JP2009058552A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像生産性の低下を抑制して劣化トナーを効率よく現像装置から静電潜像担持体へ放出できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー強制消費モードにおいてトナー強制消費用静電潜像を静電潜像担持体１に形成するにあたり、現像装置４内トナーの劣化度を求め、画像生産性低下の抑制及び劣化トナーの効率的放出の両観点からトナーの劣化度に応じて予め定められた劣化トナー放出のための複数種類のトナー強制消費用静電潜像パターン（ベタパターン、網点パターン、ラインパターン、ベタパターンと網点パターンの組み合わせ等）のなかから、該求めたトナー劣化度に応じたトナー強制消費用静電潜像パターンを選択し、該選択パターンのトナー強制消費用静電潜像を形成する画像形成装置Ｐ。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ機、これらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ機、これらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置では、静電潜像担持体の表面を帯電装置で帯電させ、該帯電域に露光装置から画像露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成し、該トナー像を被転写体に転写できるものが一般的である。

ここで、「被転写体」とは、モノクロ画像形成装置では、記録紙等の記録媒体が一般的であり、カラー画像形成装置のように、静電潜像担持体上のトナー像を１次転写する中間転写体を採用している場合は、該中間転写体及び該中間転写体からトナー像が２次転写される記録媒体のいずれもが被転写体であると言える。

このような画像形成装置における現像装置は、現像剤を担持して静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像剤担持体を備えているのが一般的であり、さらに、現像領域へ搬送される途中で現像剤担持体上の現像剤の厚さ等を規制する現像剤規制部材等を備えている。

このような現像装置では、現像領域へ供給されたトナーのうち現像に消費されなかったトナーは現像装置内へ戻ってきて、現像装置構造に応じた動きを示し、再び現像領域へ向け搬送されていくことになるが、現像領域で消費されずに現像装置内へ戻ってくるトナーは、ストレスを繰り返し受け、トナーに添加されている流動化剤等（シリカ等）の外添剤がトナーから剥落したり、トナーに埋め込まれるなどして、現像性の低い劣化トナー、すなわち、正規帯電に対し逆極性に帯電したトナーや正規帯電ではあるが帯電量の低い弱帯電トナーといった劣化トナーになっていく。

特に低カバレッジの画像、換言すれば低印字率の画像（画像形成可能領域に占めるトナーが付着した領域の割合が低い画像）を何枚も形成し続けると、画像形成枚数の割りにはトナー消費量は少なく済むので、現像装置内で同じトナーが現像装置駆動に伴い繰り返しストレスを受け、それによりトナー劣化が顕著になる。現像装置内トナーが劣化してくると、その後に形成されるトナー像の品質が低下してくる。

そこで、例えば特開２００１−７５４３８号公報には、現像剤の消費量と印字枚数により印字枚数平均現像剤消費量を求め、この値が所定値以下の場合には、現像剤担持体（現像スリーブ）に担持されたトナーを感光体上へ強制消費させることが記載されている。
特開２０００−２０６７７０号公報にも、トナー強制消費について記載があり、画像形成時は現像剤担持体（現像ローラ）に直流バアイアスを印加するが、トナー強制消費時には、現像剤担持体に直流バイアス成分を含む交流バイアスを印加し、ラインパターン又は千鳥パターンでトナー強制消費を行うことが記載されている。

特開２００１−７５４３８号公報 特開２０００−２０６７７０号公報

しかし、このように劣化トナー放出のためにトナーの強制消費を行う場合、静電潜像担持体上にベタ現像を行うと、所定量のトナー強制消費に要する時間を短くすることができ、それだけ画像生産性（例えば単位時間あたりの画像形成枚数）の低下を抑制できるが、逆帯電したり、正規帯電でも弱帯電しているだけであるような劣化トナーの放出量は、トナー強制消費量の割りには少なく、劣化トナー放出効率が悪い。

そこで、劣化トナーは、これを付着させるためのトナー強制消費用静電潜像のエッジ部分近傍により多く付着しやすいことに着目し、トナー強制消費用静電潜像としてベタ画像用の潜像ではなく、それ以外の潜像、例えば網点画像用静電潜像、ライン画像用静電潜像等の劣化トナーが付着し易いエッジ部分近傍領域をベタ潜像より多く含む静電潜像を形成してトナーを強制消費することが考えられる。

しかし、それでは、所定量のトナー強制消費を行うに要する時間がベタ潜像、ベタ画像を形成する場合より長くなり、それだけ画像生産性が低下する。

そこで本発明は、
静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置、該帯電装置により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置を含み、該トナー像を被転写体へ転写可能であり、現像装置は少なくとも一つ含んでおり、少なくとも一つの現像装置について、非画像形成時に、該現像装置内劣化トナーを該現像装置に対応する静電潜像担持体へ放出するためのトナー強制消費モードを設定でき、該モードにおいては、該静電潜像担持体に対応する露光装置にトナー強制消費用静電潜像を該静電潜像担持体上に形成させ、該トナー強制消費用静電潜像を該現像装置で現像してトナー強制消費を行う画像形成装置であって、トナー強制消費を行うときはいつも該トナー強制消費を静電潜像担持体へのベタ画像形成のみで行う場合と比べると、劣化トナーを静電潜像担持体上へ効率よく放出することができ、トナー強制消費を行うときはいつも該トナー強制消費を静電潜像担持体へのベタ画像以外の網点画像等の画像の形成のみで行う場合と比べると、画像生産性の低下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課題とする。

前記課題を解決するため本発明、
静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置、該帯電装置により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置を含み、該トナー像を被転写体へ転写可能であり、現像装置は少なくとも一つ含んでおり、少なくとも一つの現像装置について、非画像形成時に、該現像装置内劣化トナーを該現像装置に対応する静電潜像担持体へ放出するためのトナー強制消費モードを設定でき、該モードにおいては、該静電潜像担持体に対応する露光装置にトナー強制消費用静電潜像を該静電潜像担持体上に形成させ、該トナー強制消費用静電潜像を該現像装置で現像してトナー強制消費を行う画像形成装置であり、該トナー強制消費モードにおいて露光装置にトナー強制消費用静電潜像を静電潜像担持体に形成させるにあたり、トナー強制消費対象の現像装置内トナーの劣化度を求め、画像生産性低下の抑制及び劣化トナーの効率的放出の両観点から現像装置内トナーの劣化度に応じて予め定められた劣化トナー放出のための複数種類のトナー強制消費用静電潜像パターンのなかから、該求めたトナー劣化度に応じたトナー強制消費用静電潜像パターンを選択し、該選択パターンのトナー強制消費用静電潜像を形成させる画像形成装置を提供する。

本発明に係る画像形成装置によると、
トナー強制消費モードにおいて露光装置にトナー強制消費用静電潜像を静電潜像担持体に形成させるにあたり、トナー強制消費対象の現像装置内トナーの劣化度を求める。
そして、画像生産性低下の抑制及び劣化トナーの効率的放出の両観点から現像装置内トナーの劣化度に応じて予め定められた劣化トナー放出のための複数種類のトナー強制消費用静電潜像パターンのなかから、該求めたトナー劣化度に応じたトナー強制消費用静電潜像パターンを選択し、該選択パターンのトナー強制消費用静電潜像を形成させる。

従って、トナー強制消費を行うときはいつも該トナー強制消費を静電潜像担持体へのベタ画像形成のみで行う場合と比べると、劣化トナーを静電潜像担持体上へ効率よく放出することができ、また、トナー強制消費行うときはいつも該トナー強制消費を静電潜像担持体へのベタ画像以外の網点画像等の画像の形成のみで行う場合と比べると、画像生産性の低下を抑制することができる。

ここで「トナーの劣化度」は、例えば、既述のとおり、低印字率の画像の形成を繰り返すと現像装置内トナーの劣化が顕著になってくることから、現像装置のトナー消費率を求め、現像装置のトナー消費率に応じて予め定められた複数ランクのトナー劣化度のうちから、該求めたトナー消費率に応じたトナー劣化度を求めることで得ることができる。

本発明に係る画像形成装置は、トナー強制消費対象の現像装置へトナーを補給するトナー補給装置を含むものでもよい。
このようにトナー補給装置が設けられている場合には、トナー補給装置から現像装置へのトナーの補給量によっても、現像装置全体としては、現像装置内トナーの劣化度が変化してくることがある。
さらに説明すると、現像装置内トナーがトナー消費率が低く劣化してきたときに、該現像装置内へトナー補給装置から新しいトナーを補給すると、そのトナー消費率及びトナー補給量の組み合わせに応じて、現像装置内の新旧混合トナー全体として帯電量が低下したり、帯電電位幅がブロード化し、トナー劣化度が増す結果となることがある。
例えば、トナー消費率が低い状態でトナー補給量が少量のときは、新旧混合トナー全体としてはまだトナー劣化度が低いが、トナー消費率が低い状態でトナー補給量が多くなると、新旧混合トナー全体としてトナー劣化度が増すことがある。

そこで、トナー補給装置が設けられている場合には、現像装置内トナーの劣化度を求めるにあたり、該現像装置のトナー消費率及び該トナー補給装置から該現像装置へのトナー補給量を求め、現像装置のトナー消費率及び現像装置へのトナー補給量の組み合わせに応じて予め定められた複数ランクのトナー劣化度のうちから、該求めたトナー消費率及びトナー補給量の組み合わせに応じたトナー劣化度を求めてもよい。

いずれにしても、現像装置のトナー消費率は、例えば、トナー消費率算出直前の予め定めた画像形成枚数における全画像形成可能領域の大きさに対する現像トナーが付着した領域の大きさの割合として、或いは、トナー消費率算出直前の予め定めた画像形成枚数における全画素数に対する現像トナー付着全画素数の割合として求めることができる。

以上説明したように本発明によると、
静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置、該帯電装置により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置を含み、該トナー像を被転写体へ転写可能であり、現像装置は少なくとも一つ含んでおり、少なくとも一つの現像装置について、非画像形成時に、該現像装置内劣化トナーを該現像装置に対応する静電潜像担持体へ放出するためのトナー強制消費モードを設定でき、該モードにおいては、該静電潜像担持体に対応する露光装置にトナー強制消費用静電潜像を該静電潜像担持体上に形成させ、該トナー強制消費用静電潜像を該現像装置で現像してトナー強制消費を行う画像形成装置であって、トナー強制消費を行うときはいつも該トナー強制消費を静電潜像担持体へのベタ画像形成のみで行う場合と比べると、劣化トナーを静電潜像担持体上へ効率よく放出することができ、トナー強制消費を行うときはいつも該トナー強制消費を静電潜像担持体へのベタ画像以外の網点画像等の画像の形成のみで行う場合と比べると、画像生産性の低下を抑制することができ、全体として、画像生産性の低下を抑制して劣化トナーを効率よく静電潜像担持体へ放出できる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の１例を示している。 図１に示す画像形成装置は、タンデム型のフルカラープリンタである。このプリンタＰは、駆動ローラ８１とこれに対向するローラ８２に巻き掛けられた無端の中間転写ベルト８を有している。転写ベルト８は、図示省略のベルト駆動部により駆動される駆動ローラ８１により図中反時計方向（図中矢印方向）αに回される。

駆動ローラ８１には転写ベルト８上の２次転写残トナー等を清掃するクリーニング装置８３が臨んでいるとともに２次転写ローラ９が臨んでいる。クリーニング装置８３に回収されるトナー等は図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。

２次転写ローラ９の表層部は弾性材料で形成されており、図示省略の押圧手段にて駆動ローラ８１に支持された中間転写ベルト８の部分に押圧され、中間転写ベルト８との間にニップ部を形成し、中間転写ベルト８の回転に従動して、或いは、後述するように該ニップ部に送り込まれる記録媒体Ｓの移動に従動して回転することができる。２次転写ローラ９には、図示省略の電源から２次転写バイアスを印加することができる。

中間転写ベルト８及び２次転写ローラ９の上方には定着装置ＦＸが配置されており、下方にはタイミングローラ対ＴＲが配置されており、さらにその下方に、記録紙等の記録媒体Ｓを収容した記録媒体収容カセット１０が配置されている。

定着装置ＦＸはハロゲンランプヒータ等の熱源を内蔵した定着加熱ローラとこれに圧接される加圧ローラとを含むものである。
記録媒体収容カセット１０に収容された記録媒体Ｓは、媒体供給ローラ１０１にて１枚ずつ引き出してタイミングローラ対ＴＲへ供給することができる。

中間転写ベルト８を巻き掛けたローラ８１、８２の間には、転写ベルト８に沿って、ローラ８２から８１に向けて、イエロー画像形成部Ｙ、マゼンタ画像形成部Ｍ、シアン画像形成部Ｃ及びブラック画像形成部Ｋがこの順序で配置されている。

Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各画像形成部は、像担持体としてドラム型の感光体１を備えており、該感光体の周囲に帯電器２、露光装置３、現像装置４、１次転写ローラ５、クリーニング装置６及び除電器７がこの順序で配置されている。

１次転写ローラ５は転写ベルト８を間にして感光体１に対向しており、ベルトの走行に従動回転する。１次転写ローラ５には、感光体１上に形成されるトナー像をベルト８へ１次転写するための１次転写バイアスを図示省略の電源から印加できる。
露光装置３は、図示省略のパーソナルコンピュータ等から提供される画像情報に応じて、レーザービームの点滅により感光体１にドット（点）露光で画像露光を施せるものである。

各画像形成部における感光体１は、ここでは負帯電性の感光体であり、図示省略の感光体駆動モータにて図中時計方向回りに回転駆動できる。
各画像形成部における帯電器２は、それには限定されないが、本例ではスコロトロン帯電器であり、所定のタイミングで図示省略の電源から帯電用の電圧が印加される。

各画像形成部における現像装置４は、図２にも示すものであり、それには限定されないが本例では、非磁性トナー（本例では負帯電性の非磁性トナー）を主体とする現像剤（所謂一成分現像剤）用いて、感光体１上に形成される静電潜像を、図示省略の電源から現像バイアスが印加される現像ローラ４１で反転現像することができる。現像装置４については後ほどさらに説明する。

図５は図１のプリンタの制御回路の概略を示すブロック図である。このプリンタにおける各部はプリンタ全体の動作を制御する制御部Ｃｏｎｔの指示のもとに所定のタイミングで動作する。

このプリンタによると、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像形成部のうち１又は２以上を用いて画像を形成することができる。
画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのすべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、先ず、イエロー画像形成部Ｙにおいてイエロートナー像を形成し、これを転写ベルト８に１次転写する。

すなわち、イエロー画像形成部Ｙにおいて、感光体１が図中時計方向に回転駆動され、帯電器２にて表面が一様に所定電位に帯電され、該帯電域に露光装置３からイエロー画像用の画像露光が施され、感光体１上にイエロー用静電潜像が形成される。この静電潜像はイエロートナーを有する現像装置４の現像バイアスが印加された現像ローラ４１にて現像されて可視イエロートナー像となり、該トナー像が１次転写ローラ５にて転写ベルト８上に１次転写される。このとき、１次転写ローラ５には図示省略の電源から１次転写バイアスが印加される。

同様にして、マゼンタ画像形成部Ｍにおいてマゼンタトナー像が形成されて転写ベルト８に転写され、シアン画像形成部Ｃにおいてシアントナー像が形成されて転写ベルト８に転写され、ブラック画像形成部Ｋにおいてブラックトナー像が形成されて転写ベルト８に転写される。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト８上に重ねて転写されるタイミングで形成される。
かくして転写ベルト８上に形成された多重トナー像は転写ベルト８の回動により２次転写ローラ９へ向け移動する。

一方、記録媒体Ｓが記録媒体収容カセット１０から媒体供給ローラ１０１にて引き出され、タイミングローラ対ＴＲへ供給され、待機している。

このようにタイミングローラ対ＴＲのところで待機する記録媒体Ｓは、中間転写ベルト８にて送られてくる多重トナー像に合わせて、転写ベルト８と２次転写ローラ９とのニップ部に供給され、図示省略の電源から２次転写バイアスが印加された２次転写ローラ９にて該多重トナー像が記録媒体Ｓ上に２次転写される。その後記録媒体Ｓは定着装置ＦＸに通され、そこで多重トナー像が加熱加圧下に記録媒体Ｓに定着される。記録媒体Ｓはひき続き、排出ローラ対ＤＲにて排出トレイＤＴに排出される。

トナー像のベルト８への１次転写において感光体１上に残留する転写残トナー等はクリーニング装置６で清掃され、２次転写によりベルト８上に残留する２次転写残トナー等はクリーニング装置８３で清掃される。これら清掃除去されたトナーはそれぞれ図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。

以上説明したようにして画像形成されるのであるが、画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれにおける現像装置４は図２、図３に示すように構成されており、制御部Ｃｏｎｔの指示のもとにトナー補給装置４０からトナー補給を受けることができる。

図２は現像装置４の断面構造の概略を示しており、図３は現像装置４を背後からみたときの（感光体１とは反対側からみたときの）内部構造の概略を示している（但し、現像ローラ４１及び供給ローラ４２はその位置を鎖線で示している。）。

各現像装置４は、上室４Ｕと下室４Ｌとを備えており、これら上下の室の間には隔壁４Ｗが形成されている。
下室４Ｌには感光体１に臨む現像ローラ４１及び現像ローラ４１へトナーを供給するトナー供給ローラ４２が設けられている。感光体１と現像ローラ４１は僅かな現像ギャップをおいて対向している。トナー供給ローラ４２は少なくとも表層部が発泡弾性材料からなるローラであり、現像ローラ４１に接触している。現像ローラ４１とトナー供給ローラ４２は図示省略の現像ローラ駆動モータにより共に図２中反時計方向に回される。現像ローラ４１は図示省略の電源から現像バイアス（ここでは直流電圧に交流電圧を重畳したバイアス）が印加される状態で感光体上潜像の現像に供される。

現像ローラ４１に対しては、供給ローラ４２のほか、第１、第２のトナー規制ブレード４３、４４及び除電部材４５が接触している。トナー規制ブレード４３、４４は供給ローラ４２にて現像ローラ４１上へ供給され、現像領域へ向け搬送されるトナーの層厚を所定のものに規制するとともに該トナーを摩擦帯電させる。除電部材４５は現像領域で消費されずに現像装置内へ戻ってくるトナーから除電する。供給ローラ４２は現像装置内へ戻ってくるトナを現像ローラ４１から剥がし落とすことも行う。

現像装置上室４Ｕには上側トナー搬送スクリュー４６が、下室４Ｌの上部には下側トナー搬送スクリュー４７が設けられている。図３に示すように、上下室間の隔壁４Ｗには、その一端部の近傍部位にトナー流通開口Ｐ１が、他端部にトナー流通開口Ｐ２が形成されている。

スクリュー４６、４７は図示省略の駆動モータ（前記の現像ローラ駆動モータでもよい）に回転駆動され、それにより、現像装置４内にトナーが循環するようになっている。さらに言えば、下室４Ｌ内のトナーは現像に供されものがある一方、下側トナー搬送スクリュー４７により一方の隔壁開口Ｐ１の下方領域から隔壁開口Ｐ２の方へ搬送されて該開口から上室４Ｕへ供給され、上側トナー搬送スクリュー４６にて開口Ｐ２から開口Ｐ１の方へ搬送され、開口Ｐ１から下室４Ｌへ移動するように循環するものもある。

上側トナー搬送スクリュー４６は前記隔壁開口Ｐ１よりさらに外側へ（図中左側へ）延びており、その部分はトナーを、前記開口Ｐ２とは反対側から開口Ｐ１へ向け搬送するスクリュー羽根を備えている。この部分に対しトナー補給装置４０（図１では図示省略）からトナーを補給できるようになっている。

トナー補給装置４０は制御部Ｃｏｎｔの指示のもとにトナーを補給する。制御部Ｃｏｎｔは、現像装置内トナー量検出装置４８により検出されるトナー量から導かれる不足トナー量を補給装置４０に補給させる。

トナー量検出装置４８は、本例では、発光素子及び受光素子を含むもので、発光素子は制御部Ｃｏｎｔの指示のもとに点灯され、受光素子は発光素子から図示省略の導光部材を介して到来する光量に応じた電圧を出力する。すなわち、受光素子の出力電圧がトナー量検出装置４８の検出出力であり、これは現像器内トナー量情報として制御部Ｃｏｎｔへ入力される。

トナー補給装置４０から補給されるトナーは、上室４Ｕ内を隔壁開口Ｐ１の方へ送られ、同じく上室４Ｕ内を隔壁開口Ｐ２から隔壁開口Ｐ１の方へ循環搬送されてくるトナーと混じり合いながら開口Ｐ１から下室４Ｌへ落とされ、現像装置内既存のトナーと循環攪拌されつつ現像に供されていく。

プリンタＰでは、制御部Ｃｏｎｔにより、非画像形成時に所定のタイミングで現像装置４内の劣化トナーを該現像装置に対応する感光体１に放出するためのトナー強制消費モードが設定される。

ここで、「非画像形成時」とは、記録媒体Ｓへ転写出力するための画像を画像形成部Ｙ〜Ｋのうち少なくとも一つを用いて形成する「画像形成時」以外の時であり、トナー強制消費モード設定のタイミングとしては、プリント（画像形成）ジョブ終了時等を例示できる。

プリンタＰでは、画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれにおける現像装置４についてトナー強制消費モードが実施される。
制御部Ｃｏｎｔは、トナー強制消費モードにおいては、各現像装置４について、先ず該現像装置内トナーの劣化度を次のようにして求める。

すなわち、制御部Ｃｏｎｔは、非画像形成時の予め定めたトナー強制消費モード実施タイミングで、現像装置４のトナー消費率及び該現像装置へのトナー補給装置４０からのトナー補給量を求める。そして、該現像装置４についてのトナー消費率及びトナー補給量の組み合わせに応じて予め定められ、制御部Ｃｏｎｔに記憶させてある複数ランクのトナー劣化度のうちから、該求めたトナー消費率及びトナー補給量の組み合わせに応じたトナー劣化度を求める。

「トナー消費率」については、制御部Ｃｏｎｔにおいて、該トナー消費率を算出する直前の予め定めた画像形成枚数（例えば５００枚）における既知の全画素数（記録媒体１枚分相当の画像形成可能領域における既知の全画素数×該予め定めた画像形成枚数）に対する現像トナーが付着した画素数の割合〔％〕として求めることができる。
現像トナーが付着した画素数は、コンピュータ等からの画像情報に基づいて制御部Ｃｏｎｔが露光装置３により感光体１をドット（点）露光した回数を制御部Ｃｏｎｔ内のドットカウンタでカウントすることで把握される。

トナー補給装置４０による「トナー補給量」については、該トナー補給量を求める直前の予め定めた画像形成枚数（例えば１００枚）の画像形成において、制御部Ｃｏｎｔがトナー補給装置４０にトナー補給を命じたときのトナー補給モータ駆動信号に基づいて制御部Ｃｏｎｔ内で把握される。

また、制御部Ｃｏｎｔには、画像生産性低下の抑制及び劣化トナーの効率的放出の両観点から現像装置内トナーの劣化度に応じて予め定めた劣化トナー放出のための複数種類のトナー強制消費用静電潜像パターンを設定してある。

例えば、次のように、現像装置４のトナーの消費率と該現像装置へのトナー補給量との組み合わせに応じて、劣化トナーの効率のよい放出より、画像生産性を優先させたベタトナー像形成用のベタパターンが選択されるように、或いは、劣化トナーの効率のよい放出を可能にする網点パターン（又はラインパターン）が選択されるように設定してある。

トナー消費率 トナー補給量 トナー強制消費用静電潜像パターン
(1) ２％未満 １ｇ未満 ベタ画像用ベタパターン（図５参照） (2) ２％未満 １ｇ以上３ｇ未満 網点パターン（又ラインンパターン）（ 図６、図７参照）
(3) ２％未満 ３ｇ以上 網点パターン（又ラインパターン）
(4) ２％以上 １ｇ未満 ベタパターン（図５参照）
(5) ２％以上 １ｇ以上３ｇ未満 ベタパターン
(6) ２％以上 ３ｇ以上 網点パターン（又ラインパターン）（図 ６、図７参照）

また例えば、次のように、現像装置４のトナーの消費率と該現像装置へのトナー補給量との組み合わせに応じて、劣化トナーの効率のよい放出より、画像生産性を優先させたベタトナー像形成用のベタパターンが選択されるように、或いは、画像生産性をできるだけ維持しつつも、劣化トナーの効率のよい放出も可能にするベタパターンと網点パターン（又はラインパターン）の組み合わせパタ−ンが選択されるように設定することもできる。

トナー消費率 トナー補給量 トナー強制消費用静電潜像パターン
(1) ２％未満 １ｇ未満 ベタ画像用ベタパターン（図５参照） (2) ２％未満 １ｇ以上３ｇ未満 ベタパターン＋網点パターン（又ライン ンパターン）（図８、図９参照）
(3) ２％未満 ３ｇ以上 ベタパターン＋網点パターン（又ライン パターン）（図８、図９参照）
(4) ２％以上３％未満 １ｇ未満 ベタパターン（図５参照）
(5) ２％以上３％未満 １ｇ以上３ｇ未満 ベタパターン＋網点パターン（又ライン パターン）（図８、図９参照）
(6) ２％以上３％未満 ３ｇ以上 ベタパターン＋網点パターン（又ライン パターン）（図８、図９参照）
(7) ３％以上 １ｇ未満 ベタパターン（図５参照）
(8) ３％以上 １ｇ以上３ｇ未満 ベタパターン
(9) ３％以上 ３ｇ以上 ベタパターン＋網点パターン（又ライン パターン）（図８、図９参照）

制御部Ｃｏｎｔは、前述のようにトナー消費率とトナー補給量に基づいてトナー劣化度を求め、該求めたトナー劣化度に応じたトナー強制消費用静電潜像パターンを、予め定められた該複数種類のトナー強制消費用静電潜像パターンのなかから選択し、該選択パターンのトナー強制消費用静電潜像を露光装置３に感光体１上に形成させ、該静電潜像を現像装置４に現像させて現像装置４内トナーを強制消費させ、それにより劣化トナーを放出する。

感光体１上に形成された強制消費トナー像は、本プリンタＰでは、中間転写ベルト８へ転写され、クリーニング装置８３にてベルト８から除去清掃される。なお、このとき、２次転写ローラ９はベルト８から図示省略の駆動手段により離反させておく。

かくして、トナー強制消費を行うときはいつも該トナー強制消費を感光体１へのベタ画像形成のみで行う場合と比べると、劣化トナーを感光体１へ効率よく放出することができ、また、トナー強制消費行うときはいつも該トナー強制消費を感光体１へのベタ画像以外の網点画像等の画像の形成のみで行う場合と比べると、画像生産性の低下を抑制することができる。

次にコニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社製のタンデム型フルカラープリンタmagicolor5570 を用い、且つ、シアン色トナーの現像装置について、記録媒体として白紙記録紙を用い、画像形成時の印字率を０％印字、つまり白紙現像として５０００枚画像形成動作を行わせるとともに画像形成枚数１００枚目毎に１度トナー強制消費を行い、５０００枚目の記録紙におけるトナーカブリを評価し、また、１０００枚毎にその間の画像生産性〔枚／分〕を求めるとともに５０００枚全体での平均画像生産性を求めた。結果を表１に示す。表１において、「Ｋ」は「１０００枚」を表しており、例えば「５Ｋ」は「５０００枚」を表している。なお、白紙現像における感光体１上のトナーカブリは主として現像装置内トナー全体の劣化度（トナー消費率とトナー補給量の組み合わせに基づく劣化度）に起因するものである。

表１において、「強制消費率」とは、白ベタ画像に対してどれだけの印字面積率で強制トナー消費を行うかを表している。つまりパーセンテージが大きいほど、強制トナー消費量が大きいことを示している。
強制消費のパターン制御欄において、
制御１は、ベタパターン（図５）又は網点パターン（図６）
制御２は、ベタパターン（図５）又はラインパターン（図７）
制御３は、ベタパターンと網点パターンの組み合わせ（図８）
制御４は、ベタパターンとラインパターンの組み合わせ（図９）である。
このようなパターンで強制消費を行い、消費量としては、網点パターンやラインパターンの場合は白紙部に付着したトナーも含めた量としている。

カブリ評価は、５０００枚画像形成後、白ベタ現像中に無理やりプリンタを停止させ、その際に感光体上に付着しているカブリトナーを片面に感圧性接着剤層を有する透明テープ（通称セロハンテープ）に付着させ、該テープを白紙記録紙に貼り着けて透過濃度をミノルタ社製透過濃度計ＣＲ−２４１にて測定し、評価したものである。

このときの評価としてｃ＊によってランク付けを行い、感光体回転軸線方向である感光体長手方向（感光体幅方向）における３点のｃ＊値の平均値で以下のとおりランク付けし、５未満をカブリが実質上ないと言える良好な状態とし、５以上は不良とした。
ランク１：ｃ＊７以上
ランク２：ｃ＊６以上７未満
ランク３：ｃ＊５以上６未満
ランク４：ｃ＊４以上５未満
ランク５：ｃ＊４未満

なお、ｃ＊については、色の表示方法である、それ自体知られているＬａｂ表示方法〔ＪＩＳ（ＪＩＳＺ８７２９）〕において色度を示すａ＊、ｂ＊から求められる色の彩度を表すｃ＊に着目し、カブリトナーが多くなるとｃ＊が大きくなることを利用してｃ＊の値によってカブリランクを付け、評価したものである。

画像生産性については、平均生産性で２２．５枚／分以上を良好とした。
それぞれの条件で、５０００枚に白ベタ画像形成を行ったときの感光体上のカブリ量と画像生産性を判定基準とし、それぞれの評価をクリアしているものを総合評価で良「○」と記し、そうでないものを不良「×」と記した。

表１から分かるように、トナー強制消費を行うときはいつも該トナー強制消費を感光体１へのベタ画像形成のみで行う場合と比べると、劣化トナーを感光体１へ効率よく放出することができ（それによりカブリを低減することができ）、また、トナー強制消費行うときはいつも該トナー強制消費を感光体１へのベタ画像以外の網点画像等の画像の形成のみで行う場合と比べると、画像生産性の低下を抑制することができることが分かる。

以上説明したプリンタはタンデム型のフルカラープリンタであったが、本発明はモノクロ画像形成装置にも適用でき、また、他のタイプの多色画像形成装置（例えば、いわゆる４サイクル型フルカラープリンタ）等にも適用できる。

本発明は、画像生産性の低下を抑制して劣化トナーを効率よく現像装置から静電潜像担持体へ放出できる画像形成装置を提供することに利用できる。

本発明に係る画像形成装置の１例の構成の概略を示す図である。 図１の画像形成装置における現像器の断面構造の概略を示す図である。 図２の現像器を背後からみたときの内部構造の概略を示す図である。 図１の画像形成装置の制御回路の概略を示すブロック図である。 トナー強制消費のパターンの１例（ベタパターン）を示す図である。 トナー強制消費のパターンの他の例（網点パターン）を示す図である。 トナー強制消費のパターンのさらに他の例（ラインパターン）を示す図である。 トナー強制消費のパターンのさらに他の例（ベタ＋網点パターン）を示す図である。 トナー強制消費のパターンのさらに他の例（ベタ＋ラインパターン）を示す図である。

符号の説明

Ｙ イエロー画像形成部
Ｍ マゼンタ画像形成部
Ｃ シアン画像形成部
Ｋ ブラック画像形成部
１ 感光体
２ 帯電装置 ３ 画像露光装置
４ 現像装置 ４１ 現像ローラ
４２ トナー供給ローラ
４３、４４ トナー規制ブレード
４５ 除電部材
４Ｕ 上室
４Ｌ 下室
４Ｗ 隔壁
Ｐ１、Ｐ２ 隔壁開口
４６ 上側トナー搬送スクリュー
４７ 下側トナー搬送スクリュー
４０ トナー補給装置
４８ 現像装置内トナー量検出装置
５ １次転写ローラ
６ クリーニング装置
８ 中間転写ベルト
８１ 駆動ローラ
８２ 対向ローラ
８３ クリーナ
９ ２次転写ローラ
１０ 記録媒体供給カセット
１０１ 記録媒体供給ローラ
ＴＲ タイミングローラ対
ＦＸ 定着装置
ＤＲ 記録媒体排出ローラ対
ＤＴ 記録媒体排出トレイ
Ｓ 記録媒体
Ｃｏｎｔ 制御部

Claims (2)

1. 静電潜像担持体、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電装置、該帯電装置により帯電した静電潜像担持体表面の帯電域に画像露光を施して静電潜像を形成する露光装置及び該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置を含み、該トナー像を被転写体へ転写可能であり、現像装置は少なくとも一つ含んでおり、少なくとも一つの現像装置について、非画像形成時に、該現像装置内劣化トナーを該現像装置に対応する静電潜像担持体へ放出するためのトナー強制消費モードを設定でき、該モードにおいては、該静電潜像担持体に対応する露光装置にトナー強制消費用静電潜像を該静電潜像担持体上に形成させ、該トナー強制消費用静電潜像を該現像装置で現像してトナー強制消費を行う画像形成装置であり、 該トナー強制消費モードにおいて露光装置にトナー強制消費用静電潜像を静電潜像担持体に形成させるにあたり、トナー強制消費対象の現像装置内トナーの劣化度を求め、画像生産性低下の抑制及び劣化トナーの効率的放出の両観点から現像装置内トナーの劣化度に応じて予め定められた劣化トナー放出のための複数種類のトナー強制消費用静電潜像パターンのなかから、該求めたトナー劣化度に応じたトナー強制消費用静電潜像パターンを選択し、該選択パターンのトナー強制消費用静電潜像を形成させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー強制消費対象の現像装置へトナーを補給するトナー補給装置を含んでおり、 該現像装置内トナーの劣化度を求めるにあたり、該現像装置のトナー消費率及び該トナー補給装置から該現像装置へのトナー補給量を求め、現像装置のトナー消費率及び現像装置へのトナー補給量の組み合わせに応じて予め定められた複数ランクのトナー劣化度のうちから、該求めたトナー消費率及びトナー補給量の組み合わせに応じたトナー劣化度を求める請求項１記載の画像形成装置。