６０と、インターフェイス部７０と、記憶部８０と、制御部９０と、を備える。

操作部５０は、複数のキー（不図示）を有する。これら複数のキーは、例えば、プリンター１の設定を変更する場合やジョブをリセットする場合等に操作される。操作部５０は、いずれかのキーが操作されたときに、操作されたキーに対応する信号を制御部９０に送信する。

表示部６０は、設定モード、用紙サイズ、印刷枚数、出力先のほか、トナーの補給中であることを知らせるメッセージ、給紙カセット１７内に用紙Ｋが収容されていないことを知らせるメッセージ等を表示する。また、表示部６０は、トナーカートリッジ３７に収容されるトナーの残量が少ないこと（トナーロー）を知らせるメッセージ、トナーカートリッジ３７にトナーが無くなったこと（トナーエンプティー）を知らせるメッセージを表示する。

インターフェイス部７０は、プリンター１の外部に設置された外部機器、例えば、パーソナルコンピューター等と有線（又は無線）により接続される。インターフェイス部７０は、感光体ドラム３１の表面に形成される静電潜像の画像データを取得する機能を有する。上述したパーソナルコンピューターから送信された画像データは、インターフェイス部
７０で受信され、記憶部８０（後述）に記憶される。

記憶部８０は、ハードディスクや半導体メモリー等から構成される。記憶部８０は、パーソナルコンピューターから受信した画像データを一時的に記憶する。また、記憶部８０は、プリンター１において利用される制御プログラム、及びこの制御プログラムによって利用されるデータ等を記憶する。

制御部９０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭを備える。ＲＡＭは、各種データを一時的に記憶する機能や演算時の作業領域となる機能を有する記憶装置である。ＲＯＭは、各種プログラムを記憶するフラッシュメモリーとしての機能を有する記憶装置である。ＣＰＵは、ＲＯＭからプログラムを読み出して実行する演算装置である。ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭとは、データバス（不図示）を介してデータの送受信を行う。ＣＰＵは、ＲＯＭ（又は記憶部８０）から読み出したプログラムを実行することにより、そのプログラムの内容に応じた処理を実行する。

制御部９０は、用紙搬送部１０、画像形成部３０、定着部４０及び表示部６０を制御する。

また、制御部９０は、印字制御部９１と、第１印字率算出部９２と、トナー強制消費処理実行部９３と、第２印字率算出部９４と、トナー強制消費閾値設定部９５と、を含む。

印字制御部９１は、原稿画像を印字する場合において、プリンター１の各部を制御する。ここで、印字制御部９１において、プリンター１に原稿画像を印字させる場合の動作について説明する。なお、以下の説明では、用紙Ｋの片面にトナー画像を形成する場合を例とする。

まず、印字制御部９１は、インターフェイス部７０を介して受信された画像データを記憶部８０に一時記憶させる。印字制御部９１は、記憶部８０に一時記憶された画像データに基づいて、用紙Ｋにトナー画像を形成するために、用紙搬送部１０、画像形成部３０及び定着部４０をそれぞれ制御する。すなわち、印字制御部９１は、第１送りローラー１１又は第２送りローラー１２を駆動させて、用紙Ｋを画像形成部３０に搬送させる。

また、印字制御部９１は、画像データに基づいて生成されたトナー画像を形成するためのデータをレーザースキャナーユニット３３に供給し、レーザースキャナーユニット３３から照射されるレーザー光により感光体ドラム３１に静電潜像を形成させる。印字制御部９１は、現像装置３４より感光体ドラム３１にトナー画像を形成させ、このトナー画像を転写ローラー３８によって用紙Ｋに転写させる。印字制御部９１は、加熱回転体４１が所定の温度に加熱されるよう制御して、その加熱回転体４１により用紙Ｋに転写されたトナー画像のトナーを溶融させると共に、加熱回転体４１に圧接される加圧回転体４２によりトナーを用紙Ｋに定着させる。更に、印字制御部９１は、トナー画像が定着された用紙Ｋを用紙搬送部１０により用紙排出部１６から排出させる。

また、印字制御部９１は、第２印字率算出部９４（後述）において、トナーカートリッジ３７のトナー量が予め設定されたトナー量未満（トナーロー）であると判定された後、画像形成部３０において、印字されたトナー画像の印字率の累積値が閾値を超えたときに、トナーカートリッジ３７のトナー量がトナーエンプティーの状態となったと判定する。

そして、印字制御部９１は、プリンター１の動作を停止させると共に、トナーカートリッジ３７の交換を促すメッセージを表示部６０に表示させる。なお、印字制御部９１は、第２印字率算出部９４において、トナーカートリッジ３７のトナー量が予め設定されたトナー量未満（トナーロー）であると判定されたときに、トナーカートリッジ３７のトナー量が少ないことを知らせるメッセージを表示部６０に表示させてもよい。

次に、第１印字率算出部９２、トナー強制消費処理実行部９３、第２印字率算出部９４、及びトナー強制消費閾値設定部９５について説明する。

第１印字率算出部９２は、画像形成部３０において用紙Ｋに形成されたトナー画像の所定面積当たりにおける平均の面積を第１平均印字率Ｘとして算出する。

第１印字率算出部９２は、トナー画像の印字（形成）に使用されたトナー量をドット数として累積加算し、その累積加算値を用紙Ｋの印字枚数の累積加算値で除算することにより、第１平均印字率Ｘを算出する。ドット数の累積加算値及び印字枚数の累積加算値は、記憶部８０に設定されたカウンタ機能によりそれぞれカウントされる。第１印字率算出部９２は、ドット数の累積加算値及び印字枚数の累積加算値を、記憶部８０のカウンタ機能によりカウントさせると共に、トナー強制消費処理が実行された後、記憶部８０に記憶されているカウント値をリセットする。

第１印字率算出部９２は、トナー画像の印字に使用されたトナー量を、インターフェイス部７０により取得された画像データ（原稿画像）に基づいて算出する。また、第１印字率算出部９２は、印字枚数の累積加算値を、Ａ４サイズを基準として算出する。例えば、Ａ４サイズの用紙Ｋを１枚印字した場合には、印字枚数を「１」とし、Ａ３サイズの用紙Ｋを１枚印字した場合には、係数（×２）を乗じて、印字枚数を「２」とする。第１平均印字率Ｘは、プリンター１が動作している間、１つの印字ジョブが終了する毎に算出される。

トナー強制消費処理実行部９３は、第１印字率算出部９２で算出された第１平均印字率Ｘがトナー強制消費閾値Ｘｔｈ未満の場合には、トナー強制消費処理を実行する。トナー強制消費閾値Ｘｔｈとは、トナー強制消費処理（後述）を実行するか否かを判定するための閾値である。トナー強制消費閾値Ｘｔｈは、記憶部８０の所定記憶エリアに書き替え可能に記憶される。

本実施形態において、トナーカートリッジ３７を交換してから、トナーカートリッジ３７のトナー量が予め設定されたトナー量未満（トナーロー）となるまでの間、トナー強制消費閾値Ｘｔｈは、トナー強制消費閾値設定部９５（後述）により、１％に設定される。また、トナーカートリッジ３７のトナー量が予め設定されたトナー量未満となってから、トナーエンプティーの状態になるまでの間、トナー強制消費閾値Ｘｔｈは、トナー強制消費閾値設定部９５により、１％又は３％のいずれかに設定される。

また、トナー強制消費処理実行部９３は、以下のようにしてトナー強制消費処理を実行する。

まず、トナー強制消費処理実行部９３は、帯電部３２をオフ状態とし、現像ローラー３４３が１周するのに要する時間Ｔだけ、現像バイアスが現像ローラー３４３に印加されるように現像バイアス印加部（不図示）を制御する。これにより、現像ローラー３４３の１周分に相当するトナーが感光体ドラム３１上に現像される。また、トナー強制消費処理実行部９３は、転写ローラー３８に印加される転写バイアスが逆バイアスとなるように、転写バイアス印加部（不図示）を制御する。これにより、トナーが感光体ドラム３１上から移動しないようになる。その結果、感光体ドラム３１上に現像されたトナーは、転写ローラー３８に付着することなく、そのままクリーニング部３６まで移動し、除去される。

また、このトナー強制消費において消費されるトナー量は、第１印字率算出部９２で算出された第１平均印字率Ｘが１％未満である場合に、下記の式（１）で算出される印字率Ｄに基づいて設定される。
印字率Ｄ＝（１−Ｘ）×印字枚数の累積加算値 （１）

トナー強制消費処理実行部９３は、トナー強制消費において消費されるトナー量が、上記式で算出される印字率Ｄに対応する量となるように、現像ローラー３４３を必要な回数分だけ回転させる。

なお、ここでは、トナー強制消費時に、帯電部３２をオフにした状態とする例について説明したが、帯電部３２を通常通りにオン状態とし、感光体ドラム３１上の現像ローラー３４３の１周分に相当する領域をレーザースキャナーユニット３３で露光するようにしてもよい。

第２印字率算出部９４は、トナーカートリッジ３７が交換されてから、トナー量検出センサー２０により検出されたトナー量が予め設定されたトナー量未満となるまでの間に、画像形成部３０において被転写材に形成されたトナー画像の所定面積当たりにおける平均の面積を第２平均印字率Ａとして算出する。

第２印字率算出部９４は、トナーカートリッジ３７の交換の有無を、トナーカートリッジ装着部（不図示）から出力される交換検出信号により判定することができる。また、本実施形態において、予め設定されたトナー量未満（以下、「トナーロー」ともいう）とは、トナー量検出センサー２０によりトナーカートリッジ３７内のトナーを検出できない程度までトナー量が少なくなった状態でのトナー量をいう。なお、予め設定されたトナー量未満とは、トナー量検出センサー２０により検出されるトナー量として、トナーカートリッジ３７がほぼ空になった状態とみなせる量に達したときのトナー量であればよい。

また、第２印字率算出部９４は、トナー画像の印字（形成）に使用されたトナー量をドット数として累積加算し、その累積加算値を用紙Ｋの印字枚数の累積加算値で除算することにより、第２平均印字率Ａを算出する。

第２印字率算出部９４は、トナーカートリッジ３７を交換してから、トナーカートリッジ３７のトナー量が予め設定されたトナー量未満（トナーロー）となるまでの間に、トナー画像の印字に使用されたトナー量を、インターフェイス部７０により取得された画像データ（原稿画像）に基づいて算出する。また、第２印字率算出部９４は、印字枚数の累積加算値を、Ａ４サイズを基準として算出する。例えば、Ａ４サイズの用紙Ｋを１枚印字した場合には、印字枚数を「１」とし、Ａ３サイズの用紙Ｋを１枚印字した場合には、係数（×２）を乗じて、印字枚数を「２」とする。

トナー強制消費閾値設定部９５は、第２印字率算出部９４で算出された第２平均印字率Ａに基づいて、記憶部８０の所定記憶エリアに記憶されているトナー強制消費閾値Ｘｔｈを設定する。本実施形態において、トナー強制消費閾値設定部９５は、第２印字率算出部９４で算出された第２平均印字率Ａが平均印字率判定値（後述）以上の場合には、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを、第１閾値としての１％に設定する。この第１閾値は、トナー強制消費において、トナーが劣化しない必要最小限のトナー消費量となるように設定された標準の閾値である。また、トナー強制消費閾値設定部９５は、第２印字率算出部９４で算出された第２平均印字率Ａが平均印字率判定値未満の場合には、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを、第１閾値よりも高い第２閾値としての３％に設定する。この第２閾値は、トナー強制消費において、トナー消費量が出来るだけ多くなるように設定された閾値である。

トナー強制消費閾値設定部９５は、第２印字率算出部９４で算出された第２平均印字率Ａが３％以上であれば、トナー強制消費処理におけるトナー消費量を増やす必要がない、言い換えると、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを高くする必要がないため、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを１％（第１閾値）に設定する。一方、トナー強制消費閾値設定部９５は、第２印字率算出部９４で算出された第２平均印字率Ａが３％未満の場合には、トナー強制消費処理におけるトナー消費量を増やす必要がある。言い換えると、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを高くする必要がある。そのため、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを３％（第２閾値）に設定する。

上述のように、第２印字率算出部９４で算出された第２平均印字率Ａが平均印字率判定値以上の場合には、現像装置３４においてトナーが十分に消費されている。そのため、トナー強制消費閾値設定部９５は、トナー強制消費において必要以上にトナー消費されないように、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを１％（第１閾値）に設定する。一方、第２印字率算出部９４で算出された第２平均印字率Ａが平均印字率判定値未満の場合には、現像装置３４においてトナーが十分に消費されていない。この場合、現像装置３４内のトナーは帯電量が高くなっているため、交換後のトナーカートリッジ３７から帯電量の低いトナーが現像装置３４に供給されると、帯電量の差が大きくなることから、地肌かぶり等の画像不良が発生しやすくなる。そこで、トナー強制消費閾値設定部９５は、第２平均印字率Ａが平均印字率判定値未満の場合には、トナーカートリッジ３７が交換される前に、現像装置３４においてトナーが十分に消費されるようにするため、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを３％（第２閾値）に設定する。これにより、交換後のトナーカートリッジ３７から帯電量の低いトナーが現像装置３４に供給されても、帯電量の差が大きくならないため、トナーカートリッジ３７を交換した後の印字において、地肌かぶり等の画像不良が発生しにくくなる。

次に、制御部９０において、トナー強制消費処理を実行する場合の動作を、図３を参照しながら説明する。図３は、制御部９０において、トナー強制消費処理を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、プリンター１の動作中において、繰り返し実行される。

図３に示すステップＳＴ１０１において、制御部９０（第１印字率算出部９２）は、トナー画像の印字に使用されたトナー量をドット数として累積加算する。

ステップＳＴ１０２において、制御部９０（第１印字率算出部９２）は、用紙Ｋの印字枚数を累積加算する。

ステップＳＴ１０３において、制御部９０（第１印字率算出部９２）は、印字が終了したか否かを判定する。このステップＳＴ１０３において、制御部９０（第１印字率算出部９２）により、印字が終了したと判定された場合に、処理はステップＳＴ１０４へ移行する。また、このステップＳＴ１０３において、制御部９０（第１印字率算出部９２）により、印字が終了していない判定された場合に、処理はステップＳＴ１０１へ戻る。

ステップＳＴ１０４（ステップＳＴ１０３：ＹＥＳ）において、制御部９０（第１印字率算出部９２）は、第１平均印字率Ｘを算出する。制御部９０（第１印字率算出部９２）は、トナー画像の印字に使用されたドット数の累積加算値を、用紙Ｋの印字枚数の累積加算値で除算することにより、第１平均印字率Ｘを算出する。これにより、１つの印字ジョブにおいて、画像形成部３０において用紙Ｋに形成されたトナー画像の所定面積当たりにおける平均の面積が第１平均印字率Ｘとして算出される。

ステップＳＴ１０５において、制御部９０（トナー強制消費処理実行部９３）は、記憶部８０（図２参照）に記憶されているトナー強制消費閾値Ｘｔｈを取得する。

ステップＳＴ１０６において、制御部９０（トナー強制消費処理実行部９３）は、第１印字率算出部９２で算出された第１平均印字率Ｘがトナー強制消費閾値Ｘｔｈ未満か否かを判定する。このステップＳＴ１０６において、制御部９０（トナー強制消費処理実行部９３）により、第１平均印字率Ｘがトナー強制消費閾値Ｘｔｈ未満である（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０７へ移行する。また、ステップＳＴ１０６において、制御部９０（トナー強制消費処理実行部９３）により、第１平均印字率Ｘがトナー強制消費閾値Ｘｔｈ以上である（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０８へ移行する。

ステップＳＴ１０７（ステップＳＴ１０６：ＹＥＳ）において、制御部９０（トナー強制消費処理実行部９３）は、先に説明したトナー強制消費処理を実行する。

ステップＳＴ１０８において、制御部９０（第１印字率算出部９２）は、記憶部８０のカウンタ機能によりカウントされたドット数の累積加算値をリセットする。

ステップＳＴ１０９において、制御部９０（第１印字率算出部９２）は、記憶部８０のカウンタ機能によりカウントされた印字枚数の累積加算値をリセットする。

制御部９０は、ステップＳＴ１０９の処理が終了した時点において、本フローチャートの処理を終了する。本フローチャートの処理によれば、１つの印刷ジョブが終了する毎に第１平均印字率Ｘが算出され、その値がトナー強制消費閾値Ｘｔｈ未満であればトナー強制消費の処理が実行される。

次に、制御部９０において、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを設定する場合の動作を、図４を参照しながら説明する。図４は、制御部９０において、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを設定する場合の処理手順を示すフローチャートである。

図４に示すステップＳＴ２０１において、制御部９０（第１印字率算出部９２）は、トナーカートリッジ装着部（不図示）から交換検出信号を受信したか否かを判定する。このステップＳＴ２０１において、制御部９０（第１印字率算出部９２）により、交換検出信号を受信した（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０２へ移行する。また、ステップＳＴ２０１において、制御部９０（第１印字率算出部９２）により、交換検出信号を受信していない（ＮＯ）と判定された場合に、ステップＳＴ２０１の処理が繰り返される。

ステップＳＴ２０２（ステップＳＴ２０１：ＹＥＳ）において、制御部９０（トナー強制消費閾値設定部９５）は、記憶部８０の所定記憶エリアに記憶されているトナー強制消費閾値Ｘｔｈが３％（第２閾値）であるか否かを判定する。このステップＳＴ２０２において、制御部９０（トナー強制消費閾値設定部９５）により、トナー強制消費閾値Ｘｔｈが３％である（ＹＥＳ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ２０３へ移行する。また、ステップＳＴ２０２において、制御部９０（トナー強制消費閾値設定部９５）により、トナー強制消費閾値Ｘｔｈが３％ではない（ＮＯ）と判定された場合には、処理はステップＳＴ２０４へ移行する。

ステップＳＴ２０３（ステップＳＴ２０２：ＹＥＳ）において、制御部９０（トナー強制消費閾値設定部９５）は、記憶部８０の所定記憶エリアに記憶されているトナー強制消費閾値Ｘｔｈを１％（第１閾値）に設定する。制御部９０（トナー強制消費閾値設定部９５）は、トナーカートリッジ３７が交換された場合には、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを、トナー強制消費において、トナーが劣化しない必要最小限のトナー消費量となるように設定された標準の閾値である１％に設定する。

ステップＳＴ２０４において、制御部９０（第２印字率算出部９４）は、トナー画像の印字に使用されたトナー量をドット数として累積加算する。

ステップＳＴ２０５において、制御部９０（第２印字率算出部９４）は、用紙Ｋの印字枚数を累積加算する。

ステップＳＴ２０６において、制御部９０（第２印字率算出部９４）は、トナー量検出センサー２０から出力された検出信号に基づいて、トナーカートリッジ３７のトナー量がトナーローか否かを判定する。このステップＳＴ２０６において、制御部９０（第２印字率算出部９４）により、トナーカートリッジ３７のトナー量がトナーローである（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０７へ移行する。また、ステップＳＴ２０６において、制御部９０（第２印字率算出部９４）により、トナーカートリッジ３７のトナー量がトナーローでない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０４へ戻る。

このように、ステップＳＴ２０６において、トナーカートリッジ３７のトナー量がトナーローである（ＹＥＳ）と判定されるまでの間、用紙Ｋに印字されたトナー画像のドット数及び印字枚数がそれぞれ累積加算される（ステップＳＴ２０４及びＳＴ２０５）。

ステップＳＴ２０７（ステップＳＴ２０６：ＹＥＳ）において、制御部９０（第２印字率算出部９４）は、第２平均印字率Ａを算出する。制御部９０（第２印字率算出部９４）は、トナー画像の印字に使用されたドット数の累積加算値を、用紙Ｋの印字枚数の累積加算値で除算することにより、第２平均印字率Ａを算出する。これにより、トナーカートリッジ３７が交換されてから、トナー量検出センサー２０により検出されたトナー量がトナーローとなるまでの間に、画像形成部３０において用紙Ｋに形成されたトナー画像の所定面積当たりにおける平均の面積が第２平均印字率Ａとして算出される。

ステップＳＴ２０８において、制御部９０（トナー強制消費閾値設定部９５）は、第２印字率算出部９４で算出された第２平均印字率Ａが平均印字率判定値である３％未満か否かを判定する。このステップＳＴ２０８において、制御部９０（トナー強制消費閾値設定部９５）により、第２平均印字率Ａが３％未満である（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０９へ移行する。また、ステップＳＴ２０８において、制御部９０（トナー強制消費閾値設定部９５）により、第２平均印字率Ａが３％以上である（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２１０へ移行する。

ステップＳＴ２０９（ステップＳＴ２０８：ＹＥＳ）において、制御部９０（トナー強制消費閾値設定部９５）は、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを３％（第２閾値）に設定する。なお、第２平均印字率Ａが３％以上であれば、トナー強制消費閾値Ｘｔｈは、既に設定されている１％のままとなる。

ステップＳＴ２１０において、制御部９０（印字制御部９１）は、トナーカートリッジ３７のトナー量がトナーエンプティーの状態となったか否かを判定する。このステップＳＴ２１０において、制御部９０（印字制御部９１）により、トナーエンプティーの状態になった（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２１１へ移行する。また、ステップＳＴ２１０において、制御部９０（印字制御部９１）により、トナーエンプティーの状態ではない（ＮＯ）と判定された場合には、ステップＳＴ２１０の処理が繰り返される。

ステップＳＴ２１１（ステップＳＴ２１０：ＹＥＳ）において、制御部９０（印字制御部９１）は、プリンター１の動作を停止する。

ステップＳＴ２１２において、制御部９０（印字制御部９１）は、トナーカートリッジ３７の交換を促すメッセージを表示部６０に表示させる。制御部９０は、ステップＳＴ２１２の処理が終了した時点において、本フローチャートの処理を終了する。本フローチャートの処理によれば、トナーカートリッジが交換されてからトナーローの状態となるまでの間の第２平均印字率Ａが算出され、その値が平均印字率判定値未満であれば、トナー強制消費閾値Ｘｔｈが３％に設定される。

次に、本実施形態のプリンター１において、所定の平均印字率で連続印字を行い、トナーエンプティーとなった時点でトナーカートリッジを交換した後の地肌かぶりを計測した実験結果について説明する。

図５は、本実施形態のプリンター１において、トナーカートリッジを交換した後の地肌かぶりを計測した場合の実験結果を示すグラフである。図５において、横軸は、トナーカートリッジ３７を交換した後の印字枚数（単位：枚）を示す。また、図５において、縦軸は、印字枚数１００毎の地肌かぶりの大きさを示す。

この実験では、平均印字率として、１％、２％、及び３％の３パターンを設定した。そして、３パターンそれぞれの平均印字率によりトナー画像を印字する動作を、トナーエンプテイーとなるまで連続して実行させた。そして、各々トナーエンプティーとなった後に、トナーカートリッジ３７を交換し、今度は、３％の平均印字率によりトナー画像を印字する動作を、印字枚数８００枚となるまで連続して実行させた。

図５に示すように、本実施形態のプリンター１によれば、３％の平均印字率で連続して印字した場合であれば、トナーカートリッジ３７の交換後において、地肌かぶりの発生が抑制され、１％の平均印字率で連続して印字した場合には、トナーカートリッジ３７の交換後において、地肌かぶりが発生しやすいことが確認された。

上述した本実施形態のプリンター１によれば、例えば、以下のような効果が奏される。
本実施形態のプリンター１において、トナー強制消費閾値設定部９５は、第２印字率算出部９４で算出された第２平均印字率Ａに基づいて、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを設定する。本実施形態のトナー強制消費閾値設定部９５は、第２印字率算出部９４で算出された第２平均印字率Ａが平均印字率判定値以上の場合には、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを第１閾値（１％）に設定し、第２印字率算出部９４で算出された第２平均印字率Ａが平均印字率判定値未満の場合には、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを第１閾値よりも高い第２閾値（３％）に設定する。

これによれば、第２平均印字率Ａが平均印字率判定値未満の場合には、トナーカートリッジ３７が交換される前に、現像装置３４においてトナーが十分に消費されるように、トナー強制消費閾値Ｘｔｈが第２閾値（３％）に設定される。これにより、交換後のトナーカートリッジ３７から帯電量の低いトナーが現像装置３４に供給されても、帯電量の差が大きくならない。そのため、本実施形態のプリンター１では、トナーカートリッジ３７を交換した後の印字において、地肌かぶり等の画像不良が発生しにくくなる。

また、第２平均印字率Ａが平均印字率判定値以上の場合には、トナー強制消費閾値Ｘｔｈが第１閾値（１％）に設定される。そのため、本実施形態のプリンター１では、トナー強制消費において、必要以上にトナー消費されるのを抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。

例えば、本実施形態では、トナー強制消費閾値設定部９５が、トナー強制消費閾値Ｘｔｈとして、第１閾値（１％）又は第２閾値（３％）を設定する例について説明した。これら閾値の数値は、本実施形態の例に限定されることなく、画像形成部３０の性能等に応じて、適宜に変更可能である。また、第２平均印字率Ａに応じて、トナー強制消費閾値Ｘｔｈを、第１閾値（１％）、第２閾値（２％）、第３閾値（３％）というように、更に細かく設定してもよい。

また、本実施形態では、１つの印字ジョブが終了する毎に第１平均印字率Ｘを算出する例について説明した。これに限らず、所定枚数の印字が終了した時点で、その所定枚数分の印字における第１平均印字率Ｘを算出してもよい。このように、トナー強制消費の処理は、１つの印刷ジョブが終了した時点だけでなく、どのようなタイミングで実行されてもよい。

また、本実施形態で説明したプリンター１は、モノクロプリンターである。しかし、本発明は、この形態に限定されることはなく、カラープリンターであってもよい。

また、本実施形態で説明したプリンター１は、感光体ドラム３１に形成されたトナー画像を直接に用紙Ｋに転写する形態（直接転写方式）である。しかし、本発明は、この形態に限定されることはなく、中間転写ベルトを介して用紙にトナー画像を転写する形態（間接転写方式）であってもよい。

また、本発明に係る画像形成装置の実施形態は、上述したプリンター１に限定されない。すなわち、本発明に係る画像形成装置は、コピー機、ファクシミリのほか、コピー機、ファクシミリ及びプリンターの機能を備えた複合機にも適用することができる。

１…プリンター（画像形成装置）、２０…トナー量検出センサー（トナー量検出部）、３０…画像形成部、３１…感光体ドラム（像担持体）、３４…現像装置（現像部）、３７…トナーカートリッジ（トナー収容部）、３８…転写ローラー（転写部）、９０…制御部、９１…印字制御部、９２…第１印字率算出部、９３…トナー強制消費処理実行部、９４…第２印字率算出部、９５…トナー強制消費閾値設定部

Claims (3)

1. 被転写材にトナー画像を形成する画像形成部であって、
   表面に静電潜像が形成される像担持体と、
   トナーを前記像担持体に供給することにより前記静電潜像をトナー画像として現像する現像部と、
   前記像担持体の表面に現像されたトナー画像を被転写材に転写させて被転写材にトナー画像を形成する転写部と、を備える画像形成部と、
   トナーを前記現像部に供給可能であり且つ前記画像形成部に対して交換可能に構成されたトナー収容部と、
   前記トナー収容部に収容されているトナー量を検出するトナー量検出部と、
   前記画像形成部においてトナー画像の形成に使用されたトナー量をドット数として累積加算し、その累積加算値を被転写材の印字枚数の累積加算値で除算することにより第１平均印字率を算出する第１印字率算出部と、
   前記第１印字率算出部で算出された第１平均印字率がトナー強制消費閾値未満の場合には、トナー強制消費処理を実行するトナー強制消費処理実行部と、
   前記トナー収容部が交換されてから、前記トナー量検出部により検出されたトナー量が予め設定されたトナー量未満となるまでの間に、前記画像形成部においてトナー画像の形成に使用されたトナー量をドット数として累積加算し、その累積加算値を被転写材の印字枚数の累積加算値で除算することにより被第２平均印字率を算出する第２印字率算出部と、
   前記第２印字率算出部で算出された第２平均印字率に基づいて、前記トナー強制消費閾値を設定するトナー強制消費閾値設定部と、を備え、
   前記トナー強制消費閾値設定部は、前記第２印字率算出部で算出された第２平均印字率が平均印字率判定値以上の場合には、前記トナー強制消費閾値を第１閾値に設定し、前記第２印字率算出部で算出された第２平均印字率が平均印字率判定値未満の場合には、前記トナー強制消費閾値を前記第１閾値よりも高い第２閾値に設定する、
   画像形成装置。
2. 前記トナーは、磁性１成分トナーである、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成部は、前記現像部に収容されているトナー量が検出不能に構成される、
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。

Images