JP2009251390A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置において、トナーの残量が少なくなっていることを確実に検出する。
【解決手段】プリント動作の実行のため、画像データが画像形成装置１に入力されると（Ｓ１１）、制御部は、画像データを３つの画像エリアに分割し、それぞれのデータ黒率を算出する（Ｓ１２）。最もデータ黒率が高い画像エリアについてのデータ黒率をメモリに保存し（Ｓ１３）、プリントを開始すると（Ｓ１４）、制御部は、感光体ドラムの表面のエリアにおいて形成されたトナー像を光学センサにより読み取って検出し（Ｓ１５）、当該エリアについてのトナー像黒率を算出する（Ｓ１６）。制御部は、データ黒率とトナー像黒率とを比較し（Ｓ１７）、黒率比が閾値以下であれば（Ｓ１７：ＮＯ）、トナー残量が所定量以下であるとして、プリントを一時中断させる。これにより、そのときプリントされている記録紙とは次の記録紙の搬送動作及び画像形成動作が停止される。
【選択図】図４

Description

本発明は、感光体ドラムに付着させたトナーを記録紙に転写して記録紙上に画像を形成するいわゆる電子写真方式の画像形成装置に関する。

感光体ドラムに形成したトナー像を記録紙に転写することにより画像を形成するいわゆる電子写真方式の画像形成装置として、記録紙上に形成される画像の色の濃さが所望の濃さになるように、感光体ドラム表面に基準濃度サンプルとしてトナーを付着させ、そのトナーの量を検出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような画像形成装置は、例えばトナーカートリッジ等の内部のトナーの残量が変化したりしても、検出した感光体ドラム表面のトナーの量を調節し、所望の色の濃さの画像を形成可能である。

ところで、トナーカートリッジの内部のトナーの残量が減少すると、インク記録紙上に転写されるトナーの量が少なくなり、本来形成されるべき画像と比較して記録紙上に形成される画像の色が薄くなったり、形成される画像にかすれが発生したりし、記録紙上に形成される画像の品質が悪くなる。従来、例えば、トナーカートリッジの内部のトナーの残量を直接測定するセンサを設けること等によってトナー残量を検出し、トナー残量が少ないときには画像形成を行わなかったり、トナーの補充をユーザに促したりすることにより、形成される画像の品質が悪くなることを防止していた。しかしながら、トナーカートリッジ等の内部のトナーの残量を直接測定する場合には、トナーが均一に消費されないときに、一部分に多く残っているトナーを測定してしまい、他の部分でトナーの残量が少なくなっており、トナーカートリッジ全体としてトナー不足状態になっていることを正確には検出することができないことがある。

このようなトナーの残量を検出する場合の問題点に関し、特許文献１に記載されているような構成を用いてトナーの残量を検出することが考えられる。しかしながら、特許文献１の構成では、基準濃度サンプルを感光体ドラムの表面に形成する必要があり、特に複数枚の記録紙へ連続して画像を形成するときに、その途中ではトナーの残量が少なくなっていることを検出することができないという問題がある。また、記録紙への画像形成動作時に感光体ドラムの表面の特定部位のみのトナーの量を検出するようにしたとしても、この特定部位においてトナー像を形成する必要がないような画像について画像形成を行う場合には、トナーの残量が少なくなっていることを検出することができないという問題があり、上記問題点を解決することができない。

ここで、特許文献２には、画像形成装置において、感光体両端部のトナー濃度を検出し、作像プロセスの制御を行うことが開示されている。しかしながら、この画像形成装置は、所定のプリント枚数毎に、感光体ドラムにトナー濃度を検出するためのトナー像を形成し、そのトナー像の濃度を検出するものである。従って、次回にトナー像の濃度を検出するまでの間にトナーの残量が不足したり、例えば感光体ドラムのうち主走査方向中央部に付着されるトナーの残量のみが減少した場合等には、トナーの残量が減少していることを検出することができない。

また、特許文献３には、画像形成装置において、潜像を現像剤担持体の現像剤搬送方向と直交する方向に複数の領域に分割して算出した各領域の画像面積率が所定の値以下の場合に、潜像担持体長手方向の全域にトナーをいわゆるベタで付着させ、画像濃度ムラを防止することが開示されている。特許文献４には、原稿上の画像の面積を検知し、予め定められる基準面積との比較結果に基づいて、像担持体表面の非画像領域に所定量のトナーを付着させ、トナーの利用効率を向上させることを図ることが開示されている。しかしながら、これらの構成は、形成する画像についての画像面積率に基づいて、トナーの帯電量に起因して発生するムラの発生を防止する動作を行うものであって、これらを応用してトナーの残量を検出するための構成とすることはできない。

なお、画像形成装置に関し、特許文献５には、パッチ読み取り部の出力信号について複数の濃度領域毎に平均値を求め、最適なガンマ補正特性を生成することが開示されている。しかしながら、特許文献５には、トナーの残量の検出に関する問題点の解決策として有効な構成は開示されていない。
特開平５−２８８６７７号公報 特開平１１−１４３１４４号公報 特開２０００−２２１７６９号公報 特開２０００−２９２９９５号公報 特開平７−９５４０６号公報

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、トナーの残量が少なくなっていることを確実に検出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。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、トナーを保持するトナーカートリッジ、感光体ドラム、及び前記感光体ドラムの表面に前記トナーカートリッジのトナーを付着させ画像データに基づくトナー像を形成するトナー像形成手段を有する画像形成部と、記録紙を筐体内部で搬送する記録紙搬送機構とを用いて、前記記録紙搬送機構により搬送される記録紙上に前記感光体ドラムの表面のトナー像を転写し電子写真方式により前記画像データに基づく画像を形成する画像形成装置において、前記画像データの複数の画像エリア毎に、当該画像データに基づき画像を形成するために用いられるトナーの量を特徴付けるデータ特徴量を算出するデータ特徴量算出部と、前記複数の画像エリアのうち一部又は全部の画像エリアを選択し、選択した画像エリアそれぞれについて、当該画像エリアに対応する前記感光体ドラム表面のエリア上に当該画像データに基づき画像を形成するために実際に付着されたトナーを検知し、そのトナーの量を特徴付ける実特徴量を算出する実特徴量検出部と、前記実特徴量検出部により選択された画像エリア毎に当該画像エリアに対応する前記データ特徴量と実特徴量とを比較し、その比較結果に基づいて、前記トナーカートリッジに保持されているトナーの残量を判定する残量判定部とをさらに備えたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記データ特徴量は、そのデータ特徴量が対応する画像エリアの面積のうちトナー像が形成される予定の部分の面積が占める割合であり、前記実特徴量は、その実特徴量が対応する前記感光体ドラム表面のエリアの面積のうち実際にトナーが付着された部分の面積が占める割合であるものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記複数の画像エリアは、記録紙の搬送方向に略直交する方向に対応する方向に沿って前記画像データを分割してなる複数のエリアであるものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項の発明において、前記残量判定部は、記録紙への画像形成動作中に、前記データ特徴量算出部により算出されたデータ特徴量に基づいて前記各画像エリアのうち最もトナーの量が多い画像エリアを選択し、当該選択した画像エリアについて前記データ特徴量と実特徴量とを比較した結果、前記トナーの残量が所定量以下であると判定したとき、当該記録紙の次の記録紙の搬送動作及び画像形成動作を停止するものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項の発明において、前記実特徴量検出部は、前記複数の画像エリアの全部について、前記実特徴量を算出するように構成されており、前記残量判定部は、記録紙への画像形成動作中に、前記各画像エリアについて前記データ特徴量と実特徴量とを比較した結果、少なくともいずれか一つの画像エリアについて前記トナーの残量が所定量以下であると判定したとき、当該記録紙の次の記録紙の搬送動作及び画像形成動作を停止するものである。

請求項１の発明によれば、画像データに基づくデータ特徴量と実際に付着されたトナーを検出し算出される実特徴量とを比較してトナーの残量を判定するので、トナーの残量が十分にあるかどうかを確実に判定することができる。また、実際の記録紙への画像形成時に実特徴量を検出してトナーの残量を判定することができるので、複数枚の記録紙に連続して画像形成を行う場合であっても、その途中でトナーの残量が少なくなっていることを確実に検出することができる。さらにまた、トナーの残量判定にあっては、画像データを複数の画像エリアに区切り、その画像エリア毎にデータ特徴量と実特徴量とを比較するので、画像エリア毎にトナーの残量を判定することが可能になる。また、データ特徴量と実特徴量とを比較してトナーの残量を判定することができるので、例えばトナーカートリッジの内部のトナーの残量を検出するための別のセンサ等を用いたり、トナーカートリッジ本体をトナーの残量を測定可能な構造等にする必要がなくなり、画像形成装置の構造を簡素化することができる。

請求項２の発明によれば、画像エリアの面積のうちトナー像が形成される予定の部分の面積が占める割合と、感光体ドラムの表面のエリアの面積のうち実際にトナーが付着された部分の面積が占める割合とを比較してトナーの残量を判定するので、トナー残量が少なくなり適正にトナーが感光体ドラムに付着されないような状態において、トナー残量が少ないことをより確実に検出することができる。

請求項３の発明によれば、記録紙一枚にプリントする毎に実特徴量を算出することができ、感光体ドラムの位相を厳密に把握する必要がないので、より容易かつ正確に実特徴量を算出することができる。

請求項４の発明によれば、データ特徴量に基づいて選択した最もトナーの量が多い画像エリアについてトナーの残量が少ないことを検出したときに、次の記録紙への画像形成動作を停止するので、画像データにおいてトナーの量が少ない部位があるような場合でも、トナーの量が多い部位に着目して判断することにより、確実にトナーの残量が少ないことを検出することができる。従って、トナーの残量が少ない状態で次の記録紙にも画像形成を継続してしまうことを防止することができる。

請求項５の発明によれば、複数の画像エリアの全部について、それぞれトナーの残量を所定量以下であるかどうか判定し、いずれか一つの画像エリアについてトナーの残量が所定量以下であると判定したときに次の記録紙への画像形成動作を停止させることができる。従って、例えば主走査方向においてトナーの消費量が偏っており、主走査方向に沿った一部のエリアでトナーの残量が不足している場合に、そのことを確実に検出し、トナーの残量が少ない状態で次の記録紙にも画像形成を継続してしまうことを防止することができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置を示す。この画像形成装置１は、いわゆるレーザビームプリンタであって、例えば外部のパーソナルコンピュータ等と接続され、そのパーソナルコンピュータ等から送られた画像データに基づいて、いわゆる電子写真方式により記録紙５０に画像を形成（プリント）する。画像形成装置１は、筐体１００の下部に配置され、プリントされていない記録紙５０が略水平に載置される給紙カセット１１０と、筐体１００の上部に設けられ筐体１００内から排出された記録紙５０が載置される排紙トレイ１２０と、給紙カセット１１０に装填された記録紙５０を筐体１００内部に搬送すると共に、筐体１００内部から排紙トレイ１２０に記録紙５０を排出する記録紙搬送機構２０と、記録紙搬送機構２０により搬送された記録紙５０に電子画像を形成する画像形成部１０と、画像形成装置１の各部の動作を制御するマイコンやメモリ３０ａ等で構成された制御部（データ特徴量算出部、実特徴量検出部、残量判定部）３０を備えている。

筐体１００の前面上部には、開閉パネル１００ａが、軸部１００ｂを中心に筐体１００に対し回動させて開閉可能に配設されており、開閉パネル１００ａを開状態として、後述するトナーカートリッジ６ａの交換など、メンテナンス作業等を行うことができるように構成されている。給紙カセット１１０は、筐体１００に対し前方に引き出し自在に設けられている。この画像形成装置１は、筐体１００から引き出した給紙カセット１１０の内部に、記録紙５０を装填可能に構成されている。なお、画像形成装置は、給紙カセット１１０を有しておらず、記録紙５０を、筐体１００に固定された給紙トレイ上に外部から差し込むようにして載置することができるように構成されていてもよい。

筐体１００内部の前面側の部位には、給紙カセット１１０から搬送される記録紙５０を画像形成部１０にガイドするための記録紙ガイド１５が配置されている。他方、筐体１００内部の背面側の部位には、後述するように画像形成部１０にてプリントされた記録紙５０を上方の排紙トレイ１２０に向けてガイドするように形成された排紙ガイド１６が配置されている。

記録紙搬送機構２０は、給紙カセット１１０の上方に配置されているピックアップローラ２１と、筐体１００の内部で記録紙５０を搬送する搬送ローラ２２と、筐体１００から排紙トレイ１２０上に記録紙５０を排出する排出ローラ２３と、これらのローラを駆動するモータ（図示せず）等で構成されている。ピックアップローラ２１は、給紙カセット１１０に載置された記録紙５０のうち最も上方のものに当接して回動することにより、その記録紙５０を筐体１００前方（矢印Ｈ方向）に向け給紙する。そして、給紙された記録紙５０は、搬送ローラ２２により記録紙ガイド１５に沿って上方に折り返されるように搬送され、画像形成部１０に搬送される。画像形成部１０では、記録紙５０は、筐体１００の後方（矢印Ｆ方向）に略水平に、すなわち副走査方向に搬送されながら、後述するようにプリントされる。そして、プリントされた記録紙５０は、排紙ガイド１６に沿って上方に搬送されて折り返され、排出ローラ２３により、プリント時の搬送方向とは略反対方向となる前方（矢印Ｅ方向）に向け、排紙トレイ１２０上に排出される。

画像形成部１０は、略円筒形に形成され表面に感光体層が形成された感光体ドラム２と、クリーナ３と、帯電器４と、トナー像形成手段として機能するレーザスキャンユニット（以下、ＬＳＵと称する）５及び現像ブラシ６と、転写ローラ７と、転写ローラ７に対して記録紙５０の搬送方向の下流側に配置されている定着ローラ８と、筐体１００から取り外して交換可能でありトナーが充填されたトナーカートリッジ６ａ等により構成されている。クリーナ３、帯電器４、レーザスキャンユニット５、及び現像ブラシ６は、感光体ドラム２の周囲に配置されている。転写ローラ７は、感光体ドラム２に対向するように配置されている。これらの感光体ドラム２やローラ等は、記録紙５０の搬送方向に略直交する主走査方向が長手方向となるように、筐体１００の内部のフレームに取り付けられている。

クリーナ３は、感光体ドラム２の表面に付着している１行程（１回転）前のトナー及び紙粉を除去し、感光体ドラム２の表面を清掃する。帯電器４は、クリーナ３によって清掃された感光体ドラム２の表面を均一に帯電させる。ＬＳＵ５は、例えば、感光体ドラム２の上方に配置されており、帯電器４によって帯電された感光体ドラム２の表面にレーザビームＬを走査させながら照射することにより、感光体ドラム２の表面上に潜像を形成する。なお、ＬＳＵ５は、電源装置（図示せず）によって給電されており、その電源装置によりレーザビームＬを発光するための駆動電圧が印加される。現像ブラシ６は、トナーカートリッジ６ａに装着されており、感光体ドラム２の表面のうち潜像が形成された部分にトナーカートリッジ６ａに保持されたトナーを付着させて、感光体ドラム２の表面にトナー像を形成する。

転写ローラ７は、記録紙５０を感光体ドラム２の表面に押圧しながら回動することにより、記録紙５０の表面を帯電させ、感光体ドラム２の表面に形成されたトナー像を記録紙５０の上に転写させる。転写ローラ７には、記録紙５０の表面を帯電させるための転写電圧が電源装置より印加される。転写ローラ７によってトナー像が表面に転写された記録紙５０は、定着ローラ８に搬送される。定着ローラ８は、それに対向して配置された押圧ローラ８ａとの間に記録紙５０を挟みつつ、記録紙５０に熱と圧力を加えてトナーを定着させる。これにより、記録紙５０の表面に画像がプリントされる。トナー定着のための熱は、定着ローラ８に内蔵されているヒータ（例えば、ハロゲンランプ等）から供給される。ヒータは、定着電圧が電源装置により印加されて発熱する。

制御部３０は、例えば画像形成装置１に接続された外部のパーソナルコンピュータ等から画像データ及びプリント動作を行う旨の指示が入力されると、画像形成部１０及び記録紙搬送機構２０等を制御することにより、その画像データに対応する画像を記録紙５０上にプリントする。このとき、制御部３０は、外部から入力された画像データを、メモリ３０ａに記憶しつつ、プリント動作を実行させる。なお、画像形成装置１に例えばメモリカードスロットや無線通信アダプタ等が設けられていてもよく、この場合、制御部３０は、該スロットに画像データが記憶されたメモリカード等が接続されたときや、画像データを送信可能に構成された外部通信機器が無線通信アダプタを介して無線接続されたとき等に、それらの画像データをプリントする制御を行うように構成されていてもよい。

ここで、本実施形態において、制御部３０は、プリント動作中に、トナーカートリッジ６ａに保持されているトナーの残量が、記録紙にプリントを行うのに十分であるかどうかを判定し、トナーが不足している場合にはプリント動作を自動的に停止させるトナー残量検出機能を有している。トナー残量検出機能は、プリントされる画像データについてのデータ黒率（データ特徴量）を算出するデータ特徴量算出部と、感光体ドラム２の表面に形成されたトナー像についてのトナー像黒率（実特徴量）を検出する実特徴量検出部と、データ黒率及びトナー像黒率よりトナーの残量を判定する残量判定部により行われる。データ特徴量算出部及び残量判定部は、制御部３０が実行可能な一機能として制御部３０に設けられている。また、実特徴量検出部は、実際に感光体ドラム２に付着されたトナーを、感光体ドラム２に近接して設けられた光学センサ３１によって検出し、その結果に基づいてトナー像黒率を算出するように制御部３０の機能として設けられている。

データ黒率は、画像データに基づいて、かすれ等が発生しない理想的な状態で記録紙５０上にプリントされたと仮定したときに、記録紙５０の表面の所定の範囲において、その範囲の面積中でトナー像が形成されトナーが定着される予定の部分が占める面積の割合を示す指標であって、画像データに基づきプリントするために用いられるトナーの量を特徴付ける指標である。また、トナー像黒率は、感光体ドラム２の表面の所定の範囲において、その範囲の面積中で感光体ドラム２上に実際に形成されたトナー像が占める部分の面積の割合を示す指標であり、画像データに基づきプリントするために実際に感光体ドラム２の表面に付着されたトナーの量を特徴付ける指標である。

トナー残量検出機能において、制御部３０は、画像データを３つの画像エリアに分割し、各画像エリアについて、後述するように、該画像エリアに対応するデータ黒率とトナー像黒率を算出してトナーの残量を判定することができるように構成されている。図２は、画像データの画像エリアの分割例を示す。図に示すように、制御部３０は、記録紙５０にプリントしようとする画像データ９０について、その記録紙５０の搬送方向（図に矢印Ｆで示す）に対応する方向（図に矢印Ｆ１で示す）に直交する方向（図に矢印Ａ１で示す）に沿って、画像データ９０の幅を略３等分するように、３つの矩形形状の画像エリア９０ａ，９０ｂ，９０ｃに分割する。このとき、記録紙５０の搬送方向に略直交する主走査方向（図に矢印Ａで示す）に沿って３つに分割されるエリア５０ａ，５０ｂ，５０ｃが、それぞれ、画像データ９０の３つの画像エリア９０ａ，９０ｂ，９０ｃに対応することになる。データ黒率は、制御部３０により、３つの画像エリア９０ａ，９０ｂ，９０ｃ毎に、当該画像エリア９０ａ，９０ｂ，９０ｃの面積のうちトナー像が形成される予定の部分の面積が占める割合として求められる。

図３は、感光体ドラム２と光学センサ３１とを示す。図の矢印Ｒは、感光体ドラム２の回転方向を示す。上述のように画像データ９０及び記録紙５０が、それぞれ分割されたとき、感光体ドラム２の表面には、主走査方向に沿って、それらの画像エリア９０ａ，９０ｂ，９０ｃ及び記録紙５０のエリア５０ａ，５０ｂ，５０ｃに対応する３つのエリア２ａ，２ｂ，２ｃが存在することになる。光学センサ３１は、これら３つのエリア２ａ，２ｂ，２ｃにそれぞれ対応するように、主走査方向（図の矢印Ａ方向）に沿って３つが略等間隔に並ぶように配置されている。各光学センサ３１は、それぞれ、感光体ドラム２の表面に光線を当て、その反射光を受光することにより、感光体ドラム２の表面のうち光線を照射した所定範囲、すなわち各エリア２ａ，２ｂ，２ｃにトナーが付着していることを検出可能に構成されている。光学センサ３１は、制御部３０に接続されている。実特徴量検出部として機能する制御部３０は、感光体ドラム２の回転量を考慮して、感光体ドラム２の表面のうち各光学センサ３１が光線を照射した範囲である、エリア２ａ，２ｂ，２ｃ毎のトナー像黒率を算出可能に構成されている。すなわち、トナー像黒率は、感光体ドラム２の表面の各エリア２ａ，２ｂ，２ｃの面積のうち実際にトナーが付着された部分の面積が占める割合を示すものである。各エリア２ａ，２ｂ，２ｃのトナー像黒率は、当該エリア２ａ，２ｂ，２ｃにそれぞれ対応する画像エリア９０ａ，９０ｂ，９０ｃに関連付けられるものとして算出される。

次に、図４を参照し、トナー残量検出機能の流れの一例について説明する。先ず、プリント動作の実行のため、画像データが画像形成装置１に入力されると（Ｓ１１）、制御部３０は、当該画像データを分割し、各画像エリアについてデータ黒率を算出する（Ｓ１２）。そして、最もデータ黒率が高い画像エリアを選択し、その画像エリアについてのデータ黒率をメモリに保存した後（Ｓ１３）、画像データに基づくプリントを行う制御を開始する（Ｓ１４）。プリント動作が開始されると、制御部３０は、そのプリント動作の過程で、選択した画像エリアに対応する感光体ドラム２の表面のエリアにおいて形成されたトナー像を光学センサ３１により読み取って検出する（Ｓ１５）。そして、選択した画像エリアに対応する感光体ドラム２のエリアに全てのトナー像が形成された段階、すなわち当該画像データについて感光体ドラム２に全てのトナー像が形成された段階で、光学センサ３１のトナーの検出結果に基づいて、当該エリアについてのトナー像黒率を算出する（Ｓ１６）。

その後、残量判定部として機能する制御部３０は、選択された画像エリアに対応するデータ黒率とトナー像黒率とを比較する（Ｓ１７）。この比較は、例えば、データ黒率に対するトナー像黒率の割合、すなわちトナー像黒率／データ黒率を示す黒率比を判定の指標として行われ、制御部３０は、その黒率比が予め定められた閾値を超えるかどうかを判定する。所定の閾値としては、トナーの残量とそのときプリントされた画像の品質との関係などを考慮して、例えば６０〜７０％等、任意の値を設定可能である。この判定において、黒率比が閾値以上であれば（Ｓ１７：ＹＥＳ）、制御部３０は、プリントすべき画像データが残っている場合には、次ページの画像データに基づくプリントを行う制御を開始し、プリントすべき画像データが残っていない場合には、そのまま次のプリント指示を待つ待機状態となる（Ｓ１８）。他方、黒率比が閾値以下であれば（Ｓ１７：ＮＯ）、トナー残量が所定量以下であるとして、制御部３０が、プリントすべき画像データが残っていても残っていなくても、プリントを一時中断させる。これにより、そのときプリントされている記録紙５０の次の記録紙５０の搬送動作及び画像形成動作が停止される。そして、制御部３０は、トナー残量が少ない旨の警告を、特定のインジゲータランプ（図示せず）を点灯させること等、ユーザが知ることができる所定の方法で行う（Ｓ１９）。

このように、本実施形態においては、黒率比に基づきトナーの残量を判定するので、トナー残量が少なくなり適正にトナーが感光体ドラム２に付着されないような状態において、トナー残量が少ないことをより確実に検出することができる。また、実際の記録紙５０への画像形成時にトナー像黒率を検出してトナーの残量を判定することができるので、複数枚の記録紙５０に連続してプリントする場合であっても、その途中でトナーの残量が少なくなっていることを確実に検出することができる。さらにまた、トナーの残量判定にあっては、画像データを３つの画像エリアに区切り、データ黒率に基づいて選択した最もトナーの量が多い画像エリアについてトナーの残量が少ないことを検出したときに、次の記録紙５０への画像形成動作を停止するので、画像データにおいてトナーの量が少ない部位があるような場合でも、トナーの量が多い部位に着目して判断することにより、確実にトナーの残量が少ないことを検出することができる。従って、トナーの残量が少ない状態で次の記録紙５０にもプリントを継続してしまうことを防止することができる。３つの画像エリアは、画像データにおいて記録紙５０の主走査方向に対応する方向に沿って分割されたものであるので、記録紙一枚にプリントする毎に実特徴量を算出することができ、感光体ドラムの位相を厳密に把握する必要がないので、より容易かつ正確に実特徴量を算出することができる。また、データ黒率とトナー像黒率とを比較してトナーの残量を判定することができるので、例えばトナーカートリッジ６ａの内部のトナーの残量を検出するための別のセンサ等を用いたり、トナーカートリッジ６ａ本体をトナーの残量を測定可能な構造等にする必要がなくなり、画像形成装置１の構造を簡素化することができる。

ここで、トナー残量検出機能においては、全ての画像エリアについてそれぞれ黒率比を算出し、その結果に基づいて、トナーの残量を判定するように構成されていてもよい。このような場合のトナー残量検出機能の流れの一例について、図５を参照して説明する。まず、上述と同様に、画像データが入力されると（Ｓ１１）、制御部３０は、当該画像データを分割し、各画像エリアについてデータ黒率を算出する（Ｓ１２）。ここで、制御部３０は、全ての画像エリアについてのデータ黒率をメモリに保存し（Ｓ３３）、画像データに基づくプリントを行う制御を開始する（Ｓ１４）。プリント動作が開始されると、制御部３０は、そのプリント動作の過程で、各画像エリアに対応する感光体ドラム２の表面のエリアにおいて形成されたトナー像を、各光学センサ３１により読み取って検出する（Ｓ３５）。そして、当該画像データについて感光体ドラム２に全てのトナー像が形成された段階で、光学センサ３１のトナーの検出結果に基づいて、各エリアについてのトナー像黒率を算出する（Ｓ３６）。すなわち、この場合、実特徴量検出部として機能する制御部３０は、３つの画像エリアのうち全部を選択し、その画像エリアに対応するエリアについてのトナー像黒率を算出する。

その後、残量判定部として機能する制御部３０は、それぞれの画像エリアに対応するデータ黒率とトナー像黒率とを各画像エリアについて比較する（Ｓ３７）。ここで、制御部３０は、例えば、各画像エリアに関して、上述と同様に、黒率比があらかじめ定められた閾値を超えるかどうかを比較し、全ての画像エリアの黒率比が閾値以上であるかどうかを判定する。この判定において、全ての画像エリアに関する黒率比が閾値以上であれば（Ｓ３７：ＹＥＳ）、制御部３０は、次ページの画像データに基づくプリントを行う制御を開始するかそのまま次のプリント指示を待つ待機状態となる（Ｓ１８）。他方、少なくともいずれか一つの画像エリアについて黒率比が閾値以下であれば（Ｓ３７：ＮＯ）、トナー残量が所定量以下であるとして、制御部３０は、プリントすべき画像データが残っていても残っていなくても、プリントを一時中断する。そして、制御部３０は、トナー残量が少ない旨の警告を、特定のインジゲータランプ（図示せず）を点灯させること等、ユーザが知ることができる所定の方法で行う（Ｓ１９）。

このように、この場合、３つの画像エリアの全部について、それぞれトナーの残量を所定量以下であるかどうか判定し、いずれか一つの画像エリアについてトナーの残量が所定量以下であると判定したときに次の記録紙５０へのプリントを停止させることができる。従って、例えば主走査方向におけるトナーの消費量が偏っており、主走査方向に沿った一部のエリアでトナーの残量が不足している場合に、そのことを確実に検出することができ、トナーの残量が少ない状態で次の記録紙５０にもプリントを継続してしまうことを防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。例えば、画像エリアは、画像データを２分割するように、又は４つより多くなるように設定されてもよいし、主走査方向のみならず、副走査方向に沿っても分割されていてもよい。また、感光体ドラム２の表面のトナー像は、光学センサ３１に限られず、他種の非接触センサ等を用いて検出可能に構成されていてもよい。さらにまた、本発明は、トナーが一色の電子写真式の画像形成装置に限られず、多色のトナーを用いて画像を形成するような画像形成装置にも適用可能である。この場合、各色について、データ黒率と、実際のトナー像黒率とを比較すればよい。

また、本発明は、トナーが占める面積割合を示すデータ黒率およびトナー像黒率を算出しトナーの残量を検出する物に限られない。すなわち、プリントの際のトナーの理想的な消費量を代表するようなパラメータであるデータ特徴量を画像データに基づいて算出し、実際にプリント時にトナーを消費した量を示すようなパラメータである実特徴量を検出、算出し、それらデータ特徴量と実特徴量とを比較してトナーの残量を判定することにより、トナーの残量が十分にあるかどうかを確実に判定することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例を示す側面図。 上記装置のトナー残量検出機能における画像データの画像エリアと記録紙のエリアとの対応関係を示す図。 上記装置の感光体ドラムを示す斜視図。 上記トナー残量検出機能の処理の流れの一例を示すフローチャート。 上記トナー残量検出機能の処理の流れの別の例を示すフローチャート。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 感光体ドラム
５ ＬＳＵ（トナー像形成手段）
６ 現像ブラシ（トナー像形成手段）
６ａ トナーカートリッジ
１０ 画像形成部
２０ 記録紙搬送機構
３０ 制御部（データ特徴量算出部、実特徴量検出部、残量判定部）
３１ 光学センサ（実特徴量検出部）
５０ 記録紙
９０ 画像データ
９０ａ，９０ｂ，９０ｃ 画像エリア
Ｆ 記録紙の搬送方向
Ａ１ 記録紙の帆走法に略直交する方向に対応する方向

Claims (5)

1. トナーを保持するトナーカートリッジ、感光体ドラム、及び前記感光体ドラムの表面に前記トナーカートリッジのトナーを付着させ画像データに基づくトナー像を形成するトナー像形成手段を有する画像形成部と、記録紙を筐体内部で搬送する記録紙搬送機構とを用いて、前記記録紙搬送機構により搬送される記録紙上に前記感光体ドラムの表面のトナー像を転写し電子写真方式により前記画像データに基づく画像を形成する画像形成装置において、
   前記画像データの複数の画像エリア毎に、当該画像データに基づき画像を形成するために用いられるトナーの量を特徴付けるデータ特徴量を算出するデータ特徴量算出部と、
   前記複数の画像エリアのうち一部又は全部の画像エリアを選択し、選択した画像エリアそれぞれについて、当該画像エリアに対応する前記感光体ドラム表面のエリア上に当該画像データに基づき画像を形成するために実際に付着されたトナーを検知し、そのトナーの量を特徴付ける実特徴量を算出する実特徴量検出部と、
   前記実特徴量検出部により選択された画像エリア毎に当該画像エリアに対応する前記データ特徴量と実特徴量とを比較し、その比較結果に基づいて、前記トナーカートリッジに保持されているトナーの残量を判定する残量判定部とをさらに備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記データ特徴量は、そのデータ特徴量が対応する画像エリアの面積のうちトナー像が形成される予定の部分の面積が占める割合であり、
   前記実特徴量は、その実特徴量が対応する前記感光体ドラム表面のエリアの面積のうち実際にトナーが付着された部分の面積が占める割合であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記複数の画像エリアは、記録紙の搬送方向に略直交する方向に対応する方向に沿って前記画像データを分割してなる複数のエリアであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記残量判定部は、記録紙への画像形成動作中に、前記データ特徴量算出部により算出されたデータ特徴量に基づいて前記各画像エリアのうち最もトナーの量が多い画像エリアを選択し、当該選択した画像エリアについて前記データ特徴量と実特徴量とを比較した結果、前記トナーの残量が所定量以下であると判定したとき、当該記録紙の次の記録紙の搬送動作及び画像形成動作を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記実特徴量検出部は、前記複数の画像エリアの全部について、前記実特徴量を算出するように構成されており、
   前記残量判定部は、記録紙への画像形成動作中に、前記各画像エリアについて前記データ特徴量と実特徴量とを比較した結果、少なくともいずれか一つの画像エリアについて前記トナーの残量が所定量以下であると判定したとき、当該記録紙の次の記録紙の搬送動作及び画像形成動作を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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