画像形成装置及びトナー消費方法
【課題】画像品質を向上することができる画像形成装置及びトナー消費方法を提供する。
【解決手段】露光設定に応じた露光を行って像担持体上に静電潜像を形成する露光部と、現像設定に応じた現像を行って静電潜像をトナーで現像する現像部に、現像可能な量のトナーがあるか否かを判定する第１残量判定部２１１と、トナーを現像部に補給する補給部に、補給可能な量のトナーがあるか否かを判定する第２残量判定部２０３と、補給部に補給可能な量のトナーがないと判定された場合に、露光設定及び現像設定をトナー消費用の設定に切り替える第１切替部２１３と、現像部に現像可能な量のトナーがないと判定された場合に、露光設定及び現像設定を印刷用の設定に切り替える第２切替部２１５と、を備える。
【解決手段】露光設定に応じた露光を行って像担持体上に静電潜像を形成する露光部と、現像設定に応じた現像を行って静電潜像をトナーで現像する現像部に、現像可能な量のトナーがあるか否かを判定する第１残量判定部２１１と、トナーを現像部に補給する補給部に、補給可能な量のトナーがあるか否かを判定する第２残量判定部２０３と、補給部に補給可能な量のトナーがないと判定された場合に、露光設定及び現像設定をトナー消費用の設定に切り替える第１切替部２１３と、現像部に現像可能な量のトナーがないと判定された場合に、露光設定及び現像設定を印刷用の設定に切り替える第２切替部２１５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及びトナー消費方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、現像部内に貯留されているトナー、例えば非磁性一成分現像方式に用いられるトナーは、現像部内の規制ブレードや供給ローラとの摩擦により帯電している。但し、現像部内に貯留されているトナーの中には、トナー表面の添加剤の剥離・埋没やトナー同士の癒着などが原因で逆帯電しているものもある。
【０００３】
逆帯電トナーは、現像に用いられると、トナーかぶりと呼ばれる画像不良を引き起こしてしまう。また、現像に用いられなかった逆帯電トナーは、現像部内、例えば現像部内の現像ローラ周辺に滞留・蓄積し、現像部内のトナー残量が少なくなったときのトナーかぶり悪化の原因となっている。
【０００４】
このため、トナー消費率から逆帯電トナー量を推測し、トナー消費率に応じたタイミングでパッチ画像を形成することで、現像部内に滞留・蓄積している逆帯電トナーを消費する（現像部外に排出する）技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような従来技術では、逆帯電トナー量は、トナー消費率からの推測値であるため、実際の逆帯電トナー量との間には誤差がある。このため、トナー消費率に応じたタイミングでパッチ画像を形成しても、一部の逆帯電トナーが現像部に滞留・蓄積したままとなってしまう場合があり、その量は時間経過とともに増加してしまい、画像品質の低下を招いてしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、画像品質を向上することができる画像形成装置及びトナー消費方法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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかる画像形成装置は、露光設定に応じた露光を行って像担持体上に静電潜像を形成する露光部と、現像設定に応じた現像を行って前記静電潜像をトナーで現像する現像部に、現像可能な量のトナーがあるか否かを判定する第１残量判定部と、トナーを前記現像部に補給する補給部に、補給可能な量のトナーがあるか否かを判定する第２残量判定部と、前記補給部に補給可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定をトナー消費用の設定に切り替える第１切替部と、前記現像部に現像可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定を印刷用の設定に切り替える第２切替部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の別の態様にかかるトナー消費方法は、露光部が、露光設定に応じた露光を行って像担持体上に静電潜像を形成する露光ステップと、第１残量判定部が、現像設定に応じた現像を行って前記静電潜像をトナーで現像する現像部に現像可能な量のトナーがあるか否かを判定する第１残量判定ステップと、第１切替部が、前記補給部に補給可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定をトナー消費用の設定に切り替える第１切替ステップと、第２残量判定部が、トナーを前記現像部に補給する補給部に補給可能な量のトナーがあるか否かを判定する第２残量判定ステップと、第２切替部が、前記現像部に現像可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定を印刷用の設定に切り替える第２切替ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、画像品質を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態の印刷装置の一例を示す機械的構成図である。
【図２】図２は、本実施形態の作像部及び補給部の一例を示す機械的構成図である。
【図３】図３は、本実施形態の印刷装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、本実施形態の印刷装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図５】図５は、本実施形態の印刷装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本実施形態のモード判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本実施形態の補給部用のトナーエンプティ判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本実施形態のトナー消費用の設定処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本実施形態の現像部用のトナーエンプティ判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本実施形態の印刷用の設定処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明にかかる画像形成装置及びトナー消費方法の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態では、本発明の画像形成装置を電子写真方式のカラー印刷装置、具体的には、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）の４色の画像を形成する印刷装置に適用した場合を例に取り説明するが、これに限定されるものではない。本発明の画像形成装置は、電子写真方式で画像を形成する装置であれば、カラー、モノクロを問わず適用でき、例えば、電子写真方式のファクシミリ装置、複写機、及び複合機（ＭＦＰ：Multifunction Peripheral）などにも適用できる。なお、複合機とは、印刷機能、複写機能、スキャナ機能、及びファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する装置である。
【００１２】
まず、本実施形態の印刷装置の構成について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態の印刷装置１の一例を示す機械的構成図である。図１に示すように、印刷装置１は、作像部１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、及び１０Ｙと、補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙと、露光部３０と、転写ベルト４０と、駆動ローラ４１と、テンションローラ４２と、濃度センサ４３と、給紙トレイ５０と、給紙ローラ５１と、レジストローラ５２と、二次転写ローラ６０と、廃トナーボックス６１と、定着部７０と、排紙ローラ８０と、排紙台８１と、両面ローラ８２とを、備える。
【００１４】
作像部１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、及び１０Ｙ、並びに補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙは、図１に示すように、転写ベルト４０の移動方向（矢印Ｓ方向）の上流側から、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順番で転写ベルト４０に沿って配置されている。このように本実施形態の印刷装置１では、いわゆるタンデム方式を用いているが、これに限定されるものではない。
【００１５】
作像部１０Ｋは、感光体１１Ｋと、帯電器１２Ｋと、現像部１３Ｋと、一次転写ローラ１８Ｋと、クリーナーブレード１９Ｋとを、備える。作像部１０Ｋ及び露光部３０は、感光体１１Ｋ上で作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、及びクリーニング工程）を行うことにより、感光体１１Ｋ上にブラックのトナー画像を形成し、転写ベルト４０に転写する。
【００１６】
なお、作像部１０Ｃ、１０Ｍ、及び１０Ｙは、いずれも作像部１０Ｋと共通の構成要素を備えており、作像部１０Ｃは、作像プロセスを行うことによりシアンのトナー画像を形成し、作像部１０Ｍは、作像プロセスを行うことによりマゼンタのトナー画像を形成し、作像部１０Ｙは、作像プロセスを行うことによりイエローのトナー画像を形成する。このため、以下では、作像部１０Ｋの構成要素についての説明を主に行い、作像部１０Ｃ、１０Ｍ、及び１０Ｙの構成要素については、作像部１０Ｋの構成要素の符号に付したＫに替えてそれぞれＣ、Ｍ、Ｙを付すに留め、その説明を省略する。また本実施形態では、トナーは、非磁性の１成分トナーを用いるものとするが、これに限定されるものではない。
【００１７】
感光体１１Ｋは、像担持体であり、図示せぬ駆動モータにより回転駆動される。
【００１８】
まず、帯電工程では、感光体１１Ｋに当接している帯電器１２Ｋは、回転駆動されている感光体１１Ｋの外周面を暗中にて一様に帯電する。
【００１９】
続いて、露光工程では、露光部３０は、露光設定に応じた露光を行って感光体１１Ｋ上に静電潜像を形成する。具体的には、露光部３０は、感光体１１Ｋの帯電面をブラックに対応したレーザ光ＬＫで露光し、感光体１１Ｋの表面にブラックの色成分画像に対応した静電潜像を形成する。なお、露光部３０は、感光体１１Ｃについては、シアンに対応したレーザ光ＬＣで露光し、感光体１１Ｍについては、マゼンタに対応したレーザ光ＬＭで露光し、感光体１１Ｙについては、イエローに対応したレーザ光ＬＹで露光する。
【００２０】
続いて、現像工程では、現像部１３Ｋは、現像設定に応じた現像を行って感光体１１Ｋ上の静電潜像をブラックトナーで現像する。具体的には、現像部１３Ｋは、現像部１３Ｋ内に貯留しているブラックトナーを用いて感光体１１Ｋ上に形成された静電潜像を現像し、感光体１１Ｋ上にブラックのトナー画像を形成する。
【００２１】
続いて、転写工程では、一次転写ローラ１８Ｋは、感光体１１Ｋ上に形成されたブラックのトナー画像を、感光体１１Ｋと転写ベルト４０とが接する一次転写位置で転写ベルト４０に転写する。これにより、転写ベルト４０上にブラックのトナー画像が形成される。なお、感光体１１Ｋ上には、トナー画像の転写後においても未転写トナーが僅かながら残存する。
【００２２】
続いて、クリーニング工程では、クリーナーブレード１９Ｋは、感光体１１Ｋ上に残存している未転写トナーを払拭する。
【００２３】
転写ベルト４０は、駆動ローラ４１とテンションローラ４２とに巻回されたエンドレスのベルトであり、駆動ローラ４１が回転駆動することにより矢印Ｓ方向に無端移動する。転写ベルト４０には、まず、作像部１０Ｋによりブラックのトナー画像が転写され、続いて、作像部１０Ｃによりシアンのトナー画像、作像部１０Ｍによりマゼンタのトナー画像、作像部１０Ｙによりイエローのトナー画像が順次重畳して転写される。これにより、転写ベルト４０上にフルカラーのトナー画像が形成される。そして転写ベルト４０は、形成されたフルカラーのトナー画像を、駆動ローラ４１と二次転写ローラ６０とが接する二次転写位置に搬送する。
【００２４】
濃度センサ４３は、転写ベルト４０上に形成されたトナー画像の濃度を検知する。具体的には、濃度センサ４３は、転写ベルト４０を所定の光量の光で照射し、トナー画像又は転写ベルト４０からの反射光の光量を読み取ることで、転写ベルト４０上に形成されたトナー画像の濃度を検知する。転写ベルト４０上の表面粗さ状態は、転写ベルト４０上にトナー画像が形成されているか否かで異なり、この結果、転写ベルト４０からの反射光の光量も異なる。このため、上記方法で、現像部１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、及び１３Ｙのうちのチェック対象の現像部がトナーエンプティを起こしているか否かを判定することもできる。
【００２５】
給紙トレイ５０には、複数の記録紙が重ね合わせて収容される。給紙ローラ５１は、給紙トレイ５０の最上部に位置する記録紙に当接されており、回転駆動することにより当接している記録紙を給紙する。レジストローラ５２は、給紙ローラ５１により給紙された記録紙を、転写ベルト４０により搬送されるフルカラーのトナー画像と二次転写位置で重なり合うタイミングで二次転写位置に送り出す。
【００２６】
二次転写ローラ６０は、転写ベルト４０により搬送されたフルカラーのトナー画像を、レジストローラ５２により送り出された記録紙上に二次転写位置で一括転写する。
【００２７】
廃トナーボックス６１は、転写ベルト４０に形成されたパターンや記録紙に転写されずに転写ベルト４０に残ったトナーを回収する。
【００２８】
定着部７０は、フルカラーのトナー画像が転写された記録紙を加熱及び加圧することにより、フルカラーのトナー画像を記録紙に定着する。
【００２９】
排紙ローラ８０は、定着部７０によりフルカラーのトナー画像が定着された記録紙を排紙台８１に排紙する。なお、両面印刷を行う場合、排紙ローラ８０は、当該記録紙が排紙ローラ８０を通過する直前で逆回転することにより、当該記録紙を両面ローラ８２に搬送する。
【００３０】
両面ローラ８２は、排紙ローラ８０から搬送された記録紙を再びレジストローラ５２まで搬送する。レジストローラ５２に搬送された記録紙は、レジストローラ５２から再給紙され、二次転写ローラ６０により前回と逆側の面にトナー画像が転写され、定着部７０により定着され、排紙ローラ８０により排紙台８１に排紙される。
【００３１】
図２は、本実施形態の補給部２０Ｋ及び作像部１０Ｋの一例を示す機械的構成図である。補給部２０Ｋは、現像部１３Ｋに脱着可能なトナーカートリッジであり、補給用のブラックトナーを収容している。補給部２０Ｋは、現像部１３Ｋ内のブラックトナーの残量が一定量未満になると、図示せぬトナー補給モータが駆動されることによって、現像部１３Ｋにブラックトナーを補給する。なお、補給部２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙは、収容しているトナー色は異なるが、いずれも補給部２０Ｋと共通の構成要素を備えており、補給部２０Ｋと同様の動作を行う。
【００３２】
現像部１３Ｋは、図２に示すように、現像ローラ１４Ｋと、供給ローラ１５Ｋと、規制ブレード１６Ｋと、残量センサ１７Ｋとを、備える。現像ローラ１４Ｋは、現像工程では、現像ローラ１４Ｋ表面上のブラックトナーを用いて、感光体１１Ｋ上の静電潜像を可視像化する。供給ローラ１５Ｋは、現像ローラ１４Ｋに回転可能に当接されており、現像部１３Ｋ内に貯留されているブラックトナーを現像ローラ１４Ｋに供給する。規制ブレード１６Ｋは、現像ローラ１４Ｋに当接されることにより、現像ローラ１４Ｋ表面上のブラックトナーの層厚を所定量に制御し、同時に、現像ローラ１４Ｋ表面上のブラックトナーを摩擦荷電する。
【００３３】
残量センサ１７Ｋは、現像部１３Ｋ内に貯留されているブラックトナーの残量を検知するセンサであり、現像部１３Ｋ内に一定量のブラックトナーが貯留されているか否かを検知する。本実施形態では、残量センサ１７Ｋは、光センサであり、一定量のトナーがあればＨｉｇｈを出力し、一定量のトナーがなければＬｏｗを出力するものとするが、これに限定されるものではない。例えば、残量センサ１７Ｋは、圧電振動素子を用いた粉体検知センサなどであってもよい。また例えば、残量センサ１７Ｋは、デジタル値ではなくアナログ電圧値を出力してもよい。
【００３４】
また、現像部１３Ｋ内に貯留されているブラックトナーの残量が一定量未満になると、補給部２０Ｋから現像部１３Ｋにブラックトナーが補給されるため、残量センサ１７Ｋは、補給部２０Ｋのトナーエンプティの検知にも用いられる。例えば、残量センサ１７Ｋが一定時間以上Ｌｏｗを出力していれば、補給部２０Ｋがトナーエンプティであると判断できる。
【００３５】
なお、現像部１３Ｃ、１３Ｍ、及び１３Ｙは、現像に用いるトナー色は異なるが、いずれも現像部１３Ｋと共通の構成要素を備えており、現像部１３Ｋと同様の動作を行う。
【００３６】
また、以下の説明では、作像部１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、及び１０Ｙを各々区別する必要がない場合、単に作像部１０と称する場合があり、感光体１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、及び１１Ｙを各々区別する必要がない場合、単に感光体１１と称する場合があり、現像部１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、及び１３Ｙを各々区別する必要がない場合、単に現像部１３と称する場合があり、現像ローラ１４Ｋ、１４Ｃ、１４Ｍ、及び１４Ｙを各々区別する必要がない場合、単に現像ローラ１４と称する場合があり、補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙを各々区別する必要がない場合、単に補給部２０と称する場合がある。
【００３７】
図３は、本実施形態の印刷装置１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。印刷装置１は、操作パネルＩ／Ｆ１０１と、操作パネル１０３と、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile Random Access Memory）１０５Ｋ、１０５Ｃ、１０５Ｍ、及び１０５Ｙと、外部Ｉ／Ｆ１０７と、画像処理ＩＣ１０９と、Ｉ／Ｏ１１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１３と、ＲＡＭ１１５と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１７とを、備えており、これらの各デバイスは、システムバス１１９を介して互いに接続されている。また印刷装置１は、残量センサ１７Ｋ、１７Ｃ、１７Ｍ、及び１７Ｙ、駆動モータ１２１、並びに濃度センサ４３などの電装品や、高圧出力部１２３なども備えている。
【００３８】
操作パネルＩ／Ｆ１０１は、操作パネル１０３とシステムバス１１９とのインタフェースである。操作パネル１０３は、操作パネルＩ／Ｆ１０１を介してＣＰＵ１１７に対して印刷装置１の各種モードの設定入力を行う。
【００３９】
ＮＶＲＡＭ１０５Ｋ、１０５Ｃ、１０５Ｍ、１０５Ｙは、それぞれ、補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙに搭載されており、搭載されている補給部２０のトナーを用いて印刷した印刷枚数と、搭載されている補給部２０のトナー消費量とを記憶する。
【００４０】
外部Ｉ／Ｆ１０７は、ホストコンピュータなどの外部装置（図示省略）との通信Ｉ／Ｆである。
【００４１】
画像処理ＩＣ１０９は、露光設定が印刷用の設定であれば、コントローラ（図示省略）により生成されたブラック、シアン、マゼンタ、及びイエローの画像データを取得し、露光部３０に送信する。これにより、露光部３０は、感光体１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、及び１１Ｙそれぞれに対して、対応する色の画像データに基づく静電潜像を形成するための露光を行う。また画像処理ＩＣ１０９は、取得したブラック、シアン、マゼンタ、イエローの画像データの画素数をそれぞれカウントする。また画像処理ＩＣ１０９は、露光設定がトナー消費用の設定であれば、消費対象のトナー色の所定の画像パターンを生成して露光部３０に送信する。本実施形態では、画像処理ＩＣ１０９は、所定の画像パターンとしてベタ画像のパターンを生成するものとする。これにより、露光部３０は、消費対象のトナー色に対応する感光体１１に対して、当該消費対象のトナー色のベタ画像のパターンに基づく静電潜像を形成するための露光を行う。つまり、露光部３０は、感光体１１の全面を露光する。このため、露光部３０は、画像処理ＩＣ１０９の露光設定がトナー消費用の設定である場合、印刷用の露光（露光設定が印刷用の設定である場合の露光）よりも感光体１１の露光面積が多くなる露光を行うことになる。
【００４２】
Ｉ／Ｏ１１１は、残量センサ１７Ｋ、１７Ｃ、１７Ｍ、及び１７Ｙ、駆動モータ１２１、並びに濃度センサ４３などの電装品や、高圧出力部１２３などとシステムバス１１９とのインタフェースである。駆動モータ１２１は、作像部１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、及び１０Ｙ、並びに駆動ローラ４１などの駆動源である。
【００４３】
高圧出力部１２３には、現像設定が印刷用の設定であれば、Ｉ／Ｏ１１１から、デューティ比が印刷に適したトナー付着量となる電圧値に設定されたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号がトナー色毎に入力される。なお、トナー付着量は印刷装置の使用環境によって変動し、トナー付着量によって印刷出力の色が変化してしまうため、詳細な説明は省略するが、電圧値は、印刷装置１の使用環境などを考慮した制御で決定される。そして高圧出力部１２３は、入力されたＰＷＭ信号のデューティ比分の電圧値をトナー色に対応する現像ローラ１４に出力し、当該電圧値が示す電圧で現像ローラ１４を印加する。これにより、現像ローラ１４Ｋ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙは、それぞれ、対応する感光体１１上の静電潜像が形成されている部位に、印刷に適した量のトナーを付着させ、静電潜像を現像する。一方、高圧出力部１２３には、現像設定がトナー消費用の設定であれば、Ｉ／Ｏ１１１から、デューティ比が現像用の最大電圧値に設定されたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号が入力される。そして高圧出力部１２３は、入力されたＰＷＭ信号のデューティ比分の電圧値を消費対象のトナー色に対応する現像ローラ１４に出力する。これにより、現像ローラ１４は、対応する感光体１１上の静電潜像が形成されている部位に、現像ローラ１４表面上の対応する箇所のトナーを全て付着させ、静電潜像を現像する。このため、現像部１３は、現像設定がトナー消費用の設定である場合、印刷用の現像（現像設定が印刷用の設定である場合の現像）よりも感光体１１に付着するトナー量が多くなる現像を行うことになる。なお現像設定は、ＣＰＵ１１７がＲＡＭ１１５上で管理している。
【００４４】
ＲＯＭ１１３は、ＣＰＵ１１７により実行される制御プログラムなどを記憶する。ＲＡＭ１１５は、ＣＰＵ１１７の主メモリ及びワークエリアなどに利用され、具体的には、ＮＶＲＡＭ１０５Ｋ、１０５Ｃ、１０５Ｍ、及び１０５Ｙ並びにＲＯＭ１１３に記憶されているデータの展開領域や、残量センサ１７Ｋ、１７Ｃ、１７Ｍ、及び１７Ｙ並びに濃度センサ４３により検知されたデータの一時格納領域などに用いられる。なお、ＲＡＭ１１５は、増設ポート（図示省略）に接続されるオプションＲＡＭによりメモリ容量を拡張することができる。ＣＰＵ１１７は、ＲＯＭ１１３に記憶されている制御プログラムなどに基づいて、システムバス１１９に接続されている各デバイスとのアクセスを総括的に制御するとともに、Ｉ／Ｏ１１１を介して接続されている各電装品や高圧出力部１２３などとの入出力を制御する。またＣＰＵ１１７は、外部Ｉ／Ｆ１０７を介してホストコンピュータなどの外部装置と通信する。
【００４５】
図４は、本実施形態の印刷装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。印刷装置１は、モード判定部２０１と、第２残量判定部２０３と、記憶部２０５と、消費率算出部２０７と、主制御部２０９と、第１残量判定部２１１と、第１切替部２１３と、第２切替部２１５とを、備える。本実施形態では、モード判定部２０１、第１残量判定部２０３、消費率算出部２０７、主制御部２０９、第２残量判定部２１１、第１切替部２１３、及び第２切替部２１５は、ＣＰＵ１１７により実現され、記憶部２０５は、ＮＶＲＡＭ１０５Ｋ、１０５Ｃ、１０５Ｍ、及び１０５Ｙにより実現されるが、これに限定されるものではない。
【００４６】
モード判定部２０１は、露光設定及び現像設定をトナー消費用の設定に切り替えるトナー消費モードであるか否かを判定する。具体的には、モード判定部２０１は、操作パネル１０３により設定入力が行われたモードがトナー消費モードであるか否かを判定する。なお、印刷装置１は、モード判定部２０１を省略してもよい。
【００４７】
第２残量判定部２０３は、補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙそれぞれに、補給可能な量のトナーがあるか否かを判定する。具体的には、第２残量判定部２０３は、残量センサ１７Ｋ、１７Ｃ、１７Ｍ、及び１７Ｙそれぞれの出力値から、対応する補給部２０がトナーエンプティであるか否かを判定する。
【００４８】
記憶部２０５は、補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙそれぞれの印刷枚数及びトナー消費量を記憶する。補給部２０は、対応する現像部１３に脱着可能であるため、記憶部２０５は、補給部２０が対応する現像部１３に取り付けられた以降のトナー消費量及び印刷枚数を記憶する。
【００４９】
消費率算出部２０７は、記憶部２０５に記憶されている補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙそれぞれの印刷枚数及びトナー消費量を用いて、対応する補給部２０のトナー消費率を算出する。例えば、消費率算出部２０７は、Ａ４サイズの記録紙１枚あたりのトナー消費率であれば、数式（１）を用いて算出する。
【００５０】
トナー消費率［％］＝トナー消費量÷（Ａ４サイズの全面ベタ画像のトナー消費量×印刷枚数） …（１）
【００５１】
なお消費率算出部２０７は、記憶部２０５に記憶されている補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙそれぞれのトナー消費量を、当該消費量に画像処理ＩＣ１０９によりカウントされた対応する色の画像データの画素数を加算した値に更新する。更に消費率算出部２０７は、記憶部２０５に記憶されている補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙそれぞれの印刷枚数をインクリメントする。
【００５２】
主制御部２０９は、露光設定及び現像設定を、第１切替部２１３にトナー消費用の設定に切り替えさせるか第２切替部２１５に印刷用の設定に切り替えさせるかを判断する。
【００５３】
例えば、モード判定部２０１によりトナー消費モードであると判定され、第２残量判定部２０３により補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙのいずれかがトナーエンプティであると判定されたとする。この場合、主制御部２０９は、トナーエンプティである旨を第１切替部２１３に通知し、トナーエンプティのトナー色の露光設定及び現像設定をトナー消費用の設定に切り替えさせる。
【００５４】
また例えば、モード判定部２０１によりトナー消費モードであると判定され、第２残量判定部２０３により補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙのいずれもトナーエンプティでないと判定されたとする。この場合、主制御部２０９は、消費率算出部２０７により算出された補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙのトナー消費率が閾値未満であるか否かを判定する。そして主制御部２０９は、補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙのいずれかのトナー消費率が閾値未満であれば、その旨を第１切替部２１３に通知し、トナー消費率が閾値未満のトナー色の露光設定及び現像設定をトナー消費用の設定に切り替えさせる。ここで、閾値は、トナー消費率とトナーかぶり状態との関係を示す実験結果などを基に設定できる。なお、トナー消費率が低いほど逆帯電トナー量が多くなる傾向にある。この実験結果では、トナー消費率が１％未満の場合に、トナーかぶり状態が所定レベル以上（ユーザが画像上に不具合が発生していると認識できるレベル）となる。このため本実施形態では、閾値を１％に設定するものとするが、これに限定されるものではない。
【００５５】
また例えば、主制御部２０９は、第１切替部２１３から所定のトナー色のトナー消費用の設定の完了通知を受け付けると、当該トナー色の露光設定及び現像設定を、第２切替部２１５に印刷用の設定に切り替えさせる。
【００５６】
また例えば、主制御部２０９は、第２残量判定部２０３により２以上の補給部２０がトナーエンプティであると判定された場合、第１切替部２１３に当該２以上の補給部２０のトナー色のうちの１のトナー色の露光設定及び現像設定をトナー消費用の設定に切り替えさせる。そして、主制御部２０９は、第１切替部２１３から当該１のトナー色のトナー消費用の設定の完了通知を受け付けた後、第１切替部２１３に当該２以上の補給部２０のトナー色のうちの他のトナー色の露光設定及び現像設定をトナー消費用の設定に切り替えさせる。
【００５７】
なお主制御部２０９は、トナー消費対象のトナー色の露光設定及び現像設定を第１切替部２１３にトナー消費用の設定に切り替えさせる場合、当該トナー色のトナー消費用の設定の完了通知を受け付けるまで、駆動モータ１２１を常時駆動し、トナー消費対象のトナー色の作像部１０及び駆動ローラ４１を常時駆動させる。但し、主制御部２０９は、給紙ローラ５１による記録紙の給紙は行わせない。つまり、露光設定及び現像設定がトナー消費用の設定である場合、作像部１０によるトナー画像の作像、作像されたトナー画像の転写ベルト４０への転写、及び廃トナーボックス６１による転写ベルト４０上のトナー（トナー画像）の回収が繰り返し行われる。
【００５８】
第１残量判定部２１１は、現像部１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙそれぞれに、現像可能な量のトナーがあるか否かを判定する。具体的には、第１残量判定部２１１は、転写ベルト４０上に形成されたトナー画像の濃度を出力する濃度センサ４３の出力値から、現像部１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、及び１３Ｙのうちのチェック対象の現像部がトナーエンプティを起こしているか否かを判定する。
【００５９】
第１切替部２１３は、主制御部２０９からの指示を受け、指示されたトナー色の露光設定及び現像設定をトナー消費用の設定に切り替える。また第１切替部２１３は、主制御部２０９からトナーエンプティである旨が通知された場合、指示されたトナー色の現像部１３がトナーエンプティであると第１残量判定部２１１により判定されると、当該トナー色のトナー消費用の設定の完了を主制御部２０９に通知する。また第１切替部２１３は、主制御部２０９からトナー消費率が閾値未満である旨が通知された場合、タイマをセットして一定期間を計測し、当該一定期間が経過すると、指示されたトナー色のトナー消費用の設定の完了を主制御部２０９に通知する。一定期間は、例えば、指示されたトナー色に対応する現像ローラ１４が１周するのに要する期間とすることができるが、これに限定されるものではない。
【００６０】
第２切替部２１５は、主制御部２０９からの指示を受け、指示されたトナー色の露光設定及び現像設定を印刷用の設定に切り替える。
【００６１】
次に、本実施形態の印刷装置の動作について説明する。
【００６２】
図５は、本実施形態の印刷装置１の処理の一例を示すフローチャートである。
【００６３】
まず、モード判定部２０１は、モード判定処理を行う（ステップＳ１００）。
【００６４】
図６は、本実施形態のモード判定処理の一例を示すフローチャートである。
【００６５】
まず、モード判定部２０１は、操作パネル１０３により設定入力されたモードを読み込む（ステップＳ２００）。
【００６６】
続いて、モード判定部２０１は、読み込んだモードがトナー消費モードであるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
【００６７】
続いて、モード判定部２０１は、読み込んだモードがトナー消費モードであれば（ステップＳ２０２でＹｅｓ）、トナー消費モードである旨を主制御部２０９に通知する（ステップＳ２０４）。
【００６８】
一方、モード判定部２０１は、読み込んだモードがトナー消費モードでなければ（ステップＳ２０２でＮｏ）、トナー消費モードでない旨を主制御部２０９に通知する（ステップＳ２０６）。
【００６９】
図５に戻り、主制御部２０９は、トナー消費モードであれば（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、第２残量判定部２０３に対して未指定のトナー色を指定し（ステップＳ１０４）、指定したトナー色に対応する補給部２０のトナーエンプティをチェックさせる。なお、主制御部２０９は、トナー消費モードでなければ（ステップＳ１０２でＮｏ）、処理を終了する。
【００７０】
続いて、第２残量判定部２０３は、指定されたトナー色に対応する補給部２０のトナーエンプティ判定処理を行う（ステップＳ１０６）。
【００７１】
図７は、本実施形態の補給部２０用のトナーエンプティ判定処理の一例を示すフローチャートである。
【００７２】
まず、第２残量判定部２０３は、指定されたトナー色に対応する残量センサ１７の出力値を読み込む（ステップＳ３００）。
【００７３】
続いて、第２残量判定部２０３は、読み込んだ出力値が一定時間Ｌｏｗであるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
【００７４】
続いて、第２残量判定部２０３は、読み込んだ出力値が一定時間Ｌｏｗであれば（ステップＳ３０２でＹｅｓ）、指定されたトナー色に対応する補給部２０のトナーエンプティを主制御部２０９に通知する（ステップＳ３０４）。
【００７５】
一方、第２残量判定部２０３は、読み込んだ出力値が一定時間Ｌｏｗでなければ（ステップＳ３０２でＮｏ）、指定されたトナー色に対応する補給部２０のトナーありを主制御部２０９に通知する（ステップＳ３０６）。
【００７６】
図５に戻り、主制御部２０９は、指定したトナー色に対応する補給部２０がトナーエンプティであれば（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、トナーエンプティである旨を第１切替部２１３に通知するとともに、トナーエンプティのトナー色の露光設定及び現像設定のトナー消費用の設定への切り替えを指示する（ステップＳ１１０）。
【００７７】
一方、指定したトナー色に対応する補給部２０がトナーエンプティでなければ（ステップＳ１０８でＮｏ）、消費率算出部２０７は、主制御部２０９が指定したトナー色に対応する補給部２０の印刷枚数及びトナー消費量を記憶部２０５から読み出し、トナー消費率を算出する（ステップＳ１１２）。
【００７８】
続いて、主制御部２０９は、消費率算出部２０７により算出されたトナー消費率が閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。
【００７９】
続いて、主制御部２０９は、消費率算出部２０７により算出されたトナー消費率が閾値未満であれば（ステップＳ１１４でＹｅｓ）、その旨を第１切替部２１３に通知するとともに、トナー消費率が閾値未満のトナー色の露光設定及び現像設定のトナー消費用の設定への切り替えを指示する（ステップＳ１１６）。
【００８０】
一方、消費率算出部２０７により算出されたトナー消費率が閾値以上であれば（ステップＳ１１４でＮｏ）、ステップＳ１２４へ進む。
【００８１】
続いて、第１切替部２１３は、指定されたトナー色の露光設定及び現像設定のトナー消費用の設定処理を行う（ステップＳ１１８）。
【００８２】
図８は、本実施形態のトナー消費用の設定処理の一例を示すフローチャートである。
【００８３】
まず、第１切替部２１３は、画像処理ＩＣ１０９で管理している主制御部２０９により指定されたトナー色の露光設定を、トナー消費用の設定、即ち、指定されたトナー色に対応する感光体１１の全面を露光することを示す「全面」に設定する（ステップＳ４００）。
【００８４】
続いて、第１切替部２１３は、ＲＡＭ１１５上で管理している主制御部２０９により指定されたトナー色の現像設定を、トナー消費用の設定、即ち、ＰＷＭ信号のデューティ比をトナー付着量が最大となる現像用の最大電圧値とすることを示す「強制消費」に設定する（ステップＳ４０２）。
【００８５】
ステップＳ４００及びステップＳ４０２の設定により、指定されたトナー色に対応する現像ローラ１４の表面上のトナーを対応する感光体１１上に全て付着させることが可能となる。
【００８６】
続いて、第１切替部２１３は、主制御部２０９により指定されたトナー色に対応する補給部２０がトナーエンプティである旨の通知がされていれば（ステップＳ４０４でＹｅｓ）。指定されたトナー色を第１残量判定部２１１にも指定し、指定したトナー色に対応する現像部１３のトナーエンプティをチェックさせる。
【００８７】
続いて、第１残量判定部２１１は、指定されたトナー色に対応する現像部１３のトナーエンプティ判定処理を行う（ステップＳ４０６）。
【００８８】
図９は、本実施形態の現像部１３用のトナーエンプティ判定処理の一例を示すフローチャートである。
【００８９】
まず、第１残量判定部２１１は、濃度センサ４３の出力値を読み込む（ステップＳ５００）。
【００９０】
続いて、第１残量判定部２１１は、読み込んだ出力値から、指定されたトナー色のトナー画像が転写ベルト４０上に形成されているか否かを判定する（ステップＳ５０２）。
【００９１】
続いて、第１残量判定部２１１は、指定されたトナー色のトナー画像が転写ベルト４０上に形成されていなければ（ステップＳ５０２でＮｏ）、指定されたトナー色に対応する現像部１３のトナーエンプティを第１切替部２１３に通知する（ステップＳ５０４）。
【００９２】
一方、第１残量判定部２１１は、指定されたトナー色のトナー画像が転写ベルト４０上に形成されていれば（ステップＳ５０２でＹｅｓ）、指定されたトナー色に対応する現像部１３のトナーありを第１切替部２１３に通知する（ステップＳ５０６）。
【００９３】
図８に戻り、第１切替部２１３は、第１残量判定部２１１から、指定したトナー色に対応する現像部１３のトナーエンプティが通知されるまで、現像部１３のトナーエンプティ判定処理を繰り返す（ステップＳ４０８でＮｏ）。そして第１切替部２１３は、第１残量判定部２１１からトナーエンプティが通知されると（ステップＳ４０８でＹｅｓ）、指定されたトナー色のトナー消費用の設定の完了を主制御部２０９に通知する（ステップＳ４１０）。
【００９４】
一方、ステップＳ４０４において、主制御部２０９により指定されたトナー色に対応する補給部２０がトナーエンプティである旨の通知がされていなければ（ステップＳ４０４でＮｏ）、第１切替部２１３は、タイマを設定し（ステップＳ４１２）、一定期間の経過を待機する（ステップＳ４１４でＮｏ）。そして第１切替部２１３は、一定期間が経過すると（ステップＳ４１４でＹｅｓ）、指定されたトナー色のトナー消費用の設定の完了を主制御部２０９に通知する（ステップＳ４１０）。
【００９５】
図５に戻り、続いて、主制御部２０９は、トナー消費用の設定を完了するトナー色の露光設定及び現像設定の印刷用の設定への切り替えを第２切替部２１５に指示する（ステップＳ１２０）。
【００９６】
続いて、第２切替部２１５は、指定されたトナー色の露光設定及び現像設定の印刷用の設定処理を行う（ステップＳ１２２）。
【００９７】
図１０は、本実施形態の印刷用の設定処理の一例を示すフローチャートである。
【００９８】
まず、第２切替部２１５は、画像処理ＩＣ１０９で管理している主制御部２０９により指定されたトナー色の露光設定を、印刷用の設定である「印刷」に設定する（ステップＳ６００）。
【００９９】
続いて、第２切替部２１５は、ＲＡＭ１１５上で管理している主制御部２０９により指定されたトナー色の現像設定を、印刷用の設定である「印刷」に設定する（ステップＳ６０２）。
【０１００】
図５に戻り、続いて、主制御部２０９は、第２残量判定部２０３に対して全てのトナー色を指定していれば（ステップＳ１２４でＹｅｓ）、処理を終了し、未指定のトナー色が残っていれば（ステップＳ１２４でＮｏ）、ステップＳ１０４に戻る。
【０１０１】
以上のように本実施形態では、補給部がトナーエンプティとなった場合に、対応する現像部もトナーエンプティとなるまで現像部内のトナーを強制消費する。このため、本実施形態によれば、現像部内に滞留・蓄積している逆帯電トナーを定期的に強制消費できるので、トナーかぶりなどの画像不良の悪化を防止でき、画像品質を向上することができる。
【０１０２】
また本実施形態では、トナーを強制消費する場合、現像ローラの表面上のトナーを対応する感光体上に全て付着させるように設定しているため、トナーの強制消費に要する時間を短縮することができる。
【０１０３】
また本実施形態では、トナー消費率が低い場合、つまり、逆帯電トナーが発生しやすい低印字率での現像が行われた場合にも一定期間トナーを強制消費するため、トナーかぶりなどの画像不良の発生も抑制することができる。
【０１０４】
また本実施形態では、現像部のトナーエンプティをトナー画像の濃度から判断しているため、現像部内に現像部のトナーエンプティを検知するセンサを設置する必要がなく、小型の画像形成装置にも対応できる。
【０１０５】
また本実施形態では、トナー消費モードの設定の有無により、トナーの強制消費を行うか否かを設定できる。トナーの強制消費は、画像品質を向上できる反面、トナー消費量が多くなるので、印刷可能枚数が減ってしまう。このため本実施形態によれば、品質優先かコスト優先かをユーザが設定することができる。
【０１０６】
また本実施形態では、複数の現像部のトナーの強制消費を同時に行うのではなく順番に行う。廃トナーボックスに大量のトナーを送り込むとトナー詰まりが発生してしまう場合がある。このため本実施形態によれば、トナー詰まりの発生を防止することができる。
【０１０７】
（変形例）
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１ 印刷装置
１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙ 作像部
１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ 感光体
１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ 帯電器
１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ 現像部
１４Ｋ 現像ローラ
１５Ｋ 供給ローラ
１６Ｋ 規制ブレード
１７Ｋ 残量センサ
１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ 一次転写ローラ
１９Ｋ、１９Ｃ、１９Ｍ、１９Ｙ クリーナーブレード
２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙ 補給部
３０ 露光部
４０ 転写ベルト
４１ 駆動ローラ
４２ テンションローラ
４３ 濃度センサ
５０ 給紙トレイ
５１ 給紙ローラ
５２ レジストローラ
６０ 二次転写ローラ
６１ 廃トナーボックス
７０ 定着部
８０ 排紙ローラ
８１ 排紙台
８２ 両面ローラ
１０１ 操作パネルＩ／Ｆ
１０３ 操作パネル
１０５Ｋ、１０５Ｃ、１０５Ｍ、１０５Ｙ ＮＶＲＡＭ
１０７ 外部Ｉ／Ｆ
１０９ 画像処理ＩＣ
１１１ Ｉ／Ｏ
１１３ ＲＯＭ
１１５ ＲＡＭ
１１７ ＣＰＵ
１１９ システムバス
１２１ 駆動モータ
１２３ 高圧出力部
２０１ モード判定部
２０３ 第２残量判定部
２０５ 記憶部
２０７ 消費率算出部
２０９ 主制御部
２１１ 第１残量判定部
２１３ 第１切替部
２１５ 第２切替部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０９】
【特許文献１】特開２０００−１６２８２８号公報
【特許文献２】特開２００２−２８７４９９号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及びトナー消費方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、現像部内に貯留されているトナー、例えば非磁性一成分現像方式に用いられるトナーは、現像部内の規制ブレードや供給ローラとの摩擦により帯電している。但し、現像部内に貯留されているトナーの中には、トナー表面の添加剤の剥離・埋没やトナー同士の癒着などが原因で逆帯電しているものもある。
【０００３】
逆帯電トナーは、現像に用いられると、トナーかぶりと呼ばれる画像不良を引き起こしてしまう。また、現像に用いられなかった逆帯電トナーは、現像部内、例えば現像部内の現像ローラ周辺に滞留・蓄積し、現像部内のトナー残量が少なくなったときのトナーかぶり悪化の原因となっている。
【０００４】
このため、トナー消費率から逆帯電トナー量を推測し、トナー消費率に応じたタイミングでパッチ画像を形成することで、現像部内に滞留・蓄積している逆帯電トナーを消費する（現像部外に排出する）技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような従来技術では、逆帯電トナー量は、トナー消費率からの推測値であるため、実際の逆帯電トナー量との間には誤差がある。このため、トナー消費率に応じたタイミングでパッチ画像を形成しても、一部の逆帯電トナーが現像部に滞留・蓄積したままとなってしまう場合があり、その量は時間経過とともに増加してしまい、画像品質の低下を招いてしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、画像品質を向上することができる画像形成装置及びトナー消費方法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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかる画像形成装置は、露光設定に応じた露光を行って像担持体上に静電潜像を形成する露光部と、現像設定に応じた現像を行って前記静電潜像をトナーで現像する現像部に、現像可能な量のトナーがあるか否かを判定する第１残量判定部と、トナーを前記現像部に補給する補給部に、補給可能な量のトナーがあるか否かを判定する第２残量判定部と、前記補給部に補給可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定をトナー消費用の設定に切り替える第１切替部と、前記現像部に現像可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定を印刷用の設定に切り替える第２切替部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の別の態様にかかるトナー消費方法は、露光部が、露光設定に応じた露光を行って像担持体上に静電潜像を形成する露光ステップと、第１残量判定部が、現像設定に応じた現像を行って前記静電潜像をトナーで現像する現像部に現像可能な量のトナーがあるか否かを判定する第１残量判定ステップと、第１切替部が、前記補給部に補給可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定をトナー消費用の設定に切り替える第１切替ステップと、第２残量判定部が、トナーを前記現像部に補給する補給部に補給可能な量のトナーがあるか否かを判定する第２残量判定ステップと、第２切替部が、前記現像部に現像可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定を印刷用の設定に切り替える第２切替ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、画像品質を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態の印刷装置の一例を示す機械的構成図である。
【図２】図２は、本実施形態の作像部及び補給部の一例を示す機械的構成図である。
【図３】図３は、本実施形態の印刷装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、本実施形態の印刷装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図５】図５は、本実施形態の印刷装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本実施形態のモード判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本実施形態の補給部用のトナーエンプティ判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本実施形態のトナー消費用の設定処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本実施形態の現像部用のトナーエンプティ判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本実施形態の印刷用の設定処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明にかかる画像形成装置及びトナー消費方法の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態では、本発明の画像形成装置を電子写真方式のカラー印刷装置、具体的には、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びイエロー（Ｙ）の４色の画像を形成する印刷装置に適用した場合を例に取り説明するが、これに限定されるものではない。本発明の画像形成装置は、電子写真方式で画像を形成する装置であれば、カラー、モノクロを問わず適用でき、例えば、電子写真方式のファクシミリ装置、複写機、及び複合機（ＭＦＰ：Multifunction Peripheral）などにも適用できる。なお、複合機とは、印刷機能、複写機能、スキャナ機能、及びファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する装置である。
【００１２】
まず、本実施形態の印刷装置の構成について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態の印刷装置１の一例を示す機械的構成図である。図１に示すように、印刷装置１は、作像部１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、及び１０Ｙと、補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙと、露光部３０と、転写ベルト４０と、駆動ローラ４１と、テンションローラ４２と、濃度センサ４３と、給紙トレイ５０と、給紙ローラ５１と、レジストローラ５２と、二次転写ローラ６０と、廃トナーボックス６１と、定着部７０と、排紙ローラ８０と、排紙台８１と、両面ローラ８２とを、備える。
【００１４】
作像部１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、及び１０Ｙ、並びに補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙは、図１に示すように、転写ベルト４０の移動方向（矢印Ｓ方向）の上流側から、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順番で転写ベルト４０に沿って配置されている。このように本実施形態の印刷装置１では、いわゆるタンデム方式を用いているが、これに限定されるものではない。
【００１５】
作像部１０Ｋは、感光体１１Ｋと、帯電器１２Ｋと、現像部１３Ｋと、一次転写ローラ１８Ｋと、クリーナーブレード１９Ｋとを、備える。作像部１０Ｋ及び露光部３０は、感光体１１Ｋ上で作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、及びクリーニング工程）を行うことにより、感光体１１Ｋ上にブラックのトナー画像を形成し、転写ベルト４０に転写する。
【００１６】
なお、作像部１０Ｃ、１０Ｍ、及び１０Ｙは、いずれも作像部１０Ｋと共通の構成要素を備えており、作像部１０Ｃは、作像プロセスを行うことによりシアンのトナー画像を形成し、作像部１０Ｍは、作像プロセスを行うことによりマゼンタのトナー画像を形成し、作像部１０Ｙは、作像プロセスを行うことによりイエローのトナー画像を形成する。このため、以下では、作像部１０Ｋの構成要素についての説明を主に行い、作像部１０Ｃ、１０Ｍ、及び１０Ｙの構成要素については、作像部１０Ｋの構成要素の符号に付したＫに替えてそれぞれＣ、Ｍ、Ｙを付すに留め、その説明を省略する。また本実施形態では、トナーは、非磁性の１成分トナーを用いるものとするが、これに限定されるものではない。
【００１７】
感光体１１Ｋは、像担持体であり、図示せぬ駆動モータにより回転駆動される。
【００１８】
まず、帯電工程では、感光体１１Ｋに当接している帯電器１２Ｋは、回転駆動されている感光体１１Ｋの外周面を暗中にて一様に帯電する。
【００１９】
続いて、露光工程では、露光部３０は、露光設定に応じた露光を行って感光体１１Ｋ上に静電潜像を形成する。具体的には、露光部３０は、感光体１１Ｋの帯電面をブラックに対応したレーザ光ＬＫで露光し、感光体１１Ｋの表面にブラックの色成分画像に対応した静電潜像を形成する。なお、露光部３０は、感光体１１Ｃについては、シアンに対応したレーザ光ＬＣで露光し、感光体１１Ｍについては、マゼンタに対応したレーザ光ＬＭで露光し、感光体１１Ｙについては、イエローに対応したレーザ光ＬＹで露光する。
【００２０】
続いて、現像工程では、現像部１３Ｋは、現像設定に応じた現像を行って感光体１１Ｋ上の静電潜像をブラックトナーで現像する。具体的には、現像部１３Ｋは、現像部１３Ｋ内に貯留しているブラックトナーを用いて感光体１１Ｋ上に形成された静電潜像を現像し、感光体１１Ｋ上にブラックのトナー画像を形成する。
【００２１】
続いて、転写工程では、一次転写ローラ１８Ｋは、感光体１１Ｋ上に形成されたブラックのトナー画像を、感光体１１Ｋと転写ベルト４０とが接する一次転写位置で転写ベルト４０に転写する。これにより、転写ベルト４０上にブラックのトナー画像が形成される。なお、感光体１１Ｋ上には、トナー画像の転写後においても未転写トナーが僅かながら残存する。
【００２２】
続いて、クリーニング工程では、クリーナーブレード１９Ｋは、感光体１１Ｋ上に残存している未転写トナーを払拭する。
【００２３】
転写ベルト４０は、駆動ローラ４１とテンションローラ４２とに巻回されたエンドレスのベルトであり、駆動ローラ４１が回転駆動することにより矢印Ｓ方向に無端移動する。転写ベルト４０には、まず、作像部１０Ｋによりブラックのトナー画像が転写され、続いて、作像部１０Ｃによりシアンのトナー画像、作像部１０Ｍによりマゼンタのトナー画像、作像部１０Ｙによりイエローのトナー画像が順次重畳して転写される。これにより、転写ベルト４０上にフルカラーのトナー画像が形成される。そして転写ベルト４０は、形成されたフルカラーのトナー画像を、駆動ローラ４１と二次転写ローラ６０とが接する二次転写位置に搬送する。
【００２４】
濃度センサ４３は、転写ベルト４０上に形成されたトナー画像の濃度を検知する。具体的には、濃度センサ４３は、転写ベルト４０を所定の光量の光で照射し、トナー画像又は転写ベルト４０からの反射光の光量を読み取ることで、転写ベルト４０上に形成されたトナー画像の濃度を検知する。転写ベルト４０上の表面粗さ状態は、転写ベルト４０上にトナー画像が形成されているか否かで異なり、この結果、転写ベルト４０からの反射光の光量も異なる。このため、上記方法で、現像部１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、及び１３Ｙのうちのチェック対象の現像部がトナーエンプティを起こしているか否かを判定することもできる。
【００２５】
給紙トレイ５０には、複数の記録紙が重ね合わせて収容される。給紙ローラ５１は、給紙トレイ５０の最上部に位置する記録紙に当接されており、回転駆動することにより当接している記録紙を給紙する。レジストローラ５２は、給紙ローラ５１により給紙された記録紙を、転写ベルト４０により搬送されるフルカラーのトナー画像と二次転写位置で重なり合うタイミングで二次転写位置に送り出す。
【００２６】
二次転写ローラ６０は、転写ベルト４０により搬送されたフルカラーのトナー画像を、レジストローラ５２により送り出された記録紙上に二次転写位置で一括転写する。
【００２７】
廃トナーボックス６１は、転写ベルト４０に形成されたパターンや記録紙に転写されずに転写ベルト４０に残ったトナーを回収する。
【００２８】
定着部７０は、フルカラーのトナー画像が転写された記録紙を加熱及び加圧することにより、フルカラーのトナー画像を記録紙に定着する。
【００２９】
排紙ローラ８０は、定着部７０によりフルカラーのトナー画像が定着された記録紙を排紙台８１に排紙する。なお、両面印刷を行う場合、排紙ローラ８０は、当該記録紙が排紙ローラ８０を通過する直前で逆回転することにより、当該記録紙を両面ローラ８２に搬送する。
【００３０】
両面ローラ８２は、排紙ローラ８０から搬送された記録紙を再びレジストローラ５２まで搬送する。レジストローラ５２に搬送された記録紙は、レジストローラ５２から再給紙され、二次転写ローラ６０により前回と逆側の面にトナー画像が転写され、定着部７０により定着され、排紙ローラ８０により排紙台８１に排紙される。
【００３１】
図２は、本実施形態の補給部２０Ｋ及び作像部１０Ｋの一例を示す機械的構成図である。補給部２０Ｋは、現像部１３Ｋに脱着可能なトナーカートリッジであり、補給用のブラックトナーを収容している。補給部２０Ｋは、現像部１３Ｋ内のブラックトナーの残量が一定量未満になると、図示せぬトナー補給モータが駆動されることによって、現像部１３Ｋにブラックトナーを補給する。なお、補給部２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙは、収容しているトナー色は異なるが、いずれも補給部２０Ｋと共通の構成要素を備えており、補給部２０Ｋと同様の動作を行う。
【００３２】
現像部１３Ｋは、図２に示すように、現像ローラ１４Ｋと、供給ローラ１５Ｋと、規制ブレード１６Ｋと、残量センサ１７Ｋとを、備える。現像ローラ１４Ｋは、現像工程では、現像ローラ１４Ｋ表面上のブラックトナーを用いて、感光体１１Ｋ上の静電潜像を可視像化する。供給ローラ１５Ｋは、現像ローラ１４Ｋに回転可能に当接されており、現像部１３Ｋ内に貯留されているブラックトナーを現像ローラ１４Ｋに供給する。規制ブレード１６Ｋは、現像ローラ１４Ｋに当接されることにより、現像ローラ１４Ｋ表面上のブラックトナーの層厚を所定量に制御し、同時に、現像ローラ１４Ｋ表面上のブラックトナーを摩擦荷電する。
【００３３】
残量センサ１７Ｋは、現像部１３Ｋ内に貯留されているブラックトナーの残量を検知するセンサであり、現像部１３Ｋ内に一定量のブラックトナーが貯留されているか否かを検知する。本実施形態では、残量センサ１７Ｋは、光センサであり、一定量のトナーがあればＨｉｇｈを出力し、一定量のトナーがなければＬｏｗを出力するものとするが、これに限定されるものではない。例えば、残量センサ１７Ｋは、圧電振動素子を用いた粉体検知センサなどであってもよい。また例えば、残量センサ１７Ｋは、デジタル値ではなくアナログ電圧値を出力してもよい。
【００３４】
また、現像部１３Ｋ内に貯留されているブラックトナーの残量が一定量未満になると、補給部２０Ｋから現像部１３Ｋにブラックトナーが補給されるため、残量センサ１７Ｋは、補給部２０Ｋのトナーエンプティの検知にも用いられる。例えば、残量センサ１７Ｋが一定時間以上Ｌｏｗを出力していれば、補給部２０Ｋがトナーエンプティであると判断できる。
【００３５】
なお、現像部１３Ｃ、１３Ｍ、及び１３Ｙは、現像に用いるトナー色は異なるが、いずれも現像部１３Ｋと共通の構成要素を備えており、現像部１３Ｋと同様の動作を行う。
【００３６】
また、以下の説明では、作像部１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、及び１０Ｙを各々区別する必要がない場合、単に作像部１０と称する場合があり、感光体１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、及び１１Ｙを各々区別する必要がない場合、単に感光体１１と称する場合があり、現像部１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、及び１３Ｙを各々区別する必要がない場合、単に現像部１３と称する場合があり、現像ローラ１４Ｋ、１４Ｃ、１４Ｍ、及び１４Ｙを各々区別する必要がない場合、単に現像ローラ１４と称する場合があり、補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙを各々区別する必要がない場合、単に補給部２０と称する場合がある。
【００３７】
図３は、本実施形態の印刷装置１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。印刷装置１は、操作パネルＩ／Ｆ１０１と、操作パネル１０３と、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile Random Access Memory）１０５Ｋ、１０５Ｃ、１０５Ｍ、及び１０５Ｙと、外部Ｉ／Ｆ１０７と、画像処理ＩＣ１０９と、Ｉ／Ｏ１１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１３と、ＲＡＭ１１５と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１７とを、備えており、これらの各デバイスは、システムバス１１９を介して互いに接続されている。また印刷装置１は、残量センサ１７Ｋ、１７Ｃ、１７Ｍ、及び１７Ｙ、駆動モータ１２１、並びに濃度センサ４３などの電装品や、高圧出力部１２３なども備えている。
【００３８】
操作パネルＩ／Ｆ１０１は、操作パネル１０３とシステムバス１１９とのインタフェースである。操作パネル１０３は、操作パネルＩ／Ｆ１０１を介してＣＰＵ１１７に対して印刷装置１の各種モードの設定入力を行う。
【００３９】
ＮＶＲＡＭ１０５Ｋ、１０５Ｃ、１０５Ｍ、１０５Ｙは、それぞれ、補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙに搭載されており、搭載されている補給部２０のトナーを用いて印刷した印刷枚数と、搭載されている補給部２０のトナー消費量とを記憶する。
【００４０】
外部Ｉ／Ｆ１０７は、ホストコンピュータなどの外部装置（図示省略）との通信Ｉ／Ｆである。
【００４１】
画像処理ＩＣ１０９は、露光設定が印刷用の設定であれば、コントローラ（図示省略）により生成されたブラック、シアン、マゼンタ、及びイエローの画像データを取得し、露光部３０に送信する。これにより、露光部３０は、感光体１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、及び１１Ｙそれぞれに対して、対応する色の画像データに基づく静電潜像を形成するための露光を行う。また画像処理ＩＣ１０９は、取得したブラック、シアン、マゼンタ、イエローの画像データの画素数をそれぞれカウントする。また画像処理ＩＣ１０９は、露光設定がトナー消費用の設定であれば、消費対象のトナー色の所定の画像パターンを生成して露光部３０に送信する。本実施形態では、画像処理ＩＣ１０９は、所定の画像パターンとしてベタ画像のパターンを生成するものとする。これにより、露光部３０は、消費対象のトナー色に対応する感光体１１に対して、当該消費対象のトナー色のベタ画像のパターンに基づく静電潜像を形成するための露光を行う。つまり、露光部３０は、感光体１１の全面を露光する。このため、露光部３０は、画像処理ＩＣ１０９の露光設定がトナー消費用の設定である場合、印刷用の露光（露光設定が印刷用の設定である場合の露光）よりも感光体１１の露光面積が多くなる露光を行うことになる。
【００４２】
Ｉ／Ｏ１１１は、残量センサ１７Ｋ、１７Ｃ、１７Ｍ、及び１７Ｙ、駆動モータ１２１、並びに濃度センサ４３などの電装品や、高圧出力部１２３などとシステムバス１１９とのインタフェースである。駆動モータ１２１は、作像部１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、及び１０Ｙ、並びに駆動ローラ４１などの駆動源である。
【００４３】
高圧出力部１２３には、現像設定が印刷用の設定であれば、Ｉ／Ｏ１１１から、デューティ比が印刷に適したトナー付着量となる電圧値に設定されたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号がトナー色毎に入力される。なお、トナー付着量は印刷装置の使用環境によって変動し、トナー付着量によって印刷出力の色が変化してしまうため、詳細な説明は省略するが、電圧値は、印刷装置１の使用環境などを考慮した制御で決定される。そして高圧出力部１２３は、入力されたＰＷＭ信号のデューティ比分の電圧値をトナー色に対応する現像ローラ１４に出力し、当該電圧値が示す電圧で現像ローラ１４を印加する。これにより、現像ローラ１４Ｋ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙは、それぞれ、対応する感光体１１上の静電潜像が形成されている部位に、印刷に適した量のトナーを付着させ、静電潜像を現像する。一方、高圧出力部１２３には、現像設定がトナー消費用の設定であれば、Ｉ／Ｏ１１１から、デューティ比が現像用の最大電圧値に設定されたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号が入力される。そして高圧出力部１２３は、入力されたＰＷＭ信号のデューティ比分の電圧値を消費対象のトナー色に対応する現像ローラ１４に出力する。これにより、現像ローラ１４は、対応する感光体１１上の静電潜像が形成されている部位に、現像ローラ１４表面上の対応する箇所のトナーを全て付着させ、静電潜像を現像する。このため、現像部１３は、現像設定がトナー消費用の設定である場合、印刷用の現像（現像設定が印刷用の設定である場合の現像）よりも感光体１１に付着するトナー量が多くなる現像を行うことになる。なお現像設定は、ＣＰＵ１１７がＲＡＭ１１５上で管理している。
【００４４】
ＲＯＭ１１３は、ＣＰＵ１１７により実行される制御プログラムなどを記憶する。ＲＡＭ１１５は、ＣＰＵ１１７の主メモリ及びワークエリアなどに利用され、具体的には、ＮＶＲＡＭ１０５Ｋ、１０５Ｃ、１０５Ｍ、及び１０５Ｙ並びにＲＯＭ１１３に記憶されているデータの展開領域や、残量センサ１７Ｋ、１７Ｃ、１７Ｍ、及び１７Ｙ並びに濃度センサ４３により検知されたデータの一時格納領域などに用いられる。なお、ＲＡＭ１１５は、増設ポート（図示省略）に接続されるオプションＲＡＭによりメモリ容量を拡張することができる。ＣＰＵ１１７は、ＲＯＭ１１３に記憶されている制御プログラムなどに基づいて、システムバス１１９に接続されている各デバイスとのアクセスを総括的に制御するとともに、Ｉ／Ｏ１１１を介して接続されている各電装品や高圧出力部１２３などとの入出力を制御する。またＣＰＵ１１７は、外部Ｉ／Ｆ１０７を介してホストコンピュータなどの外部装置と通信する。
【００４５】
図４は、本実施形態の印刷装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。印刷装置１は、モード判定部２０１と、第２残量判定部２０３と、記憶部２０５と、消費率算出部２０７と、主制御部２０９と、第１残量判定部２１１と、第１切替部２１３と、第２切替部２１５とを、備える。本実施形態では、モード判定部２０１、第１残量判定部２０３、消費率算出部２０７、主制御部２０９、第２残量判定部２１１、第１切替部２１３、及び第２切替部２１５は、ＣＰＵ１１７により実現され、記憶部２０５は、ＮＶＲＡＭ１０５Ｋ、１０５Ｃ、１０５Ｍ、及び１０５Ｙにより実現されるが、これに限定されるものではない。
【００４６】
モード判定部２０１は、露光設定及び現像設定をトナー消費用の設定に切り替えるトナー消費モードであるか否かを判定する。具体的には、モード判定部２０１は、操作パネル１０３により設定入力が行われたモードがトナー消費モードであるか否かを判定する。なお、印刷装置１は、モード判定部２０１を省略してもよい。
【００４７】
第２残量判定部２０３は、補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙそれぞれに、補給可能な量のトナーがあるか否かを判定する。具体的には、第２残量判定部２０３は、残量センサ１７Ｋ、１７Ｃ、１７Ｍ、及び１７Ｙそれぞれの出力値から、対応する補給部２０がトナーエンプティであるか否かを判定する。
【００４８】
記憶部２０５は、補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙそれぞれの印刷枚数及びトナー消費量を記憶する。補給部２０は、対応する現像部１３に脱着可能であるため、記憶部２０５は、補給部２０が対応する現像部１３に取り付けられた以降のトナー消費量及び印刷枚数を記憶する。
【００４９】
消費率算出部２０７は、記憶部２０５に記憶されている補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙそれぞれの印刷枚数及びトナー消費量を用いて、対応する補給部２０のトナー消費率を算出する。例えば、消費率算出部２０７は、Ａ４サイズの記録紙１枚あたりのトナー消費率であれば、数式（１）を用いて算出する。
【００５０】
トナー消費率［％］＝トナー消費量÷（Ａ４サイズの全面ベタ画像のトナー消費量×印刷枚数） …（１）
【００５１】
なお消費率算出部２０７は、記憶部２０５に記憶されている補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙそれぞれのトナー消費量を、当該消費量に画像処理ＩＣ１０９によりカウントされた対応する色の画像データの画素数を加算した値に更新する。更に消費率算出部２０７は、記憶部２０５に記憶されている補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙそれぞれの印刷枚数をインクリメントする。
【００５２】
主制御部２０９は、露光設定及び現像設定を、第１切替部２１３にトナー消費用の設定に切り替えさせるか第２切替部２１５に印刷用の設定に切り替えさせるかを判断する。
【００５３】
例えば、モード判定部２０１によりトナー消費モードであると判定され、第２残量判定部２０３により補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙのいずれかがトナーエンプティであると判定されたとする。この場合、主制御部２０９は、トナーエンプティである旨を第１切替部２１３に通知し、トナーエンプティのトナー色の露光設定及び現像設定をトナー消費用の設定に切り替えさせる。
【００５４】
また例えば、モード判定部２０１によりトナー消費モードであると判定され、第２残量判定部２０３により補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙのいずれもトナーエンプティでないと判定されたとする。この場合、主制御部２０９は、消費率算出部２０７により算出された補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙのトナー消費率が閾値未満であるか否かを判定する。そして主制御部２０９は、補給部２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、及び２０Ｙのいずれかのトナー消費率が閾値未満であれば、その旨を第１切替部２１３に通知し、トナー消費率が閾値未満のトナー色の露光設定及び現像設定をトナー消費用の設定に切り替えさせる。ここで、閾値は、トナー消費率とトナーかぶり状態との関係を示す実験結果などを基に設定できる。なお、トナー消費率が低いほど逆帯電トナー量が多くなる傾向にある。この実験結果では、トナー消費率が１％未満の場合に、トナーかぶり状態が所定レベル以上（ユーザが画像上に不具合が発生していると認識できるレベル）となる。このため本実施形態では、閾値を１％に設定するものとするが、これに限定されるものではない。
【００５５】
また例えば、主制御部２０９は、第１切替部２１３から所定のトナー色のトナー消費用の設定の完了通知を受け付けると、当該トナー色の露光設定及び現像設定を、第２切替部２１５に印刷用の設定に切り替えさせる。
【００５６】
また例えば、主制御部２０９は、第２残量判定部２０３により２以上の補給部２０がトナーエンプティであると判定された場合、第１切替部２１３に当該２以上の補給部２０のトナー色のうちの１のトナー色の露光設定及び現像設定をトナー消費用の設定に切り替えさせる。そして、主制御部２０９は、第１切替部２１３から当該１のトナー色のトナー消費用の設定の完了通知を受け付けた後、第１切替部２１３に当該２以上の補給部２０のトナー色のうちの他のトナー色の露光設定及び現像設定をトナー消費用の設定に切り替えさせる。
【００５７】
なお主制御部２０９は、トナー消費対象のトナー色の露光設定及び現像設定を第１切替部２１３にトナー消費用の設定に切り替えさせる場合、当該トナー色のトナー消費用の設定の完了通知を受け付けるまで、駆動モータ１２１を常時駆動し、トナー消費対象のトナー色の作像部１０及び駆動ローラ４１を常時駆動させる。但し、主制御部２０９は、給紙ローラ５１による記録紙の給紙は行わせない。つまり、露光設定及び現像設定がトナー消費用の設定である場合、作像部１０によるトナー画像の作像、作像されたトナー画像の転写ベルト４０への転写、及び廃トナーボックス６１による転写ベルト４０上のトナー（トナー画像）の回収が繰り返し行われる。
【００５８】
第１残量判定部２１１は、現像部１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙそれぞれに、現像可能な量のトナーがあるか否かを判定する。具体的には、第１残量判定部２１１は、転写ベルト４０上に形成されたトナー画像の濃度を出力する濃度センサ４３の出力値から、現像部１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、及び１３Ｙのうちのチェック対象の現像部がトナーエンプティを起こしているか否かを判定する。
【００５９】
第１切替部２１３は、主制御部２０９からの指示を受け、指示されたトナー色の露光設定及び現像設定をトナー消費用の設定に切り替える。また第１切替部２１３は、主制御部２０９からトナーエンプティである旨が通知された場合、指示されたトナー色の現像部１３がトナーエンプティであると第１残量判定部２１１により判定されると、当該トナー色のトナー消費用の設定の完了を主制御部２０９に通知する。また第１切替部２１３は、主制御部２０９からトナー消費率が閾値未満である旨が通知された場合、タイマをセットして一定期間を計測し、当該一定期間が経過すると、指示されたトナー色のトナー消費用の設定の完了を主制御部２０９に通知する。一定期間は、例えば、指示されたトナー色に対応する現像ローラ１４が１周するのに要する期間とすることができるが、これに限定されるものではない。
【００６０】
第２切替部２１５は、主制御部２０９からの指示を受け、指示されたトナー色の露光設定及び現像設定を印刷用の設定に切り替える。
【００６１】
次に、本実施形態の印刷装置の動作について説明する。
【００６２】
図５は、本実施形態の印刷装置１の処理の一例を示すフローチャートである。
【００６３】
まず、モード判定部２０１は、モード判定処理を行う（ステップＳ１００）。
【００６４】
図６は、本実施形態のモード判定処理の一例を示すフローチャートである。
【００６５】
まず、モード判定部２０１は、操作パネル１０３により設定入力されたモードを読み込む（ステップＳ２００）。
【００６６】
続いて、モード判定部２０１は、読み込んだモードがトナー消費モードであるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
【００６７】
続いて、モード判定部２０１は、読み込んだモードがトナー消費モードであれば（ステップＳ２０２でＹｅｓ）、トナー消費モードである旨を主制御部２０９に通知する（ステップＳ２０４）。
【００６８】
一方、モード判定部２０１は、読み込んだモードがトナー消費モードでなければ（ステップＳ２０２でＮｏ）、トナー消費モードでない旨を主制御部２０９に通知する（ステップＳ２０６）。
【００６９】
図５に戻り、主制御部２０９は、トナー消費モードであれば（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、第２残量判定部２０３に対して未指定のトナー色を指定し（ステップＳ１０４）、指定したトナー色に対応する補給部２０のトナーエンプティをチェックさせる。なお、主制御部２０９は、トナー消費モードでなければ（ステップＳ１０２でＮｏ）、処理を終了する。
【００７０】
続いて、第２残量判定部２０３は、指定されたトナー色に対応する補給部２０のトナーエンプティ判定処理を行う（ステップＳ１０６）。
【００７１】
図７は、本実施形態の補給部２０用のトナーエンプティ判定処理の一例を示すフローチャートである。
【００７２】
まず、第２残量判定部２０３は、指定されたトナー色に対応する残量センサ１７の出力値を読み込む（ステップＳ３００）。
【００７３】
続いて、第２残量判定部２０３は、読み込んだ出力値が一定時間Ｌｏｗであるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
【００７４】
続いて、第２残量判定部２０３は、読み込んだ出力値が一定時間Ｌｏｗであれば（ステップＳ３０２でＹｅｓ）、指定されたトナー色に対応する補給部２０のトナーエンプティを主制御部２０９に通知する（ステップＳ３０４）。
【００７５】
一方、第２残量判定部２０３は、読み込んだ出力値が一定時間Ｌｏｗでなければ（ステップＳ３０２でＮｏ）、指定されたトナー色に対応する補給部２０のトナーありを主制御部２０９に通知する（ステップＳ３０６）。
【００７６】
図５に戻り、主制御部２０９は、指定したトナー色に対応する補給部２０がトナーエンプティであれば（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、トナーエンプティである旨を第１切替部２１３に通知するとともに、トナーエンプティのトナー色の露光設定及び現像設定のトナー消費用の設定への切り替えを指示する（ステップＳ１１０）。
【００７７】
一方、指定したトナー色に対応する補給部２０がトナーエンプティでなければ（ステップＳ１０８でＮｏ）、消費率算出部２０７は、主制御部２０９が指定したトナー色に対応する補給部２０の印刷枚数及びトナー消費量を記憶部２０５から読み出し、トナー消費率を算出する（ステップＳ１１２）。
【００７８】
続いて、主制御部２０９は、消費率算出部２０７により算出されたトナー消費率が閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。
【００７９】
続いて、主制御部２０９は、消費率算出部２０７により算出されたトナー消費率が閾値未満であれば（ステップＳ１１４でＹｅｓ）、その旨を第１切替部２１３に通知するとともに、トナー消費率が閾値未満のトナー色の露光設定及び現像設定のトナー消費用の設定への切り替えを指示する（ステップＳ１１６）。
【００８０】
一方、消費率算出部２０７により算出されたトナー消費率が閾値以上であれば（ステップＳ１１４でＮｏ）、ステップＳ１２４へ進む。
【００８１】
続いて、第１切替部２１３は、指定されたトナー色の露光設定及び現像設定のトナー消費用の設定処理を行う（ステップＳ１１８）。
【００８２】
図８は、本実施形態のトナー消費用の設定処理の一例を示すフローチャートである。
【００８３】
まず、第１切替部２１３は、画像処理ＩＣ１０９で管理している主制御部２０９により指定されたトナー色の露光設定を、トナー消費用の設定、即ち、指定されたトナー色に対応する感光体１１の全面を露光することを示す「全面」に設定する（ステップＳ４００）。
【００８４】
続いて、第１切替部２１３は、ＲＡＭ１１５上で管理している主制御部２０９により指定されたトナー色の現像設定を、トナー消費用の設定、即ち、ＰＷＭ信号のデューティ比をトナー付着量が最大となる現像用の最大電圧値とすることを示す「強制消費」に設定する（ステップＳ４０２）。
【００８５】
ステップＳ４００及びステップＳ４０２の設定により、指定されたトナー色に対応する現像ローラ１４の表面上のトナーを対応する感光体１１上に全て付着させることが可能となる。
【００８６】
続いて、第１切替部２１３は、主制御部２０９により指定されたトナー色に対応する補給部２０がトナーエンプティである旨の通知がされていれば（ステップＳ４０４でＹｅｓ）。指定されたトナー色を第１残量判定部２１１にも指定し、指定したトナー色に対応する現像部１３のトナーエンプティをチェックさせる。
【００８７】
続いて、第１残量判定部２１１は、指定されたトナー色に対応する現像部１３のトナーエンプティ判定処理を行う（ステップＳ４０６）。
【００８８】
図９は、本実施形態の現像部１３用のトナーエンプティ判定処理の一例を示すフローチャートである。
【００８９】
まず、第１残量判定部２１１は、濃度センサ４３の出力値を読み込む（ステップＳ５００）。
【００９０】
続いて、第１残量判定部２１１は、読み込んだ出力値から、指定されたトナー色のトナー画像が転写ベルト４０上に形成されているか否かを判定する（ステップＳ５０２）。
【００９１】
続いて、第１残量判定部２１１は、指定されたトナー色のトナー画像が転写ベルト４０上に形成されていなければ（ステップＳ５０２でＮｏ）、指定されたトナー色に対応する現像部１３のトナーエンプティを第１切替部２１３に通知する（ステップＳ５０４）。
【００９２】
一方、第１残量判定部２１１は、指定されたトナー色のトナー画像が転写ベルト４０上に形成されていれば（ステップＳ５０２でＹｅｓ）、指定されたトナー色に対応する現像部１３のトナーありを第１切替部２１３に通知する（ステップＳ５０６）。
【００９３】
図８に戻り、第１切替部２１３は、第１残量判定部２１１から、指定したトナー色に対応する現像部１３のトナーエンプティが通知されるまで、現像部１３のトナーエンプティ判定処理を繰り返す（ステップＳ４０８でＮｏ）。そして第１切替部２１３は、第１残量判定部２１１からトナーエンプティが通知されると（ステップＳ４０８でＹｅｓ）、指定されたトナー色のトナー消費用の設定の完了を主制御部２０９に通知する（ステップＳ４１０）。
【００９４】
一方、ステップＳ４０４において、主制御部２０９により指定されたトナー色に対応する補給部２０がトナーエンプティである旨の通知がされていなければ（ステップＳ４０４でＮｏ）、第１切替部２１３は、タイマを設定し（ステップＳ４１２）、一定期間の経過を待機する（ステップＳ４１４でＮｏ）。そして第１切替部２１３は、一定期間が経過すると（ステップＳ４１４でＹｅｓ）、指定されたトナー色のトナー消費用の設定の完了を主制御部２０９に通知する（ステップＳ４１０）。
【００９５】
図５に戻り、続いて、主制御部２０９は、トナー消費用の設定を完了するトナー色の露光設定及び現像設定の印刷用の設定への切り替えを第２切替部２１５に指示する（ステップＳ１２０）。
【００９６】
続いて、第２切替部２１５は、指定されたトナー色の露光設定及び現像設定の印刷用の設定処理を行う（ステップＳ１２２）。
【００９７】
図１０は、本実施形態の印刷用の設定処理の一例を示すフローチャートである。
【００９８】
まず、第２切替部２１５は、画像処理ＩＣ１０９で管理している主制御部２０９により指定されたトナー色の露光設定を、印刷用の設定である「印刷」に設定する（ステップＳ６００）。
【００９９】
続いて、第２切替部２１５は、ＲＡＭ１１５上で管理している主制御部２０９により指定されたトナー色の現像設定を、印刷用の設定である「印刷」に設定する（ステップＳ６０２）。
【０１００】
図５に戻り、続いて、主制御部２０９は、第２残量判定部２０３に対して全てのトナー色を指定していれば（ステップＳ１２４でＹｅｓ）、処理を終了し、未指定のトナー色が残っていれば（ステップＳ１２４でＮｏ）、ステップＳ１０４に戻る。
【０１０１】
以上のように本実施形態では、補給部がトナーエンプティとなった場合に、対応する現像部もトナーエンプティとなるまで現像部内のトナーを強制消費する。このため、本実施形態によれば、現像部内に滞留・蓄積している逆帯電トナーを定期的に強制消費できるので、トナーかぶりなどの画像不良の悪化を防止でき、画像品質を向上することができる。
【０１０２】
また本実施形態では、トナーを強制消費する場合、現像ローラの表面上のトナーを対応する感光体上に全て付着させるように設定しているため、トナーの強制消費に要する時間を短縮することができる。
【０１０３】
また本実施形態では、トナー消費率が低い場合、つまり、逆帯電トナーが発生しやすい低印字率での現像が行われた場合にも一定期間トナーを強制消費するため、トナーかぶりなどの画像不良の発生も抑制することができる。
【０１０４】
また本実施形態では、現像部のトナーエンプティをトナー画像の濃度から判断しているため、現像部内に現像部のトナーエンプティを検知するセンサを設置する必要がなく、小型の画像形成装置にも対応できる。
【０１０５】
また本実施形態では、トナー消費モードの設定の有無により、トナーの強制消費を行うか否かを設定できる。トナーの強制消費は、画像品質を向上できる反面、トナー消費量が多くなるので、印刷可能枚数が減ってしまう。このため本実施形態によれば、品質優先かコスト優先かをユーザが設定することができる。
【０１０６】
また本実施形態では、複数の現像部のトナーの強制消費を同時に行うのではなく順番に行う。廃トナーボックスに大量のトナーを送り込むとトナー詰まりが発生してしまう場合がある。このため本実施形態によれば、トナー詰まりの発生を防止することができる。
【０１０７】
（変形例）
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１ 印刷装置
１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙ 作像部
１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ 感光体
１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ 帯電器
１３Ｋ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ 現像部
１４Ｋ 現像ローラ
１５Ｋ 供給ローラ
１６Ｋ 規制ブレード
１７Ｋ 残量センサ
１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ 一次転写ローラ
１９Ｋ、１９Ｃ、１９Ｍ、１９Ｙ クリーナーブレード
２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙ 補給部
３０ 露光部
４０ 転写ベルト
４１ 駆動ローラ
４２ テンションローラ
４３ 濃度センサ
５０ 給紙トレイ
５１ 給紙ローラ
５２ レジストローラ
６０ 二次転写ローラ
６１ 廃トナーボックス
７０ 定着部
８０ 排紙ローラ
８１ 排紙台
８２ 両面ローラ
１０１ 操作パネルＩ／Ｆ
１０３ 操作パネル
１０５Ｋ、１０５Ｃ、１０５Ｍ、１０５Ｙ ＮＶＲＡＭ
１０７ 外部Ｉ／Ｆ
１０９ 画像処理ＩＣ
１１１ Ｉ／Ｏ
１１３ ＲＯＭ
１１５ ＲＡＭ
１１７ ＣＰＵ
１１９ システムバス
１２１ 駆動モータ
１２３ 高圧出力部
２０１ モード判定部
２０３ 第２残量判定部
２０５ 記憶部
２０７ 消費率算出部
２０９ 主制御部
２１１ 第１残量判定部
２１３ 第１切替部
２１５ 第２切替部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０９】
【特許文献１】特開２０００−１６２８２８号公報
【特許文献２】特開２００２−２８７４９９号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光設定に応じた露光を行って像担持体上に静電潜像を形成する露光部と、
現像設定に応じた現像を行って前記静電潜像をトナーで現像する現像部に、現像可能な量のトナーがあるか否かを判定する第１残量判定部と、
トナーを前記現像部に補給する補給部に、補給可能な量のトナーがあるか否かを判定する第２残量判定部と、
前記補給部に補給可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定をトナー消費用の設定に切り替える第１切替部と、
前記現像部に現像可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定を印刷用の設定に切り替える第２切替部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記露光部は、前記露光設定が前記トナー消費用の設定である場合、印刷用の露光よりも前記像担持体の露光面積が多くなる露光を行い、前記露光設定が前記印刷用の設定である場合、前記印刷用の露光を行い、
前記現像部は、前記現像設定が前記トナー消費用の設定である場合、印刷用の現像よりも前記像担持体に付着するトナー量が多くなる現像を行い、前記現像設定が前記印刷用の設定である場合、前記印刷用の現像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】
前記補給部のトナーを用いて印刷した印刷枚数及び前記補給部のトナー消費量を記憶する記憶部と、
前記印刷枚数及び前記トナー消費量を用いてトナー消費率を算出する消費率算出部と、を更に備え、
前記第１切替部は、前記補給部に補給可能な量のトナーがあると判定され、かつ前記トナー消費率が閾値未満の場合、前記露光設定及び前記現像設定を前記トナー消費用の設定に切り替え、
前記第２切替部は、前記露光設定及び前記現像設定が前記トナー消費用の設定に切り替えられてから一定期間経過後に、前記露光設定及び前記現像設定を前記印刷用の設定に切り替え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。
【請求項４】
前記第１残量判定部は、前記静電潜像を現像したトナー画像の濃度から、前記現像部に現像可能な量のトナーがあるか否かを判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記露光設定及び前記現像設定を前記トナー消費用の設定に切り替えるトナー消費モードであるか否かを判定するモード判定部を更に備え、
前記第１切替部は、更に、前記トナー消費モードであると判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定を前記トナー消費用の設定に切り替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体、前記現像部、及び前記補給部は、トナー色毎に用意されており、
前記第１残量判定部は、複数の現像部それぞれに現像可能な量のトナーがあるか否かを判定し、
前記第２残量判定部は、複数の補給部それぞれに補給可能な量のトナーがあるか否かを判定し、
前記第１切替部は、前記複数の補給部のうち２以上の補給部に補給可能な量のトナーがないと判定された場合、当該２以上の補給部のトナー色のうちの１のトナー色の前記露光設定及び前記現像設定をトナー消費用の設定に切り替え、当該１のトナー色の現像部に現像可能な量のトナーがないと判定された後、当該２以上の補給部のトナー色のうちの他のトナー色の前記露光設定及び前記現像設定をトナー消費用の設定に切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
露光部が、露光設定に応じた露光を行って像担持体上に静電潜像を形成する露光ステップと、
第１残量判定部が、現像設定に応じた現像を行って前記静電潜像をトナーで現像する現像部に現像可能な量のトナーがあるか否かを判定する第１残量判定ステップと、
第１切替部が、前記補給部に補給可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定をトナー消費用の設定に切り替える第１切替ステップと、
第２残量判定部が、トナーを前記現像部に補給する補給部に補給可能な量のトナーがあるか否かを判定する第２残量判定ステップと、
第２切替部が、前記現像部に現像可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定を印刷用の設定に切り替える第２切替ステップと、
を含むことを特徴とするトナー消費方法。
【請求項１】
露光設定に応じた露光を行って像担持体上に静電潜像を形成する露光部と、
現像設定に応じた現像を行って前記静電潜像をトナーで現像する現像部に、現像可能な量のトナーがあるか否かを判定する第１残量判定部と、
トナーを前記現像部に補給する補給部に、補給可能な量のトナーがあるか否かを判定する第２残量判定部と、
前記補給部に補給可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定をトナー消費用の設定に切り替える第１切替部と、
前記現像部に現像可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定を印刷用の設定に切り替える第２切替部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記露光部は、前記露光設定が前記トナー消費用の設定である場合、印刷用の露光よりも前記像担持体の露光面積が多くなる露光を行い、前記露光設定が前記印刷用の設定である場合、前記印刷用の露光を行い、
前記現像部は、前記現像設定が前記トナー消費用の設定である場合、印刷用の現像よりも前記像担持体に付着するトナー量が多くなる現像を行い、前記現像設定が前記印刷用の設定である場合、前記印刷用の現像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】
前記補給部のトナーを用いて印刷した印刷枚数及び前記補給部のトナー消費量を記憶する記憶部と、
前記印刷枚数及び前記トナー消費量を用いてトナー消費率を算出する消費率算出部と、を更に備え、
前記第１切替部は、前記補給部に補給可能な量のトナーがあると判定され、かつ前記トナー消費率が閾値未満の場合、前記露光設定及び前記現像設定を前記トナー消費用の設定に切り替え、
前記第２切替部は、前記露光設定及び前記現像設定が前記トナー消費用の設定に切り替えられてから一定期間経過後に、前記露光設定及び前記現像設定を前記印刷用の設定に切り替え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。
【請求項４】
前記第１残量判定部は、前記静電潜像を現像したトナー画像の濃度から、前記現像部に現像可能な量のトナーがあるか否かを判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記露光設定及び前記現像設定を前記トナー消費用の設定に切り替えるトナー消費モードであるか否かを判定するモード判定部を更に備え、
前記第１切替部は、更に、前記トナー消費モードであると判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定を前記トナー消費用の設定に切り替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体、前記現像部、及び前記補給部は、トナー色毎に用意されており、
前記第１残量判定部は、複数の現像部それぞれに現像可能な量のトナーがあるか否かを判定し、
前記第２残量判定部は、複数の補給部それぞれに補給可能な量のトナーがあるか否かを判定し、
前記第１切替部は、前記複数の補給部のうち２以上の補給部に補給可能な量のトナーがないと判定された場合、当該２以上の補給部のトナー色のうちの１のトナー色の前記露光設定及び前記現像設定をトナー消費用の設定に切り替え、当該１のトナー色の現像部に現像可能な量のトナーがないと判定された後、当該２以上の補給部のトナー色のうちの他のトナー色の前記露光設定及び前記現像設定をトナー消費用の設定に切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
露光部が、露光設定に応じた露光を行って像担持体上に静電潜像を形成する露光ステップと、
第１残量判定部が、現像設定に応じた現像を行って前記静電潜像をトナーで現像する現像部に現像可能な量のトナーがあるか否かを判定する第１残量判定ステップと、
第１切替部が、前記補給部に補給可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定をトナー消費用の設定に切り替える第１切替ステップと、
第２残量判定部が、トナーを前記現像部に補給する補給部に補給可能な量のトナーがあるか否かを判定する第２残量判定ステップと、
第２切替部が、前記現像部に現像可能な量のトナーがないと判定された場合に、前記露光設定及び前記現像設定を印刷用の設定に切り替える第２切替ステップと、
を含むことを特徴とするトナー消費方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２５５８３２（Ｐ２０１２−２５５８３２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２７４９１（Ｐ２０１１−１２７４９１）
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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