(57)【要約】  【課題】  検知センサを設けなくても各々の画像形成ユニットに設けられたトナー回収容器があふれることがなく、かつ中間転写体が傷みにくい、トナー回収容器の小型化およびトナー強制消費動作による画質の維持が可能な画像形成装置を提供する。  【解決手段】  画像を形成するのに用いたデータに基づいて、画像形成ユニット５０において使用されたトナー量および第１の廃トナー回収タンクに回収した廃トナー量を制御装置１２で計算する。濃度の低い画像を連続して形成した場合はトナー強制消費動作で所定のトナー画像を形成し、画像形成に適しないトナーを感光体ドラムに転写して第１の廃トナー回収タンクだけで回収する。第１の廃トナー回収タンクに所定の量の廃トナーを収容したら、トナー強制消費動作で形成したトナー画像を感光体ドラム５１から中間転写ベルト４２に転写して、第２の廃トナー回収タンク４８にも回収するようにする。【選択図】      図１
2006215319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体ドラムと、この感光体ドラムの表面にトナーを供給するトナー容器と、前記感光体ドラムから回収されたトナーを収容する第１の廃トナー回収タンクとをそれぞれ有する複数の画像形成ユニットと、前記感光体ドラムから前記トナー画像が転写される中間転写体と、この中間転写体から回収されたトナーを収容する第２の廃トナー回収タンクと、制御装置とを備え、所定の画像形成動作後に前記感光体ドラムの周面に所定のトナー画像を形成するトナー強制消費動作を行う画像形成装置において、
前記制御装置は、画像形成動作および前記トナー強制消費動作を制御し、かつ前記画像形成動作および前記トナー強制消費動作においてトナー画像を形成するのに用いたデータに基づいて各前記画像形成ユニットのトナー容器の使用開始時点から消費されたトナーの量ｐを計算することと、前記感光体ドラムから前記中間転写体にトナー画像を転写する場合に転写されるトナー画像のトナー量の転写される前のトナー量に対する割合ｘと前記ｐに基づいて各前記画像形成ユニットの前記第１の廃トナー回収タンクに回収されている廃トナーの量ｑを計算することとができるものであり、
前記トナー強制消費動作において前記感光体ドラムの周面に形成された前記所定のトナー画像は、前記トナー容器に収容された初期トナー量をＰ、前記第１の廃トナー回収タンクの容量をＱとして、前記制御装置による計算結果が（Ｑ−ｑ）＞（１−ｘ）・（Ｐ−ｐ）である場合は前記中間転写体に転写されずに全て前記第１の廃トナー回収タンクに回収され、前記制御装置による計算結果が（Ｑ−ｑ）＝（１−ｘ）・（Ｐ−ｐ）である場合は前記感光体ドラムから前記中間転写体に転写され、前記中間転写体に転写されたトナーは前記第２の廃トナー回収タンクに回収され、前記感光体ドラムに残留したトナーは前記第１の廃トナー回収タンクに回収されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御装置が、各前記画像形成ユニットのｐおよびｑと、前記中間転写体上のトナー画像を用紙に転写した場合に転写されるトナー画像のトナー量の転写される前のトナー量に対する割合とに基づいて、前記第２の廃トナー回収タンクに回収されている廃トナーの量ｒを計算し、前記第２の廃トナー回収タンクの容量をＲとして、前記制御装置による計算結果がｒ＝Ｒに達すると、前記第２の廃トナー回収タンクが交換されるまで動作を中断する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】
前記第２の廃トナー回収タンクに回収されたトナーの量が所定の量に達したことを検知する廃トナー検知センサを設けた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４】
前記所定の画像形成動作が、平均濃度が１０％以下の画像を所定の枚数の用紙に連続して形成することであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記所定のトナー画像が、前記画像形成ユニットで形成可能な最大幅であり、Ａ４用紙の１０％以下の面積のトナー画像に相当する量のトナーからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
トナー容器と第１の廃トナー回収タンクとが一体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか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、複数の画像形成ユニットおよび中間転写体を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の画像形成ユニットおよび中間転写体を備えた、プリンタや複写機またはこれらの複合機などの画像形成装置において、各々の画像形成ユニットには、画像形成動作において中間転写体に転写されず感光体ドラムに残留したトナーを回収するトナー回収容器が設けられている。転写媒体に沿って配置された画像形成ユニットのトナー回収容器には、転写媒体の搬送方向上流部よりも下流部のものに多くのトナーが回収されるため、特許文献１では、転写媒体の搬送方向下流部のものほどトナー回収容器の容量を大きくして、全てのトナーを使い切ると全てのトナー回収容器がほぼ一杯になるように構成された画像形成装置が提案されている。これによると、トナー回収容器を最小限の大きさとできるため、画像形成装置を小型化することが可能となる。
【０００３】
また、近年の画像形成装置はデジタル化されており、形成する画像のデータが制御装置によって画像形成ユニットに転送され、それに基づいて感光体ドラム上に静電潜像が形成されるため、この画像のデータによって各々の画像形成ユニットで消費されたトナー量を計算することができる。
【特許文献１】特開２００４−１０１５９２号公報（第４頁−第６頁、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、画像形成ユニットでは、現像器において攪拌され、帯電したトナーが感光体ドラムに供給されて静電潜像が顕像化される。低濃度の画像を形成する場合には、高濃度の画像を形成する場合と比べて、トナーが感光体ドラムに供給されるまでに攪拌される時間が長くなるためトナーの帯電量が多くなる。従って、低濃度の画像を連続して形成した場合、トナーの帯電量が多くなり過ぎて、形成される画像濃度が所望の濃度よりも低下することとなる。
【０００５】
そこで、所定の濃度以下の画像形成が連続した場合には、各画像形成ユニットにおいて所定の大きさ、濃度のトナー画像を感光体ドラム上に形成して、帯電量の多すぎるトナーを強制的に消費し、画像形成に用いられるトナーの帯電量を適切に保つ動作（以下トナー強制消費動作とする）が行われる。
【０００６】
通常の画像形成動作で感光体ドラム上に形成されたトナー画像の大部分は中間転写体に転写されるため、各々の画像形成ユニットに設けられたトナー回収容器に回収されるトナーは感光体ドラム上に形成されたトナー画像の一部である。しかし、トナー強制消費動作で感光体ドラム上に形成されたトナー画像は、中間転写体が傷まないように中間転写体には転写しないのが望ましく、全てが各々の画像形成ユニットに設けられたトナー回収容器に回収される。
【０００７】
そのため、トナー強制消費動作が頻繁に行われるほど、各々の画像形成ユニットに設けられたトナー回収容器が早く満たされることとなるため、特許文献１で提案された画像形成装置ではトナー回収容器があふれる可能性がある。これを防ぐためにはトナー回収容器にトナーが一杯になったことを検知する検知センサを設ける必要がある。しかし、検知センサを設けるのはコストの増加およびトナー回収容器の容量の減少に繋がるため避けたい。
【０００８】
そこで、本発明では、検知センサを設けなくても各々の画像形成ユニットに設けられたトナー回収容器があふれることがなく、かつ中間転写体が傷みにくい、トナー回収容器の小型化およびトナー強制消費動作による画質の維持が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】
【０００９】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、感光体ドラムと、この感光体ドラムの表面にトナーを供給するトナー容器と、前記感光体ドラムから回収されたトナーを収容する第１の廃トナー回収タンクとをそれぞれ有する複数の画像形成ユニットと、前記感光体ドラムから前記トナー画像が転写される中間転写体と、この中間転写体から回収されたトナーを収容する第２の廃トナー回収タンクと、制御装置とを備え、所定の画像形成動作後に前記感光体ドラムの周面に所定のトナー画像を形成するトナー強制消費動作を行う画像形成装置において、前記制御装置は、画像形成動作および前記トナー強制消費動作を制御し、かつ前記画像形成動作および前記トナー強制消費動作においてトナー画像を形成するのに用いたデータに基づいて各前記画像形成ユニットのトナー容器の使用開始時点から消費されたトナーの量ｐを計算することと、前記感光体ドラムから前記中間転写体にトナー画像を転写する場合に転写されるトナー画像のトナー量の転写される前のトナー量に対する割合ｘと前記ｐに基づいて各前記画像形成ユニットの前記第１の廃トナー回収タンクに回収されている廃トナーの量ｑを計算することとができるものであり、前記トナー強制消費動作において前記感光体ドラムの周面に形成された前記所定のトナー画像は、前記トナー容器に収容された初期トナー量をＰ、前記第１の廃トナー回収タンクの容量をＱとして、前記制御装置による計算結果が（Ｑ−ｑ）＞（１−ｘ）・（Ｐ−ｐ）である場合は前記中間転写体に転写されずに全て前記第１の廃トナー回収タンクに回収され、前記制御装置による計算結果が（Ｑ−ｑ）＝（１−ｘ）・（Ｐ−ｐ）である場合は前記感光体ドラムから前記中間転写体に転写され、前記中間転写体に転写されたトナーは前記第２の廃トナー回収タンクに回収され、前記感光体ドラムに残留したトナーは前記第１の廃トナー回収タンクに回収されることを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、画像を形成するに従ってトナー容器に収容されているトナーの量の計算値（Ｐ−ｐ）および第１の廃トナータンクの残容量の計算値（Ｑ−ｑ）が減少するが、トナー容器に収容されているトナー（Ｐ−ｐ）を全て感光体ドラムおよび中間転写体に転写した場合に第１の廃トナータンクで回収される量の計算値（１−ｘ）・（Ｐ−ｐ）が、（Ｑ−ｑ）未満の場合は、トナー強制消費動作で形成された所定のトナー画像は中間転写体には転写せず全て第１の廃トナータンクで回収し、中間転写体には転写しない。（１−ｘ）・（Ｐ−ｐ）が（Ｑ−ｑ）到達すると、トナー強制消費動作で形成された所定のトナー画像は中間転写体にも転写し、第１の廃トナータンクと第２の廃トナータンクの双方で回収する。そのため、第１の廃トナータンクがトナー強制消費動作を行わないことを想定した最小限の容量（１−ｘ）・Ｐ以上の容量を有していれば、トナー強制消費動作によって画質を維持しつつ、中間転写ベルトを最大限使用せず傷まないようにし、かつ廃トナー量を検知するセンサを設けることなく廃トナーがあふれるのを防ぐことができる。
【００１１】
（２）また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御装置が、各前記画像形成ユニットのｐおよびｑと、前記中間転写体上のトナー画像を用紙に転写した場合に転写されるトナー画像のトナー量の転写される前のトナー量に対する割合とに基づいて、前記第２の廃トナー回収タンクに回収されている廃トナーの量ｒを計算し、前記第２の廃トナー回収タンクの容量をＲとして、前記制御装置による計算結果がｒ＝Ｒに達すると、前記第２の廃トナー回収タンクが交換されるまで動作を中断することを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、第２の廃トナー回収タンクで回収されている廃トナーの量の計算値ｒが廃トナー回収タンクの容量Ｒに達すると、第２の廃トナー回収タンクが交換されるまで画像形成装置は動作を中断する。そのため、第２の廃トナー回収タンクは、廃トナー量を検知するセンサを設けることなく廃トナーがあふれるのを防ぐことができる。
【００１３】
（３）また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記第２の廃トナー回収タンクに回収されたトナーの量が所定の量に達したことを検知する廃トナー検知センサを設けたことを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、廃トナー検知センサが第２の廃トナー回収タンクの廃トナーが所定の量に達したことを検知するため、廃トナーがあふれるのを防ぐことができる。
【００１５】
（４）また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記所定の画像形成動作が、平均濃度が１０％以下の画像を所定枚数の用紙に連続して形成することであることを特徴とする。
【００１６】
この構成によると、ある用紙に画像の形成を完了した時点で、それ以前の所定の枚数の用紙に形成した画像の平均濃度が１０％以下であるときに、トナー強制消費動作を開始するため、帯電量が増加して画像形成に適しなくなったトナーを、確実に画像形成に用いないようにすることができる。
【００１７】
（５）また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記所定のトナー画像が、前記画像形成ユニットで形成可能な最大幅であり、Ａ４用紙の１０％以下の面積のトナー画像に相当する量のトナーからなることを特徴とする。
【００１８】
この構成によると、画像形成ユニットで形成可能な最大幅の、Ａ４用紙の１０％以下の面積のトナー画像に相当する量のトナーからなるトナー画像が、帯電量が増加して画像形成に適しなくなったトナーとして、トナー強制消費動作によって各画像形成ユニットで形成され、画像形成ユニットの幅方向にまんべんなく消費されるため、画像形成に適したトナーによって用紙に画像を形成することができる。また、画像形成に適したトナーまでは用いられないため、トナーを無駄にすることがない。
【００１９】
（６）また本発明は、上記構成の画像形成装置において、トナー容器と第１の廃トナー回収タンクとが一体であることを特徴とする。
【００２０】
この構成によると、空になったトナー容器と、上記制御によって廃トナーがあふれることなくほぼ一杯になった第１の廃トナー回収タンクとを同時に交換することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、制御装置によって画像のデータに基づいてその画像の形成に用いたトナー量などを計算することによって、検知センサを設けなくても各々の画像形成ユニットに設けられた第１のトナー回収容器から廃トナーがあふれることがなく、この容器の小型化が可能な画像形成装置を得ることができる。また、この画像形成装置では、トナー強制消費動作によって用紙に形成される画質を維持することができ、さらに、可能な限りトナー強制消費動作で形成されたトナー画像を転写しないため中間転写体が傷みにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施形態を図１〜図３を用いて説明する。図１は本発明の画像形成装置の実施形態に係るプリンタの概略構成図、図２は画像形成ユニット近傍の部分拡大図、図３はトナー容器と第１の廃トナー回収容器の斜視図である。
【００２３】
まずプリンタ１０の各部について説明する。プリンタ１０の内部には、制御装置１２、給紙部３０、画像形成部４０および定着部６０が設けられている。制御装置１２はプリンタ１０の用紙搬送動作や画像形成動作などの動作を制御するものである。
【００２４】
給紙部３０について説明する。給紙部３０は給紙カセット３１、給紙ローラ３２、搬送ローラ対３３およびレジストローラ対３４からなる。給紙カセット３１は、用紙３７を収容するものであり、プリンタ１０の下部に配設されている。用紙３７はここから給紙ローラ３２により１枚ずつ用紙搬送路３６へ送り出され、搬送ローラ対３３、レジストローラ対３４によって搬送される。
【００２５】
次に画像形成部４０について説明する。画像形成部４０はイエロー、シアン、マゼンタおよびブラック用の画像形成ユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび５０ｄ、一次転写ローラ４１、中間転写ベルト４２ならびにベルトクリーニング器４７からなる。
【００２６】
画像形成ユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび５０ｄはタンデム配置されており、配列順序は変更可能である。各々の画像形成ユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび５０ｄと中間転写ベルト４２を介して対向する位置に一次転写ローラ４１が１本ずつ配置される。
【００２７】
中間転写ベルト４２は、駆動ローラ４５と、従動ローラ４６ａおよび４６ｂとによって張架支持されている。中間転写ベルト４２の上側の外面に全ての画像形成ユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび５０ｄが接触している。支持ローラ５５ａは中間転写ベルト４２を駆動させるものであり、中間転写ベルト４２は図１において右回り（矢印方向）に回転する。本実施形態では、従動ローラは４６ａおよび４６ｂの２本としているが、画像形成ユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび５０ｄが中間転写ベルト４２に接触する限りにおいて１本以上であればよい。また、中間転写ベルト４２は、画像形成ユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび５０ｄで形成されたトナー画像が転写され、ここからさらに用紙に転写するための中間転写体として機能するものであり、ベルトに限らず、ドラム状のものであってもよい。
【００２８】
ベルトクリーニング器４７は、用紙３７に転写されなかったトナーを中間転写ベルト４２から除去するもので、中間転写ベルト４２に接するブレードを備える。
【００２９】
画像形成ユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび５０ｄの画像を形成する部分はいずれも同じ構造であり、図２に示すように、中間転写ベルト４２の回転に合わせて回転する感光体ドラム５１の周囲に、感光体ドラム５１の上方から回転方向（矢印方向）に従って、帯電器５２、ＬＥＤプリントヘッド５３、現像器５４、さらに中間転写ベルト４２との接触部を挟んで、クリーニング器５５および除電器５６を周辺要素として配列している。現像器５４には、トナー容器５７が取り付けられており、ここからトナーが供給される。図３に示すように、トナー容器５７は上部に設けられた第１の廃トナー回収タンク５８と一体に成形されている。
【００３０】
最後に定着部６０について説明する。定着部６０は定着ローラ６１と加圧ローラ６２とが圧接してなり、ここで用紙３７に転写されたトナー画像が加熱・加圧されて用紙３７に定着される。
【００３１】
次に画像形成動作を説明する。使用者が、本体１０に直接またはネットワークを経由して接続された図示しない外部コンピュータから画像形成の指示を出すと、制御装置１２がこの指示を受けて各部を動作させる。図１および図２において、中間転写ベルト４２は駆動ローラ４５によって右回り（矢印方向）に回転し、これに接触する各画像形成ユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび５０ｄの感光体ドラム５１は対応して左回り（矢印方向）に回転する。感光体ドラム５１が回転すると、感光体ドラム５１の表面は、まず帯電器５２により均一に帯電される。次に、外部コンピュータから送られた原稿画像の電気信号に基づいて、多数のＬＥＤからなるＬＥＤプリントヘッド５３から照射される光により、用紙３７に形成される画像の部分又は前記画像以外の部分に相当する電荷が消去され、感光体ドラム５１の表面に静電潜像が形成される。そして現像器５４に設けられた現像ローラ５４ａによって攪拌され、帯電したトナーが感光体ドラム５１上に供給され、前記静電潜像がトナー画像として顕像化する。
【００３２】
感光体ドラム５１がさらに回転し、前記トナー画像が中間転写ベルト４２を挟んで一次転写ローラ４１と対向する位置に来たときに、一次転写ローラ４１にトナーの帯電極性と逆極性のバイアス電圧が印加され、前記トナー画像が感光体ドラム５１から中間転写ベルト４２に転写される。転写されなかった残留トナーはクリーニング器５５によって除去され、図２でクリーニング器５５の手前側に設けられた、コイルばねを内蔵した廃トナー搬送管５９によって第１の廃トナー回収タンク５８に搬送され、上面に設けられた廃トナー回収口５８ａから回収される。また、感光体ドラム５１の表面に残った電荷は除電器５６によって除去される。
【００３３】
中間転写ベルト４２上に画像形成ユニット５０ａから５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの順にトナー画像が転写により積み重ねられ、さらに中間転写ベルト４２が回転し、前記積み重ねられたトナー画像が二次転写ローラ４３と対向する位置に来たときに、それに合わせて中間転写ベルト４２と二次転写ローラ４３との間に用紙３７が用紙搬送路３６を搬送されてくる。このとき二次転写ローラ４３にトナーの帯電極性と逆極性のバイアス電圧が印加され、前記積み重ねられたトナー画像が中間転写ベルト４２から用紙３７に転写される。中間転写ベルト４２上の転写されなかった残留トナーは、ベルトクリーニング器４７によって中間転写ベルト４２上から除去され、第２の廃トナー回収タンク４８に回収される。トナー画像が転写された用紙３７は、定着部６０に搬送され、前述したように加熱・加圧されてトナー画像が定着され、排出ローラ対６４によってプリンタ１０の上部に設けられた排紙トレイ６５に排出される。
【００３４】
本発明の実施形態において、トナー画像は全て制御装置１２を経た画像データを用いて形成されているため、制御装置１２はこの画像データから、画像形成ユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび５０ｄの各々で感光体ドラム５１上に形成された、トナー画像のトナー量ｓを計算することができる。
【００３５】
また、前述したように、感光体ドラム５１上に形成されたトナー画像は、一次転写ローラ４１によって中間転写ベルト４２に転写されるものと、転写されずに感光体ドラム５１上に残留するものとがある。トナー画像のうち、中間転写ベルト４２に転写されたもののトナー量の、転写される前のトナー量に対する割合を一次転写効率ｘとする。同様に、中間転写ベルト４２上のトナー画像のうち、二次転写ローラ４３によって用紙３７に転写されるもののトナー量の、転写される前のトナー量に対する割合を二次転写効率ｙとする。これら一次転写効率ｘおよび二次転写効率ｙは事前の実験によって求めることが可能である。ここで、トナー量は重量であっても体積であっても構わない。一般に、重量で計算した場合、一次転写効率ｘは約９０％、二次転写効率ｙは約９５％である。
【００３６】
トナー量がｓのトナー画像では、中間転写ベルト４２に転写される量はｘ・ｓ、第１の廃トナー回収タンク５８で回収される量は（１−ｘ）・ｓである。また、中間転写ベルト４２に転写されたｘ・ｓのトナーのうち、用紙３７に転写される量はｙ・ｘ・ｓ、第２の廃トナー回収タンク４８で回収される量は、（１−ｙ）・ｘ・ｓである。
【００３７】
トナー容器５７の交換時点からある時点ｔまでに形成した各々の画像のトナー量ｓを全て集計すると、それまでに使用したトナー量ｐが計算できる。トナー容器５７中の初期トナー量をＰとして制御装置１２に設定することによって、時点ｔでのトナー容器５７中のトナー残量は（Ｐ−ｐ）として計算できる。
【００３８】
同様にトナー容器５７の交換時点、すなわち第１の廃トナータンク５８の交換時点から時点ｔまで集計した第１の廃トナータンク５８で回収した廃トナー量ｑと、第１の廃トナータンク５８の廃トナーの容量Ｑから、時点ｔでの第１の廃トナータンク５８の残容量を（Ｑ−ｑ）として計算できる。
【００３９】
従って、第１の廃トナータンク５８に廃トナー量を検知するセンサを設けなくても、トナー容器５７が空になったことおよび第１の廃トナータンク５８の残容量がなくなったことを制御装置１２で計算することができる。
【００４０】
また、感光体ドラム５１上に形成したトナー画像を全て中間転写ベルト４２に転写するようにした場合、第１の廃トナータンクには（１−ｘ）・Ｐの廃トナーが回収されることになるため、第１の廃トナータンク５８の容量Ｑを（１−ｘ）・Ｐ以上にすれば、制御装置１２で第１の廃トナータンク５８の残容量を計算しなくても、第１の廃トナータンク５８から廃トナーをあふれさせることなくトナー容器５７の全てのトナーを使い切ることができる。つまり、本発明の実施形態のようにトナー容器５７と第１の廃トナータンク５８とが一体成形されている場合でも、第１の廃トナータンクをできる限り小さくしつつも、トナーを無駄にすることがない。
【００４１】
次にトナー強制消費動作について説明する。現像器５４では高濃度の画像を形成できる量のトナーを攪拌し、帯電させるため、低濃度の画像を形成した場合、この帯電したトナーのうち、一部しか利用されない。そのため、低濃度の画像を連続して形成すると、現像器５４内部で攪拌されるが利用されないトナーは帯電量が多くなりすぎることになる。帯電量が多くなりすぎたトナーを用いて形成された画像は濃度が所望の濃度よりも低いものとなるため、ある時点においてそれまでの画像形成動作がある条件に達すると、用紙に形成する画像とは別の所定のトナー画像を感光体ドラム５１に形成して、このトナーを強制的に消費する動作を行う。ここでは、この動作をトナー強制消費動作と呼ぶ。
【００４２】
本発明の実施形態において、トナー強制消費動作は、ある用紙に画像の形成を完了した時点で、それ以前の連続した所定の枚数（例えばこの場合１００枚）の用紙に形成した画像の平均濃度が１０％以下であるときに行う。
【００４３】
ここで、本発明の実施形態におけるトナー画像の濃度について説明する。トナー画像は例えば一辺が０．０４ｍｍの正方形の升目からなっており、各升目にはトナーが存在するか存在しないかのどちらかの状態である。あるトナー画像を構成する升目に全てトナーが存在している場合、そのトナー画像は濃度１００％であり、その升目の半分にトナーが存在している場合、濃度５０％であるとする。この升目は正方形に限られず、長方形、六角形などであってもよい。
【００４４】
トナー強制消費動作で形成されるトナー画像（以下画像Ａとする）は、画像形成ユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび５０ｄによって形成される最大幅であり、Ａ４用紙の１０％以下の面積のトナー画像、つまりＡ４用紙の１０％以下の面積の升目に存在しているトナーに相当する量のトナーからなるものである。ただし、画像Ａのトナー量は０であることはない。これによって、画像形成に適しないトナーを画像形成ユニットの幅方向にまんべんなく消費することができ、かつ画像形成に適したトナーまでも画像Ａとして無駄に消費するのを避けることができる。トナー強制消費動作を開始するための画像形成動作の条件や、画像Ａの大きさや濃度、トナー量は、用いる画像形成装置ごとに適宜変更して構わない。
【００４５】
画像Ａは、中間転写ベルト４２を保護する観点から、中間転写ベルト４２には転写せず、感光体ドラム５１から全て第１の廃トナー回収タンク５８に回収するのが好ましい。画像Ａのトナー量をａとすると、第１の廃トナー回収タンク５８に回収されるトナー量は、中間転写ベルト４２に転写した場合では（１−ｘ）・ａであり、中間転写ベルト４２に転写しない場合ではａである。ｘが９０％であるとすると、１０倍の違いがある。従って、画像Ａを中間転写ベルト４２に転写しない制御をした場合、プリンタ１０で濃度の低い画像を多く形成すると、第１の廃トナー回収タンク５８は濃度の高い画像ばかりを形成したときと比べて多くの廃トナーが回収される。第１の廃トナー回収タンクが、限られたスペースに設けるためなどの理由で小さいものであるとき、想定したよりも多くの回数のトナー強制消費動作が行われると廃トナーがあふれてしまう。
【００４６】
しかし、前述した、制御装置１２によって計算した時点ｔでのトナー容器５７中のトナー残量（Ｐ−ｐ）と、第１の廃トナー回収タンク５８の残容量（Ｑ−ｑ）に基づいて、画像Ａを中間転写ベルト４２に転写し、第２の廃トナー回収タンク４８にも回収するようにすれば、廃トナー量の検知センサを設けることなく、第１の廃トナー回収タンク５８からトナーがあふれるのを防ぐことができる。
【００４７】
トナー容器５７の初期トナー量Ｐおよび、第１の廃トナー回収タンク５８の容量Ｑの関係は、第１の廃トナー回収タンク５８で中間転写ベルト４２に転写されなかったトナー容器５７中のトナーを回収できるようにし、かつ数回分の画像Ａを回収できるようにするために、Ｑ＞（１−ｘ）・Ｐに設定されている。
【００４８】
画像形成動作およびトナー強制消費動作を行うに従って、（Ｑ−ｑ）および（Ｐ−ｐ）が減少し、制御装置１２での計算結果が当初の（Ｑ−ｑ）＞（１−ｘ）・（Ｐ−ｐ）から、ある時点で（Ｑ−ｑ）＝（１−ｘ）・（Ｐ−ｐ）に到達する。この時点で、トナー容器５７中のトナーを全て感光体ドラム５１から中間転写ベルト４２に転写したとき、転写されずに感光体ドラム５１に残ったものがちょうど第１の廃トナー回収タンク５８で回収されることになる。つまり、この時点以降に画像Ａを全て第１の廃トナー回収タンク５８で回収したのではトナーがあふれることになる。
【００４９】
そこで、この時点以降は画像Ａを中間転写ベルト４２に転写し、第１の廃トナー回収タンク５８と第２の廃トナー回収タンク４８で回収するようにすると、トナー容器５７のトナーを使い切ると同時に第１の廃トナー回収タンク５８の廃トナーが容量一杯となる。
【００５０】
以上のように構成することにより、中間転写ベルト４２の使用を最低限としながら、第１の廃トナー回収タンク５８に廃トナー量の検知センサを設けなくても廃トナーがあふれることなく、トナー強制消費動作による画質の維持が可能である。また、第１の廃トナー回収タンク５８の小型化も可能であり、画像形成装置内の限られた空間に配置することが可能となる。
【００５１】
次に、第２の廃トナー回収タンク４８で回収されるトナーについて説明する。全てのトナー容器５７および第２の廃トナー回収タンク４８は同時に交換されるとは限らない。しかし、任意の時点から別の任意の時点までに各々のトナー容器５７から使用したトナー量は、画像Ａを中間転写ベルトに転写したかどうかも考慮して制御装置１２で計算できる。これに基づいて全ての画像形成ユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび５０ｄで使用したトナー量を集計すれば、この間に第２の廃トナー回収タンク４８に回収された廃トナー量も制御装置１２で計算することができる。第２の廃トナー回収タンク４８を交換した時点から、ある時点までに第２の廃トナー回収タンク４８で回収した廃トナー量をｒとし、第２の廃トナー回収タンク４８の容量をＲとすれば、制御装置１２の計算結果がｒ＝Ｒとなったときに、画像形成動作を中断し、図示しない表示部に第２の廃トナー回収タンク４８を交換する旨を表示させれば、第２の廃トナー回収タンクから廃トナーをあふれさせることはない。このとき、図示しない表示部に第２の廃トナー回収タンク４８の交換を使用者に促す旨を表示させれば、画像形成動作が中断したことで使用者がとまどうことがない。
【００５２】
また、第２の廃トナー回収タンク４８に反射式センサなどからなる、廃トナー量を検知するセンサ（不図示）を設けてもよい。この場合、上記のような複雑な計算を制御装置１２で行うことなく第２の廃トナー回収タンク４８から廃トナーをあふれさせることはない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、カラーコピー機、プリンタなど、中間転写体を利用する画像形成装置一般に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の画像形成装置の実施形態に係るプリンタの概略構成図
【図２】画像形成ユニット近傍の部分拡大図
【図３】トナー容器と第１の廃トナー回収容器の斜視図
【符号の説明】
【００５５】
１０    プリンタ
１２    制御装置
４２    中間転写ベルト
４８    第２の廃トナー回収タンク
５１    感光体ドラム
５７    トナー容器
５８    第１の廃トナー回収タンク
【図１】
2006215319.tif 000003
【図２】
2006215319.tif 000004
【図３】
2006215319.tif 000005