(57)【要約】【課題】トナーを強制的に消費させるトナー吐き出し動作で、トナーの消費量を安定させることができる構成を提供する。【解決手段】画像形成エンジン部１１０は、最大濃度調整時に、分光センサで検知された画像の濃度情報に基づいて画像形成時の現像コントラストを設定する。また、トナー載り量制御時に、トナー載り量検知センサ５５の検知結果に基づいて現像コントラストを設定する。トナー吐き出し動作は、吐き出し用のトナー画像を感光ドラム１に形成することで、現像装置４のトナーを強制的に消費させる。トナー吐き出し動作の実行時には、トナー載り量制御で設定された現像コントラストにより吐き出し用のトナー画像を形成する。【選択図】図９
2019012234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、帯電された前記感光体の表面を露光して、前記感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、現像バイアスが印加され、前記現像バイアスと前記静電潜像の画像部の電位との電位差である現像コントラストを形成することで、前記感光体の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、を有する画像形成部と、
前記画像形成部により記録材に形成されたトナー画像の濃度を検知する濃度検知手段と、
前記画像形成部により形成された制御用の第１トナー画像のトナー載り量を検知する載り量検知手段と、
前記濃度検知手段により検知された画像の濃度情報に基づいて画像形成時の前記現像コントラストを設定する第１モードと、前記載り量検知手段の検知結果に基づいて前記現像コントラストを設定する第２モードと、制御用の第２トナー画像を前記感光体に形成することで、前記現像手段のトナーを強制的に消費させる強制消費モードとを実行可能で、前記強制消費モードの実行時には、前記第２モードで設定された前記現像コントラストにより前記第２トナー画像を形成するように前記画像形成部を制御する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、所定の条件を満たした場合に前記第２モードを実行してから前記強制消費モードを実行する、
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】
前記制御手段は、連続画像形成中に前記所定の条件を満たした場合に、画像形成動作を中断して前記第２モード及び前記強制消費モードを実行する、
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】
前記制御手段は、連続画像形成中に前記所定の条件を満たした場合に、画像形成動作を継続して、記録材１枚に形成されるトナー画像と次の記録材１枚に形成されるトナー画像との間の期間に前記第１トナー画像を形成することで前記第２モードを実行し、前記第２モードの実行後、前記強制消費モードを実行する、
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５】
前記制御手段は、記録材１枚に形成されるトナー画像と次の記録材１枚に形成されるトナー画像との間の期間に前記第１トナー画像を形成することで前記第２モードを実行する、
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６】
前記制御手段は、前記露光手段の露光強度を変更することで、前記現像コントラストを変更する、
ことを特徴とする、請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記画像形成部により形成されたトナー画像を記録材に転写する転写手段と、
前記転写手段により記録材に転写されたトナー画像を記録材に定着させる定着手段と、を備え、
前記濃度検知手段は、前記定着手段により記録材に定着されたトナー画像の濃度を検知する、
ことを特徴とする、請求項１ないし６のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
像担持体と、前記像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、を有する画像形成部と、
前記画像形成部により形成された制御用の第１トナー画像のトナー載り量を検知する載り量検知手段と、
制御用の第２トナー画像を前記像担持体に形成することで、前記現像手段のトナーを強制的に消費させる強制消費モードを実行可能で、前記強制消費モードの実行時には、前記強制消費モードの実行前において記録材に画像を形成する画像形成時に設定された画像形成条件に拘らず、前記載り量検知手段の検知結果に基づいて設定された画像形成条件で前記第２トナー画像を形成するように前記画像形成部を制御する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を備えた複合機などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、現像装置により感光ドラムに形成された静電潜像をトナーにより現像することでトナー画像を形成する。ここで、トナー消費量が少ない低画像比率の画像を多く形成すると、現像装置内のトナーが消費されにくいため、トナーが劣化して画質が低下する。
【０００３】
このため、トナー消費量が少ない場合には、感光ドラム上に制御用のトナー画像を形成することで、現像装置内のトナーを強制的に消費させる制御を行うことが提案されている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２６３０２７号公報
【特許文献２】特開２００６−２３３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、画像形成を繰り返し行うと、形成される画像の濃度が所望の濃度からずれてしまう場合がある。このため、例えば、画像形成ジョブが実行される前などのタイミングで記録材に画像を形成し、その画像の濃度を検知することで画像の濃度を調整する制御を行っていた。そして、トナーを強制的に消費させる制御を行う場合にも、このときに設定された画像形成条件を用いてこの制御を行っていた。例えば、所定の濃度となるような画像形成条件で感光ドラム上に制御用のトナー画像を形成することで、現像装置内のトナーを強制的に消費させていた。
【０００６】
しかしながら、画像の濃度が所定の濃度で一定であっても、その画像のトナー載り量（単位面積当たりのトナーの重量）が一定とならない場合がある。例えば、使用するトナーの個体のばらつきや、トナーの製造からの経過時間によって、トナー画像のトナー載り量に対する反射濃度が変化する場合がある。この場合、制御用のトナー画像の濃度が所定の濃度となる制御を行っても、形成されるトナー画像のトナー載り量が所望の載り量とならない可能性がある。
【０００７】
したがって、トナーを強制的に消費させる制御を、画像の濃度を調整する制御で設定された画像形成条件で実行した場合、トナー載り量が所望の載り量にならずに、その制御で消費されるトナーの量が所望の量とならない可能性がある。具体的には、この制御で消費されるトナーの量が少ない場合にはトナー劣化を十分に防ぐことができず、逆に、消費されるトナー量が多い場合には、過度に現像装置内のトナーが消費されることになる。
【０００８】
本発明は、トナーを強制的に消費させる制御で、トナーの消費量を安定させることができる構成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】
本発明は、感光体と、前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、帯電された前記感光体の表面を露光して、前記感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、現像バイアスが印加され、前記現像バイアスと前記静電潜像の画像部の電位との電位差である現像コントラストを形成することで、前記感光体の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、を有する画像形成部と、前記画像形成部により記録材に形成されたトナー画像の濃度を検知する濃度検知手段と、前記画像形成部により形成された制御用の第１トナー画像のトナー載り量を検知する載り量検知手段と、前記濃度検知手段により検知された画像の濃度情報に基づいて画像形成時の前記現像コントラストを設定する第１モードと、前記載り量検知手段の検知結果に基づいて前記現像コントラストを設定する第２モードと、制御用の第２トナー画像を前記感光体に形成することで、前記現像手段のトナーを強制的に消費させる強制消費モードとを実行可能で、前記強制消費モードの実行時には、前記第２モードで設定された前記現像コントラストにより前記第２トナー画像を形成するように前記画像形成部を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置にある。
【００１０】
また、本発明は、像担持体と、前記像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、を有する画像形成部と、前記画像形成部により形成された制御用の第１トナー画像のトナー載り量を検知する載り量検知手段と、制御用の第２トナー画像を前記像担持体に形成することで、前記現像手段のトナーを強制的に消費させる強制消費モードを実行可能で、前記強制消費モードの実行時には、前記強制消費モードの実行前において記録材に画像を形成する画像形成時に設定された画像形成条件に拘らず、前記載り量検知手段の検知結果に基づいて設定された画像形成条件で前記第２トナー画像を形成するように前記画像形成部を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置にある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トナーを強制的に消費させる制御で、トナーの消費量を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】第１の実施形態に係る通常画像形成時に用いる制御ブロック図。
【図３】通常画像形成時における最大濃度調整の制御及び階調制御のフローチャート。
【図４】最大濃度調整用のパッチ画像の各色のパターンとレーザパワー設定値との関係を示す図。
【図５】最大濃度調整の制御時のレーザパワーとトナー画像の濃度との関係を示す図。
【図６】濃度補正テーブルの一例を示す図。
【図７】画像形成枚数に対するトナー画像の濃度及びトナー消費量の関係を示す図。
【図８】トナー載り量と画像濃度の関係を示す図。
【図９】第１の実施形態に係るトナーの吐き出し動作時に用いる制御ブロック図。
【図１０】階調パッチのパターンの一例を示す図。
【図１１】階調パッチのトナー量とトナー載り量検知センサの出力値との関係を示す図。
【図１２】第１の実施形態に係るトナーの吐き出し動作に関するタイムチャート。
【図１３】第１の実施形態に係るトナーの吐き出し動作に関するフローチャート。
【図１４】トナー吐き出し動作の吐き出し量と画像品質との関係を示す図。
【図１５】第２の実施形態に係るトナーの吐き出し動作時に用いる制御ブロック図。
【図１６】第２の実施形態に係るトナーの吐き出し動作に関するタイムチャート。
【図１７】第２の実施形態に係るトナーの吐き出し動作に関するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１ないし１４を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。
【００１４】
［画像形成装置］
図１に示すように、画像形成装置１００は、画像形成装置本体（装置本体）に接続された原稿読取装置あるいは装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像情報に従って画像を形成する。画像形成装置１００が形成するトナー画像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の４色フルカラー画像である。フルカラー画像を、電子写真方式を利用して記録材に形成する。記録材として、記録用紙、プラスチックシート、布等が挙げられる。
【００１５】
画像形成装置１００は、複数（本実施形態では４つ）の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを中間転写ベルト５１に沿って並べて配置した、タンデム式の画像形成装置である。画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像を形成する。
【００１６】
中間転写部５は、中間転写ベルト５１を有する。中間転写ベルト５１は、複数のローラに掛け回され、図１の矢印方向に回転（周回移動）し、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを通過する。この間、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋにて形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト５１上に重ねられる。中間転写ベルト５１上で重ね合わされた多重トナー画像は、記録材に転写される。これにより記録画像が得られる。
【００１７】
次に、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋについて説明する。なお、各画像形成部の構成は、現像色が異なる以外は実質的に同一である。このため、以下の説明では、代表して画像形成部ＰＹについて説明する。
【００１８】
画像形成部ＰＹは、像担持体としてのドラム状の感光体、即ち、感光ドラム１を有する。感光ドラム１の外周には、帯電手段としての帯電器２、露光手段としての露光装置３、現像手段としての現像装置４、一次転写ローラ５２、クリーニング部７、除電部８が設けられている。
【００１９】
帯電器２は、例えば、コロナ帯電器や接触式の帯電ローラであり、本実施形態ではコロナ帯電器としている。露光装置３は、レーザスキャナである。現像装置４は、現像剤が収容される現像容器４２と、現像容器４２内の現像剤を担持して回転する現像剤担持体としての現像スリーブ４１とを有する。
【００２０】
本実施形態では、現像剤として、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとを含む２成分現像剤を用いている。トナーは、例えば、ポリエステル、スチレンアクリル等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって粉体としたものに、酸化チタン、シリカ等の微粉末を表面に添加したものである。キャリアは、例えば、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施したものである。
【００２１】
また、中間転写ベルト５１を介して各色の感光ドラム１に対向する位置には、一次転写部材としての一次転写ローラ５２が配置される。中間転写ベルト５１が掛け回されたローラのうちの一つである二次転写対向ローラ５３ａと中間転写ベルト５１を介して対向する位置に、転写手段としての二次転写ローラ５３ｂが設けられている。
【００２２】
画像形成時には、まず、帯電器２によって、回転する感光ドラム１の表面を一様に帯電させる。これにより、感光ドラム１の表面電位が帯電電位Ｖｄとなる。次いで、帯電した感光ドラム１の表面を、露光装置３により画像情報信号に応じて走査露光する。これにより、感光ドラム１上（像担持体上）に静電潜像が形成される。本実施形態では、帯電器２及び露光装置３により、静電潜像形成手段としての静電潜像形成部３ａを構成している。
【００２３】
感光ドラム１に形成された静電潜像は、現像装置４を用いて現像剤中のトナーによりトナー画像として現像される。具体的には、現像スリーブ４１に現像バイアス電源４４（図９参照）から現像バイアスが印加される。そして、現像バイアス（Ｖｄｃ）と静電潜像の画像部の電位（露光電位Ｖｌ）との電位差である現像コントラスト（Ｖｃｏｎｔ）を形成することで、静電潜像がトナーにより現像される。本実施形態の現像バイアスは、直流成分（ＤＣ成分）に交流成分（ＡＣ成分）が重畳された電圧であり、現像コントラスト（Ｖｃｏｎｔ）は、直流成分（Ｖｄｃ）と画像部の電位（Ｖｌ）との電位差となる。
【００２４】
画像形成により現像装置４の現像容器４２内のトナーが消費されると、消費されたトナー量に応じて、イエローのトナーが収容されたトナー補給部３０Ｙから補給剤が現像容器４２へ供給される。マゼンタ、シアン、ブラックの現像装置の現像容器４２には、それぞれマゼンタ、シアン、ブラックのトナーが収容されたトナー補給部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｂｋから補給剤が供給される。
【００２５】
感光ドラム１上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト５１と感光ドラム１とが当接する一次転写部Ｎ１（一次転写ニップ部）において、中間転写ベルト５１上に転写（一次転写）される。一次転写は、一次転写ローラ５２に印加される一次転写バイアスの作用によって行われる。
【００２６】
４色フルカラー画像の形成時には、中間転写ベルト５１の回転方向最上流の画像形成部ＰＹから順に、各色の感光ドラム１から中間転写ベルト５１上にトナー画像が重なるように一次転写される。これにより、中間転写ベルト５１上に４色のトナー画像が重ね合わされた多重トナー画像が形成される。
【００２７】
一方、記録材は、記録材収容部としてのカセット９に収容されている。記録材は、カセット９の搬送方向下流側に配設されるピックアップローラ、搬送ローラ及びレジストレーションローラ等の記録材搬送部材によって搬送される。その後、記録材は中間転写ベルト５１と二次転写ローラ５３ｂとが当接する二次転写部Ｎ２（二次転写ニップ部）に搬送される。
【００２８】
前述の中間転写ベルト５１上の多重トナー画像は、記録材の搬送と同期がとられて二次転写部Ｎ２に搬送される。中間転写ベルト５１上の多重トナー画像は、二次転写部Ｎ２において、二次転写ローラ５３ｂに印加される二次転写バイアスの作用により、記録材に転写される。
【００２９】
その後、中間転写ベルト５１から分離された記録材は、定着手段としての定着装置６へと搬送される。記録材上に転写されたトナー画像は、定着装置６によって加熱、加圧される。これにより、トナー画像は溶融混合されると共に、記録材上に定着する。その後、記録材は、機外へ排出され、排出トレイ１０に積載される。
【００３０】
一次転写工程後に感光ドラム１上に残留したトナー等の付着物は、クリーニング部７によって回収される。また、感光ドラム１に残留した静電潜像は、除電部８によって消去される。これにより、感光ドラム１は、次の画像形成工程に備えることとなる。また、二次転写工程後に中間転写ベルト５１上に残留したトナー等の付着物は、ベルトクリーナ５４によって除去される。
【００３１】
なお、画像形成装置として、例えばブラック単色の画像など、所望の単色または４色のうちいくつかの色用の画像形成部を用いて、単色またはマルチカラーの画像を形成することも可能である。
【００３２】
ここで、画像形成が繰り返し行われると、形成される画像の濃度が所望の濃度からずれてしまう場合がある。本実施形態では、これを補正するために、画像形成ジョブが実行される前のタイミングで、ＰＡＳＣＡＬ制御と呼ばれる濃度補正制御を行うようにしている。この制御は、複数のパッチ画像を記録材上に形成し、この濃度を読み込むことで最大画像濃度及び階調濃度を補正するものである。
【００３３】
なお、画像形成ジョブとは、記録材に画像形成するプリント信号に基づいて、画像形成開始してから画像形成動作が完了するまでの期間である。具体的には、プリント信号を受けた（画像形成ジョブの入力）後の前回転時から、後回転までのことを指し、画像形成期間、紙間（非画像形成時）を含む期間である。
【００３４】
また、前回転とは、画像形成前の準備動作として、感光ドラム及び中間転写ベルトの回転を開始し、各種電圧の順次立ち上げや、各種電圧の調整などを行う期間である。後回転とは、画像形成後の動作として、感光ドラム及び中間転写ベルトの回転を継続しつつ各種電圧を順次立ち下げ、最終的に感光ドラム及び中間転写ベルトの回転を停止する期間である。紙間とは、二次転写部Ｎ２を連続して通過する記録材と記録材との間に対応する期間である。したがって、感光ドラム上で紙間に対応する期間は、記録材１枚に形成されるトナー画像と次の記録材１枚に形成されるトナー画像との間（画像間）の期間である。以下、画像制御における最大濃度調整と階調制御について説明する。
【００３５】
［通常画像形成時における最大画像濃度のＶｃｏｎｔ設定］
まず、後述する吐き出し動作時以外の画像形成時である通常画像形成時の最大画像濃度制御（Ｄｍａｘ制御）について説明する。なお、通常画像形成とは、原稿読取装置やホスト機器などから送られた画像情報に基づいて、上述の画像形成ジョブを開始して、記録材にトナー画像を形成する動作である。したがって、通常画像形成は、後述する制御用のトナー画像を形成する動作とは異なる。
【００３６】
図２に示すように、画像形成装置１００は、制御手段としての制御部１２０を有する。制御部１２０は、プリンタ制御部１０９と画像形成エンジン部１１０とを有し、画像形成装置１００が備える操作パネル１８０や画像形成装置に接続されるホストコンピュータから指令を受けて、各種制御を実行する。
【００３７】
第１モードとしての最大濃度調整は、濃度検知手段としての分光センサ５００により検知された画像の濃度情報に基づいて画像形成時の現像コントラストを設定する制御である。このような最大濃度調整は、プリンタ制御ＣＰＵ３１３によって、後述する電位制御で決定した帯電電位Ｖｄ、現像電位Ｖｄｃを用いて行なわれる。なお、生産性を重視するプリンタなどでは、下記の処理を省略し電位制御のみで最大濃度を調整する制御も提案されている。しかし、現像容器４２内のトナー帯電量（単位重量あたりの電荷量）も、環境やトナーの耐久性によって変化してしまう。このため、電位制御のみで最大濃度を合わせることは難しい。
【００３８】
そこで、本実施形態では、レーザパワー（ＬＰＷ）を数段階変更したトナー画像（パッチ画像、制御用のトナー画像）を記録材上に出力する。そして、記録材上に形成されたパッチ画像の濃度を分光センサ５００により検知する。分光センサ５００は、図１に示すように、定着手段としての定着装置６の記録材搬送方向下流に配置され、定着装置６により記録材に定着されたトナー画像の濃度を検知する。このように分光センサ５００でパッチ画像の濃度を検知して、通常画像形成に用いるＬＰＷを決定するようにしている。
【００３９】
図３は、通常画像形成における最大濃度調整及び階調制御のフローチャートである。図３に示すように、操作パネル１８０から「自動階調補正」あるい「自動多次色補正」の指令を受けた場合、通常画像形成を行う（Ｓ１）前に、最大濃度制御及び階調制御を行うこととなる。そして、プリンタ制御ＣＰＵ３１３が最大濃度制御を行うと判断した場合（Ｓ２）、次の手順で最大濃度調整を行う。
【００４０】
まず、画像形成エンジン部１１０内のエンジン制御ＣＰＵ１１１は、画像形成装置１００内部に配設される環境センサ５０１の検出値を基に絶対水分量を算出する。環境センサ５０１は、画像形成装置の装置本体内の温度及び湿度を検知する。そして、エンジン制御ＣＰＵ１１１が検知した温度及び湿度から絶対水分量を算出する。次に、エンジン制御ＣＰＵ１１１は、算出した絶対水分量を基に、現在適切な潜像コントラストである帯電電位Ｖｄと露光電位Ｖｌとのコントラスト電位を算出する。
【００４１】
そして、感光ドラム１がこのコントラスト電位になるように電位制御を行う。エンジン制御ＣＰＵ１１１は、電位センサ５０２で感光ドラム１の表面の電位を検出し、上述のコントラスト電位になるようＶｄとＶｌの条件を決定する。そして、所定のかぶり取り電位であるＶｂａｃｋを確保し、現像電位Ｖｄｃを決定する（Ｓ３）。このように、電位制御では、帯電電位Ｖｄと現像電位Ｖｄｃの作像条件を確定する。
【００４２】
電位制御での露光条件決定結果は、後述するＤｍａｘ制御で使用する露光中心条件に反映される。なお、上述の各値の関係は、
Ｖｄ−Ｖｄｃ＝Ｖｂａｃｋ（かぶり取り電位）
Ｖｄｃ−Ｖｌ＝Ｖｃｏｎｔ（現像コントラスト）
Ｖｄ−Ｖｌ＝潜像コントラスト
である。
【００４３】
図４は、パッチ画像の各色のパターンとＬＰＷ設定値との関係を示している。即ち、露光量（ＬＰＷ）を変更した場合の各パターンとＬＰＷ設定値の関係を対応させて示したものである。具体的には、図４の上側の図は、最大濃度調整用のパッチ画像を記録材上にレイアウトした図であり、下側の図は、そのときのＬＰＷ設定値と光量の関係を表したものである。
【００４４】
図４において、プリンタ制御ＣＰＵ３１３は、上述の電位制御で決定した帯電電位Ｖｄ、現像電位Ｖｄｃを用いてトナーの最大濃度の調整を行う。このため、図４の上側の図に示すような１色あたり５つ、各色（上から順にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の一連のパッチ画像４００を形成する（Ｓ４）。なお、各色のパッチ画像は、複数であればよく、必ずしも５つに限るものではない。
【００４５】
各色の５つのパッチ画像の画像形成条件は、それぞれＬＰＷが異なる。図４の下側に示すように、左端からＬＰＷ１、ＬＰＷ２、電位制御に用いた基準ＬＰＷ３、ＬＰＷ４、ＬＰＷ５である。ＬＰＷ１よりもＬＰＷ５の方が露光電位Ｖｌが低く、濃度が高くなる。そして、最大濃度調整のパッチ画像を分光センサ５００で検出して、分光反射率から演算によって濃度に変換する（Ｓ５）。
【００４６】
図５は、最大濃度調整時のＬＰＷと濃度との関係を示す図である。プリンタ制御ＣＰＵ３１３は、図５に示す所望の最大濃度になるＬＰＷを、ＬＰＷ値の５レベルから線形補完によって算出して決定する（Ｓ６）。そして、通常画像形成時のＬＰＷとして記憶する。
【００４７】
以上が最大濃度調整であり、プリンタ制御ＣＰＵ３１３は、画像形成エンジン部１１０内のエンジン制御ＣＰＵ１１１に対し、上記で決定された画像形成条件で画像形成を行うように指示を送る。画像形成条件は、決定した帯電電位Ｖｄになる帯電バイアス、現像電位Ｖｄｃ、規定濃度になる露光電位Ｖｌ、電位潜像となるＬＰＷなどである。
【００４８】
また、画像形成動作が繰り返された時に発生する最大濃度のズレを補正するために、次のような制御を行うようにしている。まず、上述の最大濃度調整時に決定したＶｃｏｎｔで形成されたパッチ画像のトナー載り量を、後述する載り量検知手段としてのトナー載り量検知センサ５５によって検知し、その検知値をＲＡＭ１１２に記憶しておく。次いで、所定のタイミングで、Ｖｃｏｎｔを数段階に変更した複数のパッチ画像を形成して、トナー載り量検知センサ５５によってそれぞれのトナー載り量を検知する。そして、トナー載り量検知センサ５５による検知値が、ＲＡＭ１１２に記憶していた値と同等となるように、画像形成条件を変更する。
【００４９】
次に、階調制御について説明する。階調制御は、トナーの最大濃度条件である帯電電位Ｖｄと現像電位Ｖｄｃならびに露光条件（ＬＰＷ）を決定した後、これらの画像形成条件を用いて濃度補正テーブルを作成する制御である。
【００５０】
階調制御が開始すると（Ｓ７）、プリンタ制御ＣＰＵ３１３は、プログラムＲＯＭ３０４内の画像情報生成部３０５に対し、２２階調の単色のトナーパッチの画像情報を作成させる。画像情報は、ＲＩＰ部３１４や色処理部３１５、階調補正部３１６をバイパスし、疑似中間調処理部３１７に至る。そして、疑似中間調処理部３１７において、点の大きさ濃淡を表現する組織的ディザ法や、面積率で濃淡を表現する誤差拡散手法を用いた擬似中間調処理を施す。擬似中間調処理を施された２２階調画像のパターンは、画像形成エンジン部１１０に出力される（Ｓ８）。プリンタ制御ＣＰＵ３１３は、画像形成エンジン部１１０に対し、分光センサ５００による濃度検出指令を出す。
【００５１】
画像形成エンジン部１１０は、この濃度検出指令を基に、２２階調画像（パッチ画像）を記録材上に形成し、分光センサ５００によりパッチ画像の濃度を検知する。そして、分光センサ５００の検知結果から濃度を算出していく（Ｓ９）。
【００５２】
プリンタ制御ＣＰＵ３１３は、階調補正テーブル生成部３０７に対し、ハーフトーニング処理前の入力画像データ信号値と、分光センサ５００で検知算出されたパッチ画像の濃度とを比較する。そして、出力画像が規定階調になるように、濃度補正テーブル（以下γＬＵＴ）を作成する（Ｓ１０）。
【００５３】
図６は、濃度補正テーブルの一例を示す図である。図６では、出力画像（γＬＵＴｏｆｆ）が規定階調になるように作成された濃度補正テーブル（γＬＵＴ）を示す。通常、画像形成時はγＬＵＴの作成をハーフトーニング処理前に開始し、画像データを変更しながら画像形成を行っていく。
【００５４】
なお、本実施形態では、規定階調として累積色差リニア階調を採用しているが、これに限るものではない。このため、例えば、入力信号値に対し「明度リニア」や「濃度リニア」、印刷の階調特性に近づけた「ドットゲイン階調特性」などを採用してもよい。
【００５５】
プリンタ制御ＣＰＵ３１３は、γＬＵＴ作成後に、通常画像形成時にこのγＬＵＴを使用するため、階調補正部３１６に作成されたγＬＵＴを登録し、通常画像形成（Ｓ１１、Ｓ１２）に備える。
【００５６】
［トナー吐き出し動作］
次に、強制消費モードとしてのトナー吐き出し動作（吐き出しモード）について説明する。前述したように、特に低画像比率の画像が連続で画像形成されると、現像容器４２内のトナーが殆ど消費されずに、トナーが現像容器４２内に留まり続ける。このため、トナーに流動性や帯電性を付与するためにトナーに付着している外添剤がトナーから剥がれたり、外添剤がトナーに埋め込まれたりしてしまう場合がある。その結果、現像性の低下や転写効率の変化が発生してしまい、画像品質の低下が懸念される。
【００５７】
そこで、本実施形態では、現像スリーブ４１の回転時間やビデオカウント値などを参照し、トナー消費量を算出する。なお、ビデオカウント値は、入力された画像データの１画素毎のレベル（例えば、０〜２５５レベル）を画像１面分積算した値である。そして、トナー消費量がある所定値を超えた場合、記録材に画像形成されないトナーを現像装置４から強制的に消費させるとともに、トナー補給部３０Ｙなどから各色の現像装置４へのトナー補給を行う。即ち、現像容器４２内のトナーを強制的に入れ替えるトナー吐き出し動作を実行可能である。
【００５８】
具体的には、画像形成エンジン部１１０は、吐き出し用のトナー画像（制御用の第２トナー画像）を感光ドラム１に形成することで、現像装置４のトナーを強制的に消費させるトナー吐き出し動作（強制消費モード）を実行可能である。これにより、現像容器４２内のトナーを新しい状態に保つことができ、画像品質の低下を抑制する。
【００５９】
しかしながら、様々な要因により、トナー吐き出し動作が十分機能しない虞がある。例えば、トナー濃度が変動した時に、通常画像形成時と同様の画像形成条件でトナー吐き出し動作を行うと、吐き出すべきトナーの量に過不足が生じる虞がる。図７は、画像形成枚数によって、トナー濃度及び消費量の目標値（ターゲット）と実際の値が乖離する様子を示す図である。図７では、ターゲット濃度と、ターゲット消費量とを例示している。
【００６０】
トナー吐き出し動作において吐き出すべきトナーの量に過不足が生じる原因としては、次のようなことが挙げられる。例えば、画像形成枚数が多くなると、現像効率の変化や転写効率の変化、感光ドラムの電位の変化などが生じる。これらの事情が要因となって、現像容器４２内のトナーの濃度が変動することがある。また、トナー製造日によって、所定濃度を出すためのトナー載り量が変化することが挙げられる。また、ユーザが出力物に求める条件の多様化で所定の濃度がユーザ毎に変わってしまうことが挙げられる。
【００６１】
また、次のような課題もある。図８は、トナー載り量と画像濃度の関係を示す図である。図８に示すように、トナー載り量と画像濃度の関係において、画像濃度が高い領域ではトナー載り量を増やしても画像濃度が変化しにくくなる傾向にある。よって、濃度変動や色味変動が許容範囲であっても、画像濃度が高い領域では、トナー吐き出し動作によるトナー入れ替えが不十分になる虞がある。
【００６２】
画像品質を保つためには、所定のトナー載り量でトナー吐き出し動作を行い、現像容器４２内のトナーを所定量だけ入れ替えることが要求される。即ち、所定量のトナーを吐出し、外添剤の剥がれや埋め込みの無いトナーを補給すれば、画像品質の低下を防止しつつ、無駄なトナー消費を抑えることができる。
【００６３】
なお、トナー吐き出し動作は、通常の画像形成条件で出すことができる最大濃度の画像形成条件で行うことが好適である。これは、最大濃度で吐き出し用のトナー画像を形成することで、短い時間で多くのトナーを吐き出すことができ、ダウンタイムを極力減らすことができるためである。しかしながら、通常の画像形成条件で出力可能な最大濃度をユーザの要求に応じて変化させた場合などには、トナー吐き出し動作で最大濃度のトナー画像を形成しても、所定のトナー量を入れ替えることができなくなる虞がある。
【００６４】
そこで、本実施形態においては、通常画像形成時と、トナー吐き出し動作時との各々において、感光ドラムの画像部の電位Ｖｌと現像電位Ｖｄｃの差分（Ｖｃｏｎｔ）が別々に設定可能になっている。即ち、所定のトナー量を入れ替えるための、後述するトナー載り量制御（第２モード）で決定されたＶｃｏｎｔを、トナー吐き出し動作の実行前に設定する。そして、トナー吐き出し動作の実行時には、トナー載り量制御で設定されたＶｃｏｎｔにより吐き出し用のトナー画像を感光ドラム１に形成する。この構成により、最大画像濃度を調整しながら、トナー吐き出し量の変動を抑制することができる。
【００６５】
具体的には、本実施形態では、中間転写ベルト５１上に形成された階調パッチ（制御用の第１トナー画像）のトナー載り量を検知するため、載り量検知手段としてのトナー載り量検知センサ５５が設けられている。トナー載り量検知センサ５５の位置は、図１に示すように、中間転写ベルト５１が掛け回されたローラのうち一つに対向する位置で、且つ、画像形成部ＰＢｋの中間転写ベルト５１の回転方向下流側とした。画像形成エンジン部１１０は、トナー載り量検知センサ５５の検知結果により、トナー載り量が所定となる条件を決定する。
【００６６】
［吐き出しＶｃｏｎｔ設定］
次に、吐き出し動作時のＶｃｏｎｔの設定方法、即ち、第２モードとしてのトナー載り量制御について説明する。図９は、本実施形態のトナー吐き出し動作制御に係る制御ブロック図である。画像形成装置１００は、帯電器２に帯電バイアスを印加する帯電バイアス電源２１と、現像スリーブ４１に現像バイアスを印加する現像バイアス電源４４を有する。
【００６７】
また、画像形成装置１００は、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋの動作を統括的に制御する画像形成エンジン部１１０を有する。画像形成エンジン部１１０は、エンジン制御ＣＰＵ１１１と、ＲＡＭ１１２と、ＲＯＭ１１３とを有する。本実施形態では、この画像形成エンジン部１１０は、トナー吐き出しＶｃｏｎｔを制御する機能も有する。
【００６８】
更に、画像形成装置１００は、トナー補給部３０Ｙ（３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｂｋ）、画像形成エンジン部１１０、プリンタ制御部１０９、リーダ画像処理部１０８等を有する。トナー補給部３０Ｙは、モータ３１を有する。プリンタ制御部１０９は、パターンジェネレータ、パルス幅変調回路を有する。リーダ画像処理部１０８は、画像比率を検知するビデオカウンタ２２０（画像比率検知部）及びγ補正回路２０９を有する。
【００６９】
画像形成エンジン部１１０は、ＲＡＭ１１２に格納されているターゲット載り量となるトナー載り量信号値となるように、エンジン制御ＣＰＵ１１１によって露光装置３からのレーザパワー（ＬＰＷ）を制御し、トナー吐き出しＶｃｏｎｔを制御する。また、ターゲット載り量とは異なり、記録材上の最大濃度を最適化するために、ターゲット濃度もＲＡＭ１１２に格納されている。エンジン制御ＣＰＵ１１１は、画像濃度が所定となるように分光センサ５００による濃度検知結果により、露光装置３からのレーザパワー（露光強度）を制御することでＶｃｏｎｔを制御する。即ち、エンジン制御ＣＰＵ１１１は、露光装置３のレーザパワーを変更することで、現像コントラスト（Ｖｃｏｎｔ）を変更する。
【００７０】
画像形成エンジン部１１０は、特に、リーダ画像処理部１０８のビデオカウンタ２２０からの信号に基づいて画像比率を求め、閾値の差分の積算値を格納する。本実施形態において画像比率は、ビデオカウンタ２２０からの信号値であるビデオカウント値を用いた。画像比率の算出方法の一例としては、Ａ４ベタ画像（画像比率１００％の画像）で消費するビデオカウント値を５００としている。閾値に関しては、本実施形態のおいては各色共通でベタ画像の３％「１５（５００×３％）」としている。そして、ビデオカウント値が１５以下である場合（即ち、低画像比率の画像である場合）に、閾値である「１５」と画像形成中のビデオカウント値の差分を積算している。そして、Ａ４ベタ画像の相当であるビデオカウント値の５００（所定値）を、差分の積算値（トナー消費量）が超えた場合（所定の条件を満たした場合）に、ダウンタイムを設けてトナー吐き出し動作に移行する。
【００７１】
ここでは、１枚の画像形成毎に差分を積算し、所定枚数経過後に差分の積算値が所定値を超えた場合にトナー吐き出し動作に移行する。但し、トナー吐き出し動作への移行タイミングは、前回転や、紙間など画像形成が行われていない時に現像スリーブ４１が回転している場合、現像スリーブ４１の回転時間基準など様々な基準で決めても良い。
【００７２】
図１０は、本実施形態の階調パッチ（制御用の第１トナー画像）の一例を示す図である。トナー吐き出し動作に移行すると、まず、トナー載り量制御を実行する。トナー載り量制御では、図１０に示すように、通常の画像形成条件のレーザパワー（０％の画像）を中心に、数段階レーザパワーを変更させた（ここでは１０％刻みの３段階）階調パッチを形成する。階調パッチは、中間転写ベルト５１上に形成され、この階調パッチのトナー載り量をトナー載り量検知センサ５５で検知する。
【００７３】
トナー載り量検知センサ５５は、発光部と受光部とを備え、発光部により中間転写ベルト５１上に向けて光を照射し、受光部により乱反射光（Ｓ波）を受光する。そして、受光部により受光した光に基づく信号を出力する。エンジン制御ＣＰＵ１１１は、この信号に基づいて階調パッチのトナー載り量を算出する。なお、受光部により受光する光は、正反射光（Ｐ波）でも良いが、乱反射光の方がトナー載り量に対して信号がほぼ単調増加する傾向にあるため好ましい。
【００７４】
トナー載り量検知センサ５５によりトナー載り量を検知すると、エンジン制御ＣＰＵ１１１は、目標のトナー載り量となるトナー載り量検知センサ５５の検知値に対応したレーザパワーを算出する。図１１は、本実施形態のトナー量とトナー載り量検知センサ５５の検知結果（検知出力）との関係を示す図である。
【００７５】
図１１に示すように、本実施形態ではトナー載り量の狙い値（目標値）を０．６ｍｇ／ｃｍ２とする。そして、この狙い値に対応するトナー載り量の出力値が６０ｍＶとなるレーザパワーを、トナー吐き出しＶｃｏｎｔとして設定する。ここで、トナー吐き出しＶｃｏｎｔを決定するフローに於いて、同時に濃度調整用の狙い値になるようにＶｃｏｎｔを設定しても良い。
【００７６】
本実施形態では、上述のように、トナー載り量制御で、トナー載り量検知センサ５５の検知結果に基づいて現像コントラスト（Ｖｃｏｎｔ、本実施形態ではレーザパワー）を設定する。そして、画像形成エンジン部１１０は、トナー吐き出し動作の実行時には、トナー載り量制御で設定された現像コントラストにより、吐き出し用のトナー画像を感光ドラム１に形成するように画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを制御する。
【００７７】
即ち、本実施形態では、上述のトナー載り量制御を実行し、トナー吐き出し動作をこの制御で設定した画像形成条件で行い、所定のトナー量を吐き出し、その分の補給動作を行うことで、現像装置４内のトナーの入れ替えを行う。トナー吐き出し動作実行後は、閾値とビデオカウント値の差分の積算をリセットし、通常画像形成へ戻る。
【００７８】
次に、本実施形態のトナーの吐き出し動作実行時について、図１２のタイミングチャートを用いて説明する。図１２に示すように、通常画像形成中にトナー吐き出し動作が実行される所定の条件を満たすと、画像形成エンジン部１１０は、まず、画像形成を中断する。次いで、画像形成エンジン部１１０は、レーザパワーを変更した階調パッチを作成し、トナー載り量検知センサ５５により階調パッチのトナー載り量を検知する。そして、所定のトナー吐き出し量となるレーザパワーを決定する。画像形成エンジン部１１０は、決定したレーザパワーを用いてトナー吐き出し動作を実行する。即ち、画像形成エンジン部１１０は、所定の条件を満たした場合にトナー載り量制御を実行してからトナー吐き出し制御を実行する。その後、通常画像形成へ戻る。
【００７９】
このような本実施形態のトナー吐き出し動作の流れについて、図１３を用いて説明する。まず、制御部１２０（図２）は、画像形成装置の電源が入り、画像形成ジョブが入力されたら（Ｓ２１）、画像形成動作を開始する（Ｓ２２）。そして、制御部１２０は、画像形成動作時に、画像比率を確認し（Ｓ２３）、閾値（例えば１５）と画像比率の差分を積算する（Ｓ２４）。そして、積算値が所定値（例えば５００）を超えたか否か、即ち、トナー吐き出し動作を行うか否かを判断する（Ｓ２５）。
【００８０】
積算値が所定値を超えない場合は、トナー吐き出し動作には移行せず、画像形成ジョブが終了か否かを判断する（Ｓ３１）。ここで、画像形成ジョブが続いている場合には、再び画像比率を確認し、閾値との差分を積算していく（Ｓ２３、Ｓ２４）。画像形成ジョブが終了の場合は画像形成動作を終了する。
【００８１】
一方、Ｓ２５で、積算値が所定値を超えた場合は、トナー吐き出し動作へ移行する。即ち、連続画像形成中に所定の条件を満たした場合に、画像形成動作を中断してトナー載り量制御及びトナー吐き出し動作を実行する。まず、トナー吐き出し制御を実行する前に、トナー載り量制御を実行する。具体的には、トナー載り量を数段階変化させるために、露光装置３からのレーザパワー（ＬＰＷ：露光強度）を段階的に変化させる。そして、段階的に変化させた静電潜像を感光ドラム１上で現像し、階調パッチのパターンを感光ドラム１上に形成する（Ｓ２６）。次に、感光ドラム１から中間転写ベルト５１へ階調パッチを転写させ、中間転写ベルト５１に転写された階調パッチのパターンを、トナー載り量検知センサ５５で読み取る（Ｓ２７）。
【００８２】
エンジン制御ＣＰＵ１１１は、トナー載り量検知センサ５５の検知結果から所定のトナー載り量となる信号値が検知されたレーザパワー（Ｖｃｏｎｔ）を決定する（Ｓ２８）。そして、そのレーザパワーを使ってトナー吐き出し動作を実行する（Ｓ２９）。トナー吐き出し動作実行後は、閾値と画像比率の差分の積算値をリセットする（Ｓ３０）。この後、前述のように、画像形成ジョブが終了か否かを判断する（Ｓ３１）。
【００８３】
このように本実施形態においては、トナー吐き出し動作に移行した後、ダウンタイムを設けて、トナー載り量制御を実行すべく、中間転写ベルト５１上に階調パッチを形成する。そして、トナー載り量検知センサ５５によるトナー載り量の検知結果からトナー吐き出しＶｃｏｎｔを決定する。そして、トナー吐き出し動作を実行する。この構成によって、画像品質の低下が発生せず、且つ無駄にトナーを消費させない画像形成装置を提供することができる。
【００８４】
なお、本実施形態においては、トナー吐き出し動作に移行した際に、トナー載り量制御を実行しているが、これに限るものではない。例えば、連続する２回のトナー載り量制御の検知結果が、ほぼ同等の場合は、その次のトナー吐き出し動作に移行した際のトナー載り量制御を省略してもよい。また、トナー載り量制御を毎回行わなくても良いと判断した場合は、そのように設定できるようにしてもよい。これにより、ダウンタイムを減らすことができる。
【００８５】
以上のように、本実施形態では、トナー吐き出し動作の実行の際に、トナー載り量制御を実行することで、トナー吐き出し量を最適化している。即ち、トナー吐き出し動作の実行前において記録材に画像を形成する画像形成時（通常画像形成時）に設定された画像形成条件に拘らず、トナー載り量検知センサ５５の検知結果に基づいて設定された画像形成条件で吐き出し用のトナー画像を形成している。これにより、トナーを強制的に消費させる制御、即ち、トナー吐き出し動作で、トナーの消費量（吐き出し量）を安定させることができる。この結果、所望の量のトナー入れ替えが可能となり、画像品質の低下を抑制及び無駄なトナー消費を抑制することができる。
【００８６】
即ち、従来は、画像形成前の濃度調整で決められたＶｃｏｎｔや各種制御結果から算出されたトナー吐き出し動作直前で使用されていたＶｃｏｎｔでトナー吐き出し動作を行っていた。言い換えれば、従来の構成では、通常画像形成時のＶｃｏｎｔと、吐き出し動作時のＶｃｏｎｔが共通であった。この場合、その時の濃度変動によるトナー消費量の乖離や、ユーザ毎に要望された濃度で画像形成を行ったことによるトナー消費量の乖離など、所定の状況でトナー吐き出し動作が行われない可能性があった。
【００８７】
これに対して本実施形態の場合、トナー吐き出し動作の実行の際に、トナー載り量制御を実行することで、トナー吐き出し量を最適化している。このため、このような課題を解消することができる。なお、本実施形態におけるトナー載り量制御と最大濃度調整の結果を組み合わせて、トナー載り量と画像濃度の相関関係をとり、トナー載り量制御と同時に最大濃度調整を行うことも可能である。
【００８８】
次に、トナーの吐き出し量と画像品質ランクの関係について、図１４を用いて説明する。図１４では、トナー吐き出し動作によるトナー吐き出し量を変化させた時、ベタ白画像（画像比率０％の画像）を連続５００００枚形成した後の画像品質ランクを示す。
【００８９】
トナー吐き出し動作条件は上述と同じ条件で行った。また、図１４では、画像形成前である初期状態での画像品質ランクを１０とし、各々の条件での画像形成後の画像品質ランクを示している。ランクの数字が高いほど、品質も高い。発明者らの検討の結果、ランクが８以上ではユーザの指摘が殆どない品質であることが確認できている。
【００９０】
図１４に示すように、トナー吐き出し量がトナー吐き出し動作時の狙い値（０．６ｍｇ／ｃｍ２）の時は、ほぼユーザの指摘がない程度の高品質であった。しかしながら、吐き出し量が狙い値より少ない場合や、トナー吐き出し動作がない場合、ユーザの指摘を受ける可能性がある程度まで画像品質が低下した。
【００９１】
一方、吐き出し量が狙い値より多い場合は、ほぼ初期と同じ品質であった。ユーザによって求める品質が変化するが、殆どのユーザにおいては狙い値より多くトナーを吐き出すと、ややトナーの消費の無駄が発生する可能性が高い。
【００９２】
ここで、画像品質の低下を抑えつつ、トナーの消費を無駄に行わない設定とするため、トナー吐き出し量の狙い値を、本実施形態のように０．６［ｍｇ／ｃｍ２］とすることが好適であることが分かった。
【００９３】
＜第２実施形態＞
第２実施形態について、図１５ないし図１７を用いて説明する。上述の第１の実施形態では、トナー吐き出しＶｃｏｎｔを決定するため、画像形成動作を中断して、複数の階調パッチを形成するモードを実行していた。これに対して本実施形態においては、トナー吐き出しＶｃｏｎｔを決定するための階調パッチを、画像形成動作中の連続する画像間（紙間に対応する領域）に形成する。これにより、画像形成動作を中断することなく、トナー吐き出しＶｃｏｎｔを調整可能な構成となっている。その他の構成及び作用は、第１の実施形態と同様である。したがって、以下、第１の実施形態の構成と同一又はそれに相当する機能を有する構成については、同一の符号を付して詳しい説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００９４】
図１５は、本実施形態のトナー吐き出し動作制御に係る制御ブロック図である。本実施形態の画像形成装置１００Ａは、第１実施形態と異なり、トナー載り量検知センサ５５を感光ドラム１の表面に対向して配置している。そして、トナー載り量検知センサ５５により、感光ドラム１上に形成されたトナー画像のトナー載り量を検知可能としている。
【００９５】
また、本実施形態の場合、第２モードとしてのトナー載り量制御を次のように実行する。まず、画像形成エンジン部１１０は、連続画像形成中に所定の条件を満たした場合、即ち、閾値とビデオカウント値の差分の積算値が所定値を超えた場合、画像形成動作を継続する。そして、記録材１枚に形成されるトナー画像と次の記録材１枚に形成されるトナー画像との間の期間（画像間）に、図１０に示したような階調パッチを形成することで、トナー載り量制御を実行する。トナー載り量制御の実行後、画像形成動作を中断して、強制消費モードとしてのトナー吐き出し動作を実行する。
【００９６】
次に、本実施形態のトナー吐き出し動作実行時について、図１６のタイミングチャートを用いて説明する。図１６に示すように、本実施形態においては、通常画像形成中において、画像形成エンジン部１１０は、画像間でレーザパワーを変更した階調パッチを数種類作成し、トナー載り量検知センサ５５によりこの階調パッチのトナー載り量を検知する。
【００９７】
この動作は数回継続して行われる。所定回数、階調パッチを形成し、それぞれトナー載り量検知センサ５５により検知したら、画像形成エンジン部１１０は、所定のトナー吐き出し量となるレーザパワーを決定する。その後、画像形成を中断して、トナー吐き出し動作を実行し、通常画像形成へ戻る。
【００９８】
このような本実施形態のトナー吐き出し動作の流れについて、図１７を用いて説明する。なお、Ｓ４１〜Ｓ４５は、それぞれ図１３のＳ２１〜２５と同じである。
【００９９】
Ｓ４５で、積算値が所定値を超えた場合、即ち、トナー吐き出し動作を行うと判断した場合には、トナー載り量制御を実行する。このとき、本実施形態では、画像形成を継続しつつ、トナー載り量制御を行う。まず、トナー載り量を数段階変化させるために、露光装置３からのレーザパワー（ＬＰＷ）を段階的に変化させる。そして、段階的に変化させた静電潜像を感光ドラム１上の画像間で現像し、階調パッチのパターンを感光ドラム１上の画像間に形成する（Ｓ４６）。そして、感光ドラム１上の階調パッチをトナー載り量検知センサ５５で読み取る（Ｓ４７）。
【０１００】
エンジン制御ＣＰＵ１１１は、トナー載り量検知センサ５５の検知結果から所定のトナー載り量となる信号値が検知されたレーザパワー（Ｖｃｏｎｔ）を決定する（Ｓ４８）。レーザパワーが決定されたら、画像形成動作を中断して、そのレーザパワーを使ってトナー吐き出し動作を実行する（Ｓ４９）。トナー吐き出し動作実行後は、閾値と画像比率の差分の積算値をリセットする（Ｓ５０）。この後、画像形成ジョブが終了か否かを判断する（Ｓ５１）。
【０１０１】
ここで、積算値が所定値を超えてから、即ち、トナー吐き出し動作を実行するための所定の条件を満たしてから、直ちに吐き出し動作をせずに画像形成を継続しても問題ないことを説明する。
【０１０２】
本実施形態でも第１実施形態と同様に、トナー載り量制御では、図１０に示した７段階に変化させた階調パッチを形成する。このため、７段階の階調パッチを各画像間に形成した場合、所定の条件を満たしてから、最大、７個の画像形成を行った後にトナー吐き出し動作を実行することになる。このとき、７個の画像形成を行った後にトナー吐き出し動作を実行しても、画像品質は殆ど低下しないことは発明者らの検討で明らかとなっている。
【０１０３】
なお、所定の条件を満たした後、直ちにトナー吐き出し動作を実行するために、次のようにしても良い。まず、所定の条件を満たしていない通常画像形成時の画像間で、常に、或いは、所定の間隔で、トナー吐き出しＶｃｏｎｔ決定用の階調パターンを形成し、トナー吐き出しＶｃｏｎｔを記憶しておく。即ち、トナー載り量制御を通常画像形成と平行して行う。そして、閾値と画像比率の差分がある所定値を超えた時、即ち、所定の条件を満たした時、すぐに画像形成を中断して、トナー吐き出し動作を実行する。
【０１０４】
このように本実施形態では、画像形成を継続しつつ、感光ドラム１上の画像間で形成された階調パッチをトナー載り量検知センサ５５で読み込み、数枚画像形成を行った後にトナー吐き出し動作を行う。これにより、画像形成動作を中断せずにトナー載り量制御を行えるため、極力ダウンタイムを削減しつつ、所望の量のトナー入れ替えが可能となり、画像品質の低下を抑制及び無駄なトナー消費を抑制することができる。
【０１０５】
また、トナー載り量検知センサ５５による階調パッチの検知を感光ドラム１上で行うため、転写効率が変動した時のトナー載り量変化の影響を受けない状況で、トナー吐き出し量を決定することができる。即ち、第１の実施形態のように、階調パッチを中間転写ベルト上に転写させてから検知した場合、トナー載り量が転写効率の変動の影響を受けてしまう。これに対して、階調パッチを感光ドラム１上で検知すれば、このような影響をなくすことができ、トナー吐き出し量の決定をより正確に行え、高精度に所定のトナー量の入れ替えを行うことができる。
【０１０６】
＜他の実施形態＞
上述の各実施形態では、現像コントラストの変更を露光装置３のレーザパワーを変更することで行った。但し、現像コントラストの変更は、現像バイアスや帯電バイアスなど、他の画像形成条件を変更することにより行っても良い。例えば、レーザパワーは一定で現像バイアスを変更したり、レーザパワーと現像バイアスの両方を変更したりしても良い。更には、レーザパワー、現像バイアス、帯電バイアスの３つの条件のうち、１つないし３つの条件を変更することで現像コントラストを変更するようにしても良い。
【０１０７】
上述の各実施形態の構成や制御は、それぞれ適宜入れ替えたり、組み合わせたりして実行可能である。例えば、第１の実施形態の制御において、トナー載り量検知センサ５５を感光ドラム１の表面に対向して配置し、感光ドラム１上に形成された階調パッチを検知するようにしても良い。また、第２の実施形態の制御において、トナー載り量検知センサ５５を中間転写ベルト５１の表面に対向して配置し、中間転写ベルト５１上に形成された階調パッチを検知するようにしても良い。
【０１０８】
また、上述の各実施形態の画像形成装置で用いた感光ドラムの材質、現像剤および画像形成装置の構成等はこれらに限るものではなく、本発明は、様々な現像剤および画像形成装置に適用可能である。具体的にはトナーの色や色数、各色のトナー現像を行う順序、レーザパワーの変更数、トナー吐き出し動作への移行となるパラメータや画像比率の閾値、トナー吐き出し量、Ｖｃｏｎｔ変更手段などは本実施形態の構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１０９】
１・・・感光ドラム（感光体、像担持体）／２・・・帯電器（帯電手段）／３・・・露光装置（露光手段）／３ａ・・・静電潜像形成部（静電潜像形成手段）／４・・・現像装置（現像手段）／６・・・定着装置（定着手段）／５３ｂ・・・二次転写ローラ（転写手段）／５５・・・トナー載り量検知センサ（載り量検知手段）／１２０・・・制御部（制御手段）／５００・・・分光センサ（濃度検知手段）／ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋ・・・画像形成部
【図１】
2019012234.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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