(57)【要約】【課題】トナーの消費を節約するトナーセーブモードを実行するとともに、トナーセーブモード中の画像品質も維持可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】トナーセーブモードの実行中に印字が実行されると、制御部９０において、画像処理部５１で算出された出力画像の印字率が所定値Ｐ以下であるか否かが判断される。印字率が所定値Ｐ以下である場合は、トナーセーブモード中であってもトナーセーブモードよりも多いトナー消費量で画像出力を行う。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体と、
該像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、
該現像装置に補給するトナーを収容する交換可能なトナー収容容器と、
出力画像の画像情報を入力する画像入力部と、
該画像入力部に入力された画像情報に基づいて画像１枚当たりの印字率を算出する印字率算出手段と、
トナー消費量を通常印字時よりも抑制するトナーセーブモードを選択可能なモード選択手段と、
前記トナーセーブモードの実行中に前記印字率算出手段により算出された出力画像の印字率が所定値以下である場合は、前記トナーセーブモードよりも多いトナー消費量で画像出力を行う制御手段と、
を備えた画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー収容容器内のトナー残量が所定量以下であるニアエンド状態を検知可能なトナー残量検知手段を備え、
前記制御手段は、前記トナーセーブモードの実行中に前記印字率算出手段により算出された出力画像の印字率が所定値以下であり、且つ、前記トナー残量検知手段によりニアエンド状態が所定の出力枚数以上継続して検知されている場合のみ前記トナーセーブモードよりも多いトナー消費量で画像出力を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記トナーセーブモードの実行中に前記ニアエンド状態が所定の出力枚数以上継続して検知されており、且つ、前記トナー収容容器が交換された場合は、前記トナー収容容器から前記現像装置へのトナー補給の間隔を通常印字時よりも延長することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナー残量検知手段は、前記トナー収容容器内のトナー残量が前記ニアエンド状態よりも少ないトナーエンド状態を検知可能であり、前記制御手段は、前記トナーエンド状態が検知された場合は画像出力を禁止することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に現像装置へのトナー補給を行うトナー収容容器を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、現像ユニットの小型化を図るために、トナーコンテナやトナーカートリッジ等の交換可能なトナー収容容器を用いて外部からトナーを供給する画像形成装置が提案されている。そして、トナーの消費量を抑制してトナー収容容器の交換回数を低減するために、印字画像の品質を所定のレベルに維持しつつ通常の印字時よりもトナー消費量の少ないトナーセーブモードを選択可能としているものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、トナーセーブモードを選択した場合に、トナー消費量を低減する前の画像データの画素数に基づいて強制消費手段による強制消費トナー量を決定することにより、トナーセーブモードが選択された場合はトナーセーブモードを選択していない時よりもトナー消費量を抑えつつ、適切な強制トナー消費を行えるようにした画像形成装置が開示されている。
【０００４】
また、上記の方式では、トナー収容容器内に貯留されているトナー残量が空（以下、トナーエンドという）である表示を行うことで、ユーザーにトナー収容容器の交換を促す。しかし、トナーエンドの表示が突然に行われると、交換用のトナー収容容器の準備に時間を要する場合、ユーザーは画像形成装置を使用できないことも生じる。そこで、トナーエンドの表示前にトナーエンド間近の状態（以下、ニアエンドという）を設定して表示し、このニアエンドの表示によって、ユーザーが交換用のトナー収容容器を準備する時間を確保している。
【０００５】
例えば、特許文献２には、画像を所定のサイズに分割し、分割領域の総和濃度、または総和階調数に対して重み付けを行うことにより正確なトナー消費量を算出し、トナー消費量に基づいて算出されたトナーカートリッジ（トナー収容容器）内のトナー残量が予め設定された所定値以下（ニアエンド状態）となったときにトナーセーブモードに移行する画像形成装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１０８６２３号公報
【特許文献２】特開２００６−２５１１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１、２において実行されるトナーセーブモードでは、トナー消費量が少ないためにトナーの累積攪拌時間が長くなり、トナーが過帯電状態となる。過帯電トナーは現像ローラー（トナー担持体）から感光体（像担持体）へ移動し難くいため、この状態で印字率の高い画像を出力すると画像濃度の低下を引き起こすおそれがある。また、トナーが過帯電状態になると、通常のトナーセーブモード設定時に比べて文字や画像の線幅がさらに細くなり再現性が低下するおそれもある。上記のような不具合は、トナーセーブモード中に低印字率の画像を連続して出力した場合や、トナー収容容器のニアエンドを検知していて新たにトナーが補給されない状態で画像出力を継続した場合に発生する。
【０００８】
また、トナーセーブモード中に印字率の高い画像を出力すると、現像容器内の僅かなトナーが一度に消費されるため、トナー収容容器からトナーが大量に供給される。このとき、新たに補給されたトナーの帯電が迅速且つ円滑に行われず、十分に帯電していないトナーが白紙部に付着して地肌カブリを引き起こす可能性もある。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、トナーの消費を節約するトナーセーブモードを実行するとともに、トナーセーブモード中の画像品質も維持可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、該現像装置に補給するトナーを収容する交換可能なトナー収容容器と、出力画像の画像情報を入力する画像入力部と、該画像入力部に入力された画像情報に基づいて画像１枚当たりの印字率を算出する印字率算出手段と、トナー消費量を通常印字時よりも抑制するトナーセーブモードを選択可能なモード選択手段と、前記トナーセーブモードの実行中に前記印字率算出手段により算出された出力画像の印字率が所定値以下である場合は、前記トナーセーブモードよりも多いトナー消費量で画像出力を行う制御手段と、を備えた画像形成装置である。
【００１１】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記トナー収容容器内のトナー残量が所定量以下であるニアエンド状態を検知可能なトナー残量検知手段を備え、前記制御手段は、前記トナーセーブモードの実行中に前記印字率算出手段により算出された出力画像の印字率が所定値以下であり、且つ、前記トナー残量検知手段によりニアエンド状態が所定の出力枚数以上継続して検知されている場合のみ前記トナーセーブモードよりも多いトナー消費量で画像出力を行うことを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、前記トナーセーブモードの実行中に前記ニアエンド状態が所定の出力枚数以上継続して検知されており、且つ、前記トナー収容容器が交換された場合は、前記トナー収容容器から前記現像装置へのトナー補給の間隔を通常印字時よりも延長することを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記トナー残量検知手段は、前記トナー収容容器内のトナー残量が前記ニアエンド状態よりも少ないトナーエンド状態を検知可能であり、前記制御手段は、前記トナーエンド状態が検知された場合は画像出力を禁止することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の構成によれば、トナーセーブモードの実行中に入力された画像の印字率が所定値以下である場合は、トナーセーブモード中であってもトナーセーブモードよりも多いトナー消費量で画像出力される。その結果、低印字率の画像出力時においても現像装置内のトナーの入れ替わりが促進されるため、トナーが過帯電状態になって画像濃度が低下したり、細線が途切れたりする画像不具合を効果的に抑制することができる。また、その後に高印字率の画像を出力して新たなトナーが一度に大量に補給されたとしても、補給されたトナーが迅速且つ円滑に帯電されるため、地肌カブリの発生を抑制することができる。さらに、トナー収容容器が空になるまでの時間が短くなるため、トナー収容容器が交換されるまでの現像装置内のトナーの累積攪拌時間も短くなり、トナー収容容器の交換直後における地肌カブリの発生を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、トナーセーブモードの実行中に入力された画像の印字率が所定値以下であって、所定の印字枚数に亘ってニアエンド状態が継続して検知されている場合に限り、トナーセーブモード中であっても通常の印字時のトナー消費量で画像出力される。その結果、トナー補給量が低下して現像装置内のトナーが過帯電となり易いニアエンド状態が継続した場合に現像装置内のトナーの入れ替わりが促進され、トナーが過帯電状態になり難くなる。また、トナーセーブモードの実行中に入力された画像の印字率が所定値以下であっても、ニアエンド状態が継続して検知されていない場合はトナーセーブモードで印字動作が行われるため、トナーセーブモード実行中のトナーの消費量をより低減することができる。
【００１６】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の画像形成装置において、トナー収容容器の交換前にニアエンド状態が継続して検知されていた場合は、トナー収容容器の交換時にトナー収容容器から現像装置へのトナー補給間隔を延長することにより、現像装置内に新たなトナーが一度に大量に補給されるおそれがなくなり、地肌カブリの発生をより効果的に抑制することができる。
【００１７】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第２又は第３の構成の画像形成装置において、トナー収容容器内のトナー残量がニアエンド状態よりも少ないトナーエンド状態を検知した場合は画像出力を禁止することにより、トナー不足による出力画像の不具合を未然に防止するとともに、ユーザーにトナー収容容器の交換を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の画像形成装置１００の全体構成を示す概略断面図
【図２】本発明の画像形成装置１００に用いられる現像装置３の一構成例を示す側面断面図
【図３】本発明の現像装置３における攪拌部の一構成例を示す平面断面図
【図４】現像ローラー３３及び磁気ローラー３２に印加されるバイアス波形の一例を示す図
【図５】トナーコンテナ６を概略的に示す側面断面図
【図６】本発明の画像形成装置１００の制御経路を示すブロック図
【図７】トナーセーブモードに用いるガンマ補正テーブルの一例を示す図
【図８】本発明の画像形成装置において実行されるトナーセーブモード中の画像出力制御例を示すフローチャート
【図９】本発明の画像形成装置において実行されるトナーセーブモード中の他の画像出力制御例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。図１において、画像形成装置１００（ここでは一例としてモノクロ複合機を示す）本体には、帯電、露光、現像及び転写の各工程によりモノクロ画像を形成する画像出力部５３が配設されている。
【００２０】
次に、画像出力部５３について説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１を帯電させる帯電装置２と、感光体ドラム１に画像情報を露光する露光装置（レーザー走査ユニット等）４と、感光体ドラム１上にトナー像を形成する現像装置３と、感光体ドラム１上に残留したトナーを除去するクリーニング装置５とが配置されている。また、感光体ドラム１の表面の残留電荷を除去する除電装置（図示せず）が感光体ドラム１の回転方向（図１の矢印Ａ方向）に対しクリーニング装置５の下流側に設けられている。感光体ドラム１を矢印Ａ方向に回転させながら、感光体ドラム１に対する画像形成プロセスが実行される。
【００２１】
トナー像が転写される用紙Ｐは、装置下部の給紙カセット１０内に収容されており、給紙ローラー１１及びレジストローラー対１３を介して感光体ドラム１と転写ローラー９との間のニップ部（転写ニップ部）へと搬送される。
【００２２】
画像読取部２０は、複写時に原稿を照明するスキャナーランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤセンサー等（いずれも図示せず）から構成されており、原稿画像を読み取って画像データに変換する。
【００２３】
コピー動作を行う場合、画像読取部２０において原稿の画像データを読み取り画像信号に変換する。一方、画像形成装置１００本体内の画像出力部５３において、帯電装置２により図中のＡ方向に回転する感光体ドラム１が一様に帯電され、画像読取部２０で読み取られた原稿画像データに基づく露光装置４からのレーザービームにより感光体ドラム１上に静電潜像が形成され、現像装置３により静電潜像にトナーが付着されてトナー像が形成される。この現像装置３へのトナーの供給はトナーコンテナ６から行われる。一方、用紙Ｐが給紙カセット１０から給紙ローラー１１、用紙搬送路１２を経由してレジストローラー対１３に搬送される。
【００２４】
そして、用紙Ｐがレジストローラー対１３から所定のタイミングで感光体ドラム１と転写ローラー９との間のニップ部へ搬送され、ニップ部において感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像が用紙Ｐ上に転写される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１の表面に残留したトナーがクリーニング装置５により除去される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着部７へと搬送される。
【００２５】
定着部７に搬送された用紙Ｐは、定着ローラー対１４のニップ部（定着ニップ部）を通過する際に加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定の画像が形成される。画像が形成された用紙Ｐは、搬送ローラー対１５を経て用紙搬送路１２の分岐部に配置された搬送ガイド部材１６によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、反転搬送路１９に送られて両面コピーされた後に）、排出ローラー対１７を介して排出トレイ１８に排出される。
【００２６】
用紙搬送路１２は、具体的には、搬送ローラー対１５の下流側において左右二股に分岐し、一方の経路（図１では右方向に分岐する経路）は排出トレイ１８に連通するように構成されている。そして、他方の経路（図１では左方向に分岐する経路）は反転搬送路１９に連通するように構成されている。
【００２７】
図２は、本発明の画像形成装置に搭載される現像装置３の側面断面図であり、図３は、現像装置３の平面断面図（図２におけるＸＸ′矢視断面図）である。図２及び図３に示すように、現像装置３は、トナーと磁性キャリア（以下、単にキャリアとも言う）とを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤とも言う）が収納される現像容器３０を備えており、現像容器３０は仕切壁３０ａによって第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃに区画されている。第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃにはトナーコンテナ６（図１参照）から供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して攪拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー３１ａ及び第２攪拌スクリュー３１ｂが回転可能に配設されている。
【００２８】
そして、第１攪拌スクリュー３１ａ及び第２攪拌スクリュー３１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図３の矢印Ｂ、Ｃ方向）に搬送され、仕切壁３０ａの両端部に形成された現像剤通過路４０ａ、４０ｂを介して第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃ間を循環する。即ち、第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃ、現像剤通過路４０ａ、４０ｂによって現像容器３０内に現像剤の循環経路が形成されている。
【００２９】
現像容器３０は図２の左斜め上方に延在しており、現像容器３０内において第１攪拌スクリュー３１ａの上方には磁気ローラー３２が配置され、磁気ローラー３２の左斜め上方には現像ローラー３３が対向配置されている。そして、現像ローラー３３は現像容器３０の開口側（図２の左側）において感光体ドラム１に対向しており、磁気ローラー３２及び現像ローラー３３はそれぞれの回転軸を中心として図２の時計回り方向に回転する。
【００３０】
第２攪拌室３０ｃには第２攪拌スクリュー３１ｂと対面してトナー濃度センサー４１が配置されており、トナー補給口３０ｄにはトナーコンテナ６の供給口６１ａ（図５参照）が連結されている。図３に示すように、トナー補給口３０ｄは平面的に見て、現像剤搬送方向（矢印Ｃ方向）に対し第２攪拌室３０ｃの上流側端部に配置されている。
【００３１】
トナー濃度センサー４１としては、現像容器３０内における二成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。ここで、トナー濃度とは現像剤中の磁性キャリアに対するトナーの比率（Ｔ／Ｃ）のことであり、本実施形態においては、トナー濃度センサー４１により現像剤の透磁率を検出し、その検出結果に相当する電圧値を後述する制御部９０（図６参照）に出力するよう構成されており、制御部９０においてトナー濃度センサー４１の出力値からトナー濃度が決定されるようになっている。制御部９０は、決定されたトナー濃度に応じてトナー補給モーター２７（図５参照）に制御信号を送信し、トナー補給口３０ｄから現像容器３０内に所定量のトナーを補給する。
【００３２】
センサー出力値はトナー濃度に応じて変化し、トナー濃度が高くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が高くなり、磁気を通さないトナーの割合が増加するため出力値が低くなる。一方、トナー濃度が低くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が低くなり、磁気を通す磁性キャリアの割合が増加するため出力値が高くなる。
【００３３】
磁気ローラー３２は、非磁性の回転スリーブ３２ａと、回転スリーブに内包される複数の磁極（ここでは５極）を有する固定マグネット体３２ｂで構成されている。本実施形態では、固定マグネット体３２ｂの磁極は、主極４５、規制極（穂切り用磁極）４６、搬送極４７、剥離極４８、及び汲上極４９の５極構成である。
【００３４】
現像ローラー３３は、円筒状の現像スリーブ３３ａと、現像スリーブ３３ａ内に固定された現像ローラー側磁極３３ｂで構成されており、磁気ローラー３２と現像ローラー３３とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。現像ローラー側磁極３３ｂは、固定マグネット体３２ｂの対向する磁極（主極）４５と異極性である。
【００３５】
また、現像容器３０には穂切りブレード３５が磁気ローラー３２の長手方向（図２の紙面と垂直な方向）に沿って取り付けられており、穂切りブレード３５は、磁気ローラー３２の回転方向（図２の時計回り方向）において、現像ローラー３３と磁気ローラー３２との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード３５の先端部と磁気ローラー３２表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００３６】
現像ローラー３３には、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）が印加され、磁気ローラー３２には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）が印加されている。これらの直流電圧及び交流電圧は、現像バイアス電源からバイアス制御回路（いずれも図示せず）を経由して現像ローラー３３及び磁気ローラー３２に印加される。制御部９０（図６参照）は、バイアス制御回路に制御信号を送信して現像バイアス電源から印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）及びＶｍａｇ（ＤＣ）、Ｖｍａｇ（ＡＣ）を制御する。
【００３７】
前述のように、第１攪拌スクリュー３１ａ及び第２攪拌スクリュー３１ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器３０内を循環してトナーを帯電させ、第１攪拌スクリュー３１ａによって現像剤が磁気ローラー３２に搬送され、磁気ローラー３２上に磁気ブラシ（図示せず）を形成する。磁気ローラー３２上の磁気ブラシは穂切りブレード３５によって層厚規制された後、磁気ローラー３２と現像ローラー３３との対向部分に搬送される。そして、磁気ローラー３２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラー３３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラー３３上にトナー薄層を形成する。
【００３８】
現像装置３内の第１及び第２攪拌スクリュー３１ａ、３１ｂは、ギヤ列を介して現像剤攪拌モーター（図示せず）に連結されており、制御部９０からの制御信号に基づいて第１及び第２攪拌スクリュー３１ａ、３１ｂを駆動させる。なお、ギヤ列を介して現像剤攪拌モーターを磁気ローラー３２及び現像ローラー３３にも連結しておくことで、磁気ローラー３２及び現像ローラー３３の駆動源と兼用することもできる。
【００３９】
現像ローラー３３上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー３２と現像ローラー３３との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラー３３上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。
【００４０】
図４は、現像ローラー３３及び磁気ローラー３２に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図４（ａ）に示すように、現像ローラー３３には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ１である矩形波のＶｓｌｖ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｓｌｖ（実線）が印加される。また、磁気ローラー３２には、Ｖｍａｇ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ２であり、且つＶｓｌｖ（ＡＣ）と位相の異なる矩形波のＶｍａｇ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｍａｇ（破線）が印加される。
【００４１】
従って、磁気ローラー３２及び現像ローラー３３間に印加される電圧は、図４（ｂ）に示すようなＶｐｐ（ｍａｘ）とＶｐｐ（ｍｉｎ）を有する合成波形Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖとなる。なお、Ｖｍａｇ（ＡＣ）はＶｓｌｖ（ＡＣ）よりもＤｕｔｙ比が大きくなるように設定される。実際には図４で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。
【００４２】
磁気ブラシによって現像ローラー３３上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー３３の回転によって感光体ドラム１と現像ローラー３３との対向部分に搬送される。現像ローラー３３にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、感光体ドラム１との電位差によって現像ローラー３３から感光体ドラム１へトナーが飛翔し、感光体ドラム１上の静電潜像が現像される。
【００４３】
現像に用いられずに残ったトナーは、現像ローラー３３の回転によって再度現像ローラー３３と磁気ローラー３２との対向部分に搬送され、磁気ローラー３２上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは固定マグネット体３２ｂの同極部分（剥離極４８、汲上極４９）で磁気ローラー３２から引き剥がされた後、第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃ間を循環する二成分現像剤中に戻される。そして、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として磁気ローラー３２上に磁気ブラシを形成し、穂切りブレード３５へ搬送される。
【００４４】
図５は、トナーコンテナ６を概略的に示す側面断面図である。トナーコンテナ６は、未使用のトナーを貯留するコンテナ容器６１、搬送スクリュー６２、攪拌パドル６３、トナー補給モーター２７、攪拌モーター２８を備える。
【００４５】
コンテナ容器６１の底部の長手方向（図５の紙面と垂直な方向）の一端部には、現像容器３０のトナー補給口３０ｄ（図２参照）に連結される供給口６１ａが形成されている。攪拌パドル６３は、その軸部から径方向の片側に延び、且つ容器の長手方向に展開されるフィルム状の攪拌羽根６３ａを有する。攪拌羽根６３ａの回転によって、コンテナ容器６１内のトナーが攪拌され、攪拌されたトナーが搬送スクリュー６２側に移送される。
【００４６】
搬送スクリュー６２は、その軸部の周りに長手方向に一定の位相（ピッチ）で螺旋状に形成される螺旋羽６２ａを有し、コンテナ容器６１内の底部に供給口６１ａに対向して配置されている。搬送スクリュー６２が回転すると、攪拌パドル６３によって攪拌されたトナーが螺旋羽６２ａの位相の進行により供給口６１ａに向かって搬送され、供給口６１ａを介して現像容器３０に補給される。
【００４７】
トナー補給モーター２７、攪拌モーター２８は、それぞれ搬送スクリュー６２、攪拌パドル６３を回転させるＤＣモーターからなり、例えば、ブリッジ回路にパルス電圧を印加してパルス電圧のオンとオフを繰り返すことによって回転駆動させられる。攪拌パドル６３の攪拌羽根６３ａは、その軸部から半径方向に搬送スクリュー６２の外縁まで延び、螺旋羽６２ａに接触可能である。
【００４８】
コンテナ容器６１内にトナーが十分に貯留されている場合には、攪拌パドル６３はトナーを攪拌して搬送スクリュー６２に供給する。そして、トナー補給モーター２７が定速で回転駆動すると、搬送スクリュー６２はその回転速度に応じた一定量のトナーを供給口６１ａから現像容器３０内に補給する。これにより、現像容器３０内の現像剤のトナー濃度は一定に保持される。また、トナーが補給されたにも係わらず、トナー濃度センサー４１により検知された現像容器３０内の現像剤中のトナー濃度が上昇しない場合は、制御部９０はトナーコンテナ６内のトナーが空であると判断してユーザーインターフェース部５４（図６参照）にトナーコンテナ６内のトナー残量が空（以下、トナーエンドという）である表示を行い、ユーザーにトナーコンテナ６の交換を促す。
【００４９】
トナーコンテナ６のトナー補給速度は、トナーコンテナ６内のトナー残量が十分であるときは一定しているが、トナーコンテナ６内のトナー残量が少なくなると補給速度が低下する。そこで、トナーコンテナ６からの単位時間当たりのトナー補給量（トナー補給速度）が所定量に低下するとニアエンドを表示し、トナー補給量がさらに低下するとトナーエンドを表示する。ニアエンドの検知は、トナーエンドと同様にトナー濃度センサー４１により検知される現像容器３０内の現像剤中のトナー濃度に基づいて行っても良いし、後述するように、印字される画像の画像信号から算出される印字率を用いて予測することもできる。
【００５０】
次に、本発明の画像形成装置の制御経路について説明する。図６は、本発明の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。画像形成装置１００は、画像入力部５０と、画像処理部５１と、画像出力部５３と、ユーザーインターフェース部５４と、トナー残量検出部５６と、制御部９０とを備えている。
【００５１】
画像入力部５０は、出力画像についての画像データを取得するものであり、例えば画像形成装置１００が図１に示したようなデジタル複合機の場合、原稿に描かれた画像を光学的に読み取る画像読取部２０であり、画像形成装置１００がプリンターである場合、パーソナルコンピューター等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部５０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、画像処理部５１に送出される。なお、本実施形態に記載される画像入力方法は、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００５２】
画像処理部５１は、画像属性判別部５１１と、出力画像作成部５１２とを備えている。画像属性判別部５１１は、画像入力部５０から送信された画像信号について、画素毎に例えば「文字属性」や「イメージ属性」等の属性判別を行う。出力画像作成部５１２は、画像属性判別部５１１において属性判別されたそれぞれの画像属性に応じたフィルター処理、色補正処理、中間調補正処理等を行う。また、画像処理部５１は、画像入力部５０から入力された画像信号に基づいて画像１枚毎の印字率を算出する。
【００５３】
ユーザーインターフェース部５４は、画像形成装置１００の状態を示すとともに、画像形成装置１００の各種の設定を行い、画像形成等の各種機能を実行させる。具体的には、画像形成状況や印字部数、「ニアエンド」や「トナーエンド」等のトナー残量情報を表示し、タッチパネルとして、両面印字や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定の入力等が可能となっている。また、ユーザーインターフェース部５４は、通常印字モードとトナーセーブモードとを選択できるモード選択キーを備えている。
【００５４】
トナー残量検出部５６は、トナー濃度センサー４１等から構成されており、トナーコンテナ６内のトナー残量が所定の閾値を超えているか否かを検出する。具体的には、トナー補給後にトナー濃度センサー４１の出力値が低下しないか、或いはユーザーが設定した所定の第１の閾値に到達した場合は、トナーコンテナ６が空に近い状態であると判断して、ユーザーインターフェース部５４にニアエンドの表示を行う。具体的には、トナーコンテナ６の交換時期が近付いたこと（ニアエンド）を示すメッセージ（例えば、「まもなくトナー切れです。」等のメッセージ）を表示する。更にトナーの消費が進み、トナー濃度センサー４１の出力値が上昇して所定の第２の閾値に到達したとき、トナーコンテナ６の交換時期が到来したこと（トナーエンド）を示すメッセージ（例えば、「トナー切れです。コンテナを交換してください。」等のメッセージ）を表示する。
【００５５】
制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、画像入力部５０、画像処理部５１、画像出力部５３、ユーザーインターフェース部５４、トナー残量検出部５６等の、画像形成装置１００における各部分、装置に対し制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号が送信される。
【００５６】
また、制御部９０は、トナー消費量は極力抑えつつ印字画像の品質も所定のレベルを保持するトナーセーブモードを実行可能となっている。さらに制御部９０は、画像処理部５１において算出された出力画像の印字率に基づいてトナーセーブモード中の出力動作を制御する。
【００５７】
トナーセーブモードの具体的手法については従来から種々提案されており、本発明においても、そのような従来からの手法を用いてトナーセーブを行うことが可能である。先ず、出力画像作成部５１２での中間調ガンマ特性の補正時に使用するガンマ補正テーブルを変更するトナーセーブ方法について説明する。
【００５８】
図７は、ガンマ補正テーブルの一例を示しており、図７（ａ）が通常の印字時に使用するガンマ補正テーブルである。これに対し、図７（ｂ）が本実施形態でのトナーセーブモード時に使用するガンマ補正テーブルであり、両者を比較すると、トナーセーブモード時には、全体的に補正出力値を抑えることによって、明度や彩度を抑えて印字するようなテーブルとなっている。特に、写真（破線）やグラフィック（一点鎖線）については、文字（実線）に比べて階調の高い高濃度のところの補正出力値をより抑える（具体的には、通常印字時の補正出力値Ｔ０からＴ１に抑える）ことによって、全体的なトナー消費量の削減を図っている。
【００５９】
補正出力値を低下させる方法としては、例えば、感光体ドラム１を露光する露光装置４のレーザービームの１ドット当たりの出力時間を通常よりも短くする方法や、現像ローラー３３に印加するＶｓｌｖ（ＤＣ）、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）を低下させる方法が挙げられる。
【００６０】
次に、ルックアップテーブルを用いたトナーセーブ方法について説明する。カラープリンター、カラー複写機等のカラー画像形成装置では、各色の階調入力値（露光量設定値）とそれに対する出力濃度の目標値とを関連づけて記憶したルックアップテーブル（階調−濃度ルックアップテーブル）を用いて、出力濃度を一定の割合で低下させることによりトナーセーブモードを実行することができる。
【００６１】
例えば、シアン、マゼンタ、イエローの階調入力値がそれぞれ５０％、６０％、４０％である場合、出力濃度をそれぞれ４０％、４８％、３２％に低下させることで、入力値の８０％の濃度で出力される。この方法でカラー画像のトナーセーブを行うと、画像の彩度はやや低下するが、各色の出力濃度の比率は入力値と同じであるため画像の色味は維持される。出力濃度を低下させる方法はガンマ補正テーブルを変更するトナーセーブ方法と同様である。
【００６２】
トナーセーブモードは、ユーザーインターフェース部５４のモード選択キーを操作することで、ユーザーが任意のタイミングで選択できる。また、トナー残量検出部５６において算出されたトナー残量に基づいてトナーセーブモードを選択できるようにしても良い。この場合、制御部９０は、ニアエンドの検知からトナーエンドの検知までの間、上記のトナーセーブモードを自動的に実行するか、或いは、ニアエンドが検知されたときにユーザーインターフェース部５４にトナーセーブモードへの移行を促すメッセージを表示する。
【００６３】
図８は、本発明の画像形成装置において実行されるトナーセーブモード中の画像出力制御例を示すフローチャートである。図１〜図６を参照しながら、図８のステップに沿ってトナーセーブモードの実行手順について説明する。図８に示すように、トナーセーブモードが選択されると（ステップＳ１）、制御部９０は、トナー残量検出部５６にて算出されたトナーコンテナ６内のトナー残量が予め設定した値Ａ未満であるか否かの判定を行う（ステップＳ２）。トナー残量がＡに満たない場合は「ニアエンド」と判定され、ユーザーインターフェース部５４には、「ニアエンド」状態をユーザーに知らせるメッセージが表示される（ステップＳ３）。トナー残量がＡ以上である場合はそのまま次のステップに進む。
【００６４】
そして、トナーセーブモード中に印字が実行されると（ステップＳ４）、制御部９０において、画像処理部５１で算出された出力画像の印字率が所定値Ｐ以下であるか否かが判断される（ステップＳ５）。印字率が所定値Ｐ以下である場合は、トナーセーブモードであっても通常印字時のトナー消費量で画像出力を行う（ステップＳ６）。一方、ステップＳ５において印字率が所定値Ｐを超える場合は、トナーセーブモードのトナー消費量で画像出力を行う（ステップＳ７）。
【００６５】
その後、トナーコンテナ６が交換されたか否かが判断され（ステップＳ８）、ステップＳ２で「ニアエンド」状態が検知されており、トナーコンテナ６が交換された場合は、交換前に所定の印字枚数に亘って「ニアエンド」状態が継続して検知されていたか否かの判定を行う（ステップＳ９）。所定の印字枚数に亘って「ニアエンド」状態が継続して検知されていた場合は、トナーコンテナ６から現像装置３へのトナー補給間隔を通常印字時よりも延長する（ステップＳ１０）。そして、ステップＳ２に戻り、以下、同様の制御を繰り返す（ステップＳ２〜Ｓ１０）。一方、所定の印字枚数に亘って「ニアエンド」状態が継続して検知されていなかった場合は、トナー補給間隔を変更せずにステップＳ２へ戻る。
【００６６】
なお、ステップＳ８においてトナーコンテナ６が交換されなかった場合は、トナーコンテナ６内のトナー残量が予め設定した値Ｂ（＜Ａ）未満であるか否かの判定を行い（ステップＳ１１）、トナー残量がＢに満たない場合は「トナーエンド」状態と判定される。このとき、ユーザーインターフェース部５４には、「トナーエンド」状態をユーザーに知らせるメッセージが表示される（ステップＳ１２）と共に、以後の印字動作が禁止される（ステップＳ１３）。また、ステップＳ１１においてトナー残量がＢ以上である場合はステップＳ２に戻り、「トナーエンド」状態が検知されるまで印字動作の継続が可能となる。
【００６７】
図８に示した処理動作によれば、トナーセーブモードの実行中に入力された出力画像の印字率が所定値Ｐ以下である場合は、トナーセーブモード中であっても通常の印字時のトナー消費量で画像出力される。その結果、低印字率の画像出力時においても現像装置３内のトナーの入れ替わりが促進され、トナーが過帯電状態になり難くなるため、画像濃度が低下したり、細線が途切れたりする画像不具合を効果的に抑制することができる。また、過帯電状態のトナーがキャリア表面に強固に付着しないため、その後に高印字率の画像を出力して新たなトナーが一度に大量に補給されたとしても、補給されたトナーがキャリアと十分に混合されて迅速且つ円滑に帯電される。そのため、トナーの帯電不足による地肌カブリの発生も抑制することができる。
【００６８】
また、トナーセーブモードの実行中に「ニアエンド」状態になると、通常印字時に比べてトナーの帯電量が増加しているため、現像ローラー３３から感光体ドラム１へトナーが飛翔し難くなっている。従って、例えば細線が必要以上に細くなるなど、出力画像の再現性が低下するおそれがある。この点、低印字率の画像を通常の印字時のトナー消費量で画像出力することで、出力画像の再現性が確保される。また、トナーの帯電量が増加している「ニアエンド」状態では、通常の印字時のトナー消費量で画像出力したとしても、トナー消費量の少ない画像出力が可能となる。従って、トナーの浪費を抑えつつトナーセーブモード中の画像品質も維持することができる。
【００６９】
また、通常の印字時のトナー消費量で画像出力することで「トナーエンド」状態に至るまでの時間が短くなるため、低印字率画像を出力した場合に画像濃度の低下や細線の途切れ等の不具合が発生し易いニアエンド状態が必要以上に継続しない。また、トナーコンテナ６が交換されるまでの現像装置３内のトナーの累積攪拌時間も短くなり、トナーコンテナ６の交換直後における地肌カブリの発生も抑制することができる。
【００７０】
さらに、トナーコンテナ６の交換前に「ニアエンド」状態が継続して検知されていた場合は、トナーコンテナ６から現像装置３へのトナー補給間隔を延長することで、現像装置３内に新たなトナーが一度に大量に補給されるおそれがなくなる。従って、新たに補給されたトナーを円滑且つ十分に帯電させることができ、地肌カブリの発生をより効果的に抑制することができる。
【００７１】
なお、図８のステップＳ６では、トナーセーブモードの実行中に入力された出力画像の印字率が所定値Ｐ以下である場合は通常印字時のトナー消費量で画像出力を行うこととしたが、必ずしも通常印字時のトナー消費量である必要はなく、例えば、トナーセーブモードと通常印字時との間のトナー消費量で画像出力を行っても良いし、通常印字時よりも多いトナー消費量で画像出力を行っても良い。つまり、トナーセーブモードよりも多いトナー消費量で画像出力を行うことにより、画像濃度の低下や細線の途切れ等の不具合を抑制することができる。
【００７２】
しかし、通常印字時とトナーセーブモード以外の印字条件を設定すると、制御部９０での制御が複雑なものとなる。従って、ステップＳ６では通常印字時のトナー消費量で画像出力を行うこととすれば、制御部９０での制御が簡素化されるため好ましい。
【００７３】
図９は、本発明の画像形成装置において実行されるトナーセーブモード中の他の画像出力制御例を示すフローチャートである。図９の制御例では、ステップＳ５において印字率が所定値Ｐ以下である場合は、所定の印字枚数に亘って「ニアエンド」状態が継続して検知されているか否かが判断される（ステップＳ６）。「ニアエンド」状態が継続して検知されている場合は、トナーセーブモードであっても通常印字時のトナー消費量で画像出力を行う（ステップＳ７）。また、所定の印字枚数に亘って「ニアエンド」状態が継続して検知されていない場合は、トナーセーブモードのトナー消費量で画像出力を行う（ステップＳ８）。他の手順は図８と同様であるため説明を省略する。
【００７４】
図９に示した処理動作によれば、トナーセーブモードの実行中に入力された画像の印字率が所定値以下であり、且つ、所定の印字枚数に亘って「ニアエンド」状態が継続して検知されている場合は、トナーセーブモード中であっても通常の印字時のトナー消費量で画像出力される。その結果、トナー補給量が低下して現像装置３内のトナーが過帯電となり易い「ニアエンド」状態が継続した場合に現像装置内のトナーの入れ替わりが促進され、トナーが過帯電状態になり難くなる。
【００７５】
また、トナーセーブモードの実行中に入力された画像の印字率が所定値以下であっても、「ニアエンド」状態が継続して検知されていない場合はトナーが過帯電となり難いため、トナーセーブモードのトナー消費量で画像出力が行われる。そのため、出力画像の画像品質は極力低下させずに、図８の制御に比べてトナーセーブモード実行中のトナーの消費量をより低減することができる。
【００７６】
さらに、ステップＳ７において、図８のステップＳ６と同様に、トナーセーブモードと通常印字時との間のトナー消費量で画像出力を行っても良いし、通常印字時よりも多いトナー消費量で画像出力を行っても良い。
【００７７】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００７８】
また、上記実施形態では、ユーザーによってトナーセーブモードが設定された場合の画像出力制御について説明したが、「ニアエンド」の検知から「トナーエンド」の検知までの間、上記のトナーセーブモードを自動的に実行する場合の画像出力制御についても、上記と全く同様に説明できる。
【００７９】
また、本発明は図１に示すモノクロ複合機に限らず、モノクロプリンターや、ロータリー式或いはタンデム式のカラー複写機、カラープリンター、ファクシミリ等、現像装置にトナーを補給するトナーコンテナを備えた種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、現像装置へトナー補給を行うトナーコンテナを備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、画像品質を損なわない範囲でトナーの消費を節約するトナーセーブモードを実行可能な画像形成装置となる。
【符号の説明】
【００８１】
１              感光体ドラム（像担持体）
２              帯電装置
３              現像装置
４              露光装置
５              クリーニング装置
６              トナーコンテナ（トナー収容容器）
７              定着部
３２            磁気ローラー
３３            現像ローラー
４１            トナー濃度センサー
５０            画像入力部
５１            画像処理部（印字率算出手段）
５１１          画像属性判別部
５１２          出力画像作成部
５３            画像出力部
５４            ユーザーインターフェース部（モード選択手段）
５６            トナー残量検出部（トナー残量検知手段）
９０            制御部（制御手段）
１００          画像形成装置
【図１】
2013148691.tif 000003
【図２】
2013148691.tif 000004
【図３】
2013148691.tif 000005
【図４】
2013148691.tif 000006
【図５】
2013148691.tif 000007
【図６】
2013148691.tif 000008
【図７】
2013148691.tif 000009
【図８】
2013148691.tif 000010
【図９】
2013148691.tif 000011