(57)【要約】【課題】トナーの強制消費によるトナーの無駄を抑えつつ、トナーの劣化による画質劣化等の不具合を抑制することである。【解決手段】プリント動作が開始したら、感光体ドラム１上に形成する静電潜像部分の画素量Ｐｉを画素量カウンタ２２に記憶し、この画素量Ｐｉと予め決められた基準画素量Ｐ０とから強制的に消費させるトナーの強制消費量Ｐｃを算出する。ここで、現像バイアスＶｂが変更された場合、その変更によって実際の強制消費量が予定している強制消費量とズレるため、このズレを補正するための補正値γを考慮して、強制消費量Ｐｃを算出する。その結果、トナーの劣化による影響が出る前の適切な時期にトナーエンドを迎えることができる。【選択図】　図１
2004054049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
上記像担持体上に潜像を形成するための潜像形成手段と、
上記像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
上記像担持体上に形成されたトナー像を被転写材上に転写する転写手段と、
上記像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段と、
上記潜像形成手段により形成される潜像の画素量と予め決められた基準画素量とから、強制的に消費させるトナーの強制消費量を算出する強制消費量算出手段と、
上記強制消費量に従い、上記潜像形成手段及び上記現像装置を動作させて該現像装置内のトナーを強制的に上記像担持体に付着させ、上記転写手段による転写を行わずに上記クリーニング手段によって該像担持体上のトナーを除去するためのトナー強制消費手段とを備えた画像形成装置において、
上記潜像が同じ画素量であってもトナーの消費量を変化させる要因となるパラメータに応じて上記トナー強制消費手段によって強制的に消費されるトナーの強制消費量を補正する強制消費量補正手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記パラメータは、上記像担持体上の潜像にトナーを付着させるための現像バイアスであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１の画像形成装置において、
上記トナー強制消費手段は、上記現像装置にトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間の画像形成枚数が予め決められた基準画像形成枚数となるようにトナーの強制消費を行うものであり、
上記強制消費量補正手段は、上記現像装置にトナーが補給されてから実際にそのトナーを使い切るまでの期間に画像形成した枚数に基づいて、その使い切り後に補給したトナーにより画像形成される枚数が上記基準画像形成枚数に近づくように、上記基準画素量を修正し、上記強制消費量を補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１の画像形成装置において、
上記トナー強制消費手段は、上記現像装置にトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間の該現像装置の駆動時間が予め決められた基準駆動時間となるようにトナーの強制消費を行うものであり、
上記強制消費量補正手段は、上記現像装置にトナーが補給されてから実際にそのトナーを使い切るまでの期間に該現像装置が駆動した時間に基づいて、その使い切り後に補給したトナーを使い切るまでに該現像装置が駆動する時間が上記基準駆動時間に近づくように、上記基準画素量を修正し、上記強制消費量を補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項３又は４の画像形成装置において、
上記現像装置内のトナーエンドを検知するトナーエンド検知手段を備え、
上記期間として、該トナーエンド検知手段がトナーエンドを検知してから次のトナーエンドを検知するまでの期間を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、
上記強制消費量算出手段によって複数回の画像形成動作分の強制消費量を算出し、
該複数回の画像形成動作後に上記トナー強制消費手段によってトナーを強制的に消費させることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、トナーの劣化による画質低下を抑制する目的でトナーを強制的に消費させる機能を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
潜像担持体である感光体上の静電潜像を現像する方式としては、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤によって現像を行う二成分現像方式と、キャリアを含まない一成分現像剤によって現像を行う一成分現像方式が知られている。このうち、一成分現像方式は、小型、機構の簡略性、保守性等の点で二成分現像方式に比べて有利である。また、一成分現像方式には、現像剤を感光体上の静電潜像に接触させて現像を行う接触現像方式と、現像剤を感光体上の静電潜像に接触させずに飛翔させて現像を行う非接触現像方式とがある。これらの方式のうち非接触現像方式は、感光体、現像ローラの寿命、重ね合わせ現像が可能であること等の理由から有利である。
【０００３】
上記一成分現像方式においては、現像剤（以下、適宜「トナー」という。）が現像装置内で様々な機械的ストレスを受けることで、そのトナーの帯電特性が経時的に劣化する。この機械的ストレスとしては、薄層化ブレードや現像剤供給ローラとの摩擦、あるいは、現像装置内でのトナーの搬送や撹拌などが挙げられる。このようにトナーの帯電特性が劣化すると、現像装置内に残留する劣化した残留トナーが逆極性に帯電する場合がある。この場合、残留トナーが感光体上の静電潜像が形成されていない地肌部に付着し、地肌汚れという現象が発生するという不具合が生じる。特に、非接触現像方式を採用した場合には、上記のようなトナーの劣化によって感光体への飛翔性が低下し、画像濃度が低下するという不具合も生じることになる。
なお、トナーの劣化による不具合は、一成分現像に限らず、二成分現像においても生じ得るものである。
【０００４】
上述したトナーの劣化は、現像装置内で機械的ストレスを受ける時間すなわち現像装置の駆動時間に比例して進行する。よって、トナーエンドの時期には、トナーの劣化が進行しており、上述した不具合が生じやすい。そのため、従来から、現像装置内のトナーを使い切ってから新規なトナーを補給するタイプの画像形成装置では、トナー補給時からトナーエンドまでの間における現像装置の駆動時間が一定時間を越えないような工夫が提案されている。
【０００５】
例えば、特許第３０２９６４８号公報には、一枚毎に算出する印字率が基準となる印字率よりも小さいとき、次の画像形成を行う前に、プリントしない現像剤パターンを形成してトナーを強制的に消費する画像形成装置が開示されている。なお、ここでいう印字率は、被画像形成媒体上に潜像を形成するために発光されたレーザ発光回数（実際の潜像を構成する画素数）を、その被画像形成媒体上に印字可能なドット数（潜像を構成し得る総画素数）で割ったものである。この装置では、印字率が小さいときには、算出した印字率に応じた量のトナーを強制的に消費することにより、実際に消費するトナー量を基準の印字率について消費するトナー量とおおよそ同じにする。これにより、トナー補給時からトナーエンド時までにプリントされた枚数を一定枚数以下にするものである。プリントされた枚数は現像装置の駆動時間とおおよそ比例関係にあるため、上記公報に開示の装置によれば、現像装置の駆動時間をトナーの劣化による不具合が生じない一定時間内に抑えることが可能となる。その結果、トナーの劣化度合いが許容される劣化度合いを超える前にトナーを使い切ることが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記印字率とトナーの消費量の関係は、必ずしも一定ではなく、潜像が同じ画素量であってもトナーの消費量を変化させる要因となるパラメータが変動すれば、上記関係も変動することになる。具体的には、例えば、現像ギャップ、帯電装置の帯電量、露光量等のバラツキ、温度や湿度等の環境の変化、感光特性の経時変化などによって、上記関係は変動する。そのため、上記公報に開示の装置のように、印字率とトナーの強制消費量との関係が固定されたものである場合、実際のトナー消費量を基準の印字率についてのトナー消費量と同じにできなくなる。すなわち、同じ画素量の潜像についてのトナー消費量であっても、上記パラメータの変動前に比べてその変動後の方が少なくなる場合があるし、その変動前に比べて変動後の方が多くなる場合もある。
前者の場合、トナーを強制消費しても、実際のトナー消費量は基準の印字率についてのトナー消費量よりも少ないものとなる。この場合、現像装置の駆動時間を一定時間内に抑えることができず、トナーエンド付近でトナーの劣化による不具合が生じ得るという問題が発生する。
一方、後者の場合には、現像装置の駆動時間が一定時間に達する十分前にトナーエンドを迎えられる。しかし、この場合、トナーの劣化による不具合の発生はすでに十分に抑制されているにも関わらずトナーの強制消費を行うことになるため、多くのトナーを無駄にし、トナーイールドが低下するという問題が発生する。
【０００７】
また、感光体の経時変化により帯電電位や露光後電位が変動することがある。このような変動は、現像特性を変化させ、画像濃度に悪影響を及ぼすことになる。従来、このような悪影響をなくすために、帯電電位や露光後電位の変化に応じて現像バイアス（パラメータ）を変動させる手法が取られている。しかし、現像バイアスを変動させると、印字率とトナーの消費量の固定された関係が前提としている現像特性が変化することになり、その関係が崩れて、上述と同様の問題が発生する。
【０００８】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナーの強制消費によるトナーの無駄を抑えつつ、トナーの劣化による不具合を抑制できる画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体と、上記像担持体上に潜像を形成するための潜像形成手段と、上記像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、上記像担持体上に形成されたトナー像を被転写材上に転写する転写手段と、上記像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段と、上記潜像形成手段により形成される潜像の画素量と予め決められた基準画素量とから、強制的に消費させるトナーの強制消費量を算出する強制消費量算出手段と、上記強制消費量に従い、上記潜像形成手段及び上記現像装置を動作させて該現像装置内のトナーを強制的に上記像担持体に付着させ、上記転写手段による転写を行わずに上記クリーニング手段によって該像担持体上のトナーを除去するためのトナー強制消費手段とを備えた画像形成装置において、上記潜像が同じ画素量であってもトナーの消費量を変化させる要因となるパラメータに応じて上記トナー強制消費手段によって強制的に消費されるトナーの強制消費量を補正する強制消費量補正手段とを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記パラメータは、上記像担持体上の潜像にトナーを付着させるための現像バイアスであることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナー強制消費手段は、上記現像装置にトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間の画像形成枚数が予め決められた基準画像形成枚数となるようにトナーの強制消費を行うものであり、上記強制消費量補正手段は、上記現像装置にトナーが補給されてから実際にそのトナーを使い切るまでの期間に画像形成した枚数に基づいて、その使い切り後に補給したトナーにより画像形成される枚数が上記基準画像形成枚数に近づくように、上記基準画素量を修正し、上記強制消費量を補正することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナー強制消費手段は、上記現像装置にトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間の該現像装置の駆動時間が予め決められた基準駆動時間となるようにトナーの強制消費を行うものであり、上記強制消費量補正手段は、上記現像装置にトナーが補給されてから実際にそのトナーを使い切るまでの期間に該現像装置が駆動した時間に基づいて、その使い切り後に補給したトナーを使い切るまでに該現像装置が駆動する時間が上記基準駆動時間に近づくように、上記基準画素量を修正し、上記強制消費量を補正することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項３又は４の画像形成装置において、上記現像装置内のトナーエンドを検知するトナーエンド検知手段を備え、上記期間として、該トナーエンド検知手段がトナーエンドを検知してから次のトナーエンドを検知するまでの期間を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、上記強制消費量算出手段によって複数回の画像形成動作分の強制消費量を算出し、該複数回の画像形成動作後に上記トナー強制消費手段によってトナーを強制的に消費させることを特徴とするものである。
上記請求項１の画像形成装置においては、潜像形成手段により形成される潜像の画素量（実際の画素量）と予め決められた基準画素量とから強制消費量を算出し、その算出結果に従いトナーを強制的に消費する。これにより、現像装置に一定量のトナーを補給してからそのトナーを使い切るまでの現像装置の駆動時間を、一定時間内に収めようとするものである。ここで、「基準画素量」は、例えば平均的な潜像を構成する画素量を用いることができる。また、「一定時間」は、上記基準画素量をもつ潜像の現像に消費するトナー量、トナーエンド後に一度に補給されるトナーの量、トナーの劣化進行度、１枚のプリントを行う際の現像装置の駆動時間などから、トナーを使い切る時点でトナーの劣化度合いが画像に悪影響を及ぼさない程度になるように決定される。
ここで、実際の使用状況においては、上述したように、潜像が同じ画素量であってもこれを現像する際のトナー消費量を変化させる要因となるパラメータが存在する。そのため、このパラメータが予定しているパラメータがズレると、適正な時期にトナーエンドを迎えることができず、トナーエンド付近でトナーの劣化による不具合が発生したり、トナーを無駄し、トナーイールドが低下したりする。そこで、本請求項の画像形成装置では、上記パラメータに応じてトナーの強制消費量を補正することとしている。この補正とは、実際のパラメータ値と予定しているパラメータ値の間における、同じ画素量をもつ潜像を現像する際に消費されるトナーの量の差が小さくなるように、トナーの強制消費量を補正することを意味する。すなわち、パラメータの変動により、同じ画素量をもつ潜像を現像する際に消費されるトナーの量が少なくなる場合にはトナーの強制消費量を多くするように補正し、逆の場合にはトナーの強制消費量を少なくするように補正する。したがって、この補正により、パラメータが変動しても、トナーの強制消費を適正に行うことが可能となり、、適正な時期にトナーエンドを迎えることができる。
なお、ここでいう「パラメータ」には、部材の劣化等によって経時的に変化してしまう現像ギャップ、感光特性等や、温度や湿度等の環境などの変更を意図しないものと、現像バイアスなどのようにその変動を意図して行うものとが含まれる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、画像形成装置である複写機に適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る複写機の構成及び動作について説明する。
図２は、本実施形態に係る複写機の要部を示す概略構成図である。この複写機は、反転現像により２色ディジタル画像を形成するものである。図示のように、この複写機には、表面に静電潜像が形成される像担持体としての感光体ドラム１が備わっている。この感光体ドラム１の周囲には、１色目のトナー像を形成するための、感光体ドラム表面を一様に帯電する第１帯電装置２Ａと、図示しない第１露光装置によって形成された静電潜像を第１トナーにより現像する第１現像装置３Ａとを備えている。また、感光体ドラム１の周囲には、２色目のトナー像を形成するために、第１帯電装置２Ａと同様の第２帯電装置２Ｂと、図示しない第２露光装置によって形成された静電潜像を第２トナーにより現像する第２現像装置３Ｂとを備えている。また、感光体ドラム１の周囲には、転写材としての記録紙の裏側からトナーの帯電極性とは逆極性の電荷を与えて感光体ドラム１上のトナー像を記録紙上に転写する転写装置４、転写後に感光体ドラム１上に残留するトナーを除去するクリーニング装置５、次の画像形成に備えて感光体ドラム表面の電荷を除去する除電装置６を備えている。
【００１１】
感光体ドラム１は、ドラム状の導電性基体の周面に下地層、電荷発生層、電荷輸送層等が順次積層されたものである。この感光体ドラム１は、回転可能に支持され、図示しない駆動手段により、例えば２００ｍｍ／ｓｅｃで図中矢印Ｃの方向に回転するように駆動される。
第１現像装置３Ａは、磁性キャリアとトナーからなる二成分現像剤によって現像を行うものであり、現像ローラ上に形成された磁気ブラシ状の現像剤を感光体ドラム表面に接触させて現像する。一方、第２現像装置３Ｂは、カラー顔料を用いた非磁性の一成分現像剤によって現像を行うものであり、現像ローラ上に形成されたトナー層を感光体ドラム表面に対して所定の間隔をあけて対向させて現像を行う非接触現像を行う。
【００１２】
図３は、第２現像装置３Ｂの概略構成を示す断面図である。第２現像装置３Ｂは、感光体ドラム１と対向する位置に設けられた開口から一部を露出するように配置された現像ローラ１１を備えている。この現像ローラ１１は、感光体ドラム１と連れ回る方向（図中矢印Ｄ）に回転するように支持されている。この現像ローラ１１の表面は、ビーズブラスト処理された導電体や、誘電体部と導電部とが微小面積で配置されたもの等によって形成されている。現像ローラ１１の軸方向端部の表面上には、現像領域において感光体ドラム１と所定の間隔を保つために図示しないスペーサコロが設けられている。現像領域に対して現像ローラ１１の回転方向Ｄの上流側には、現像ローラ１１上のトナー層を所定の均一な厚さにするための薄層化ブレード１２が現像ローラ１１の表面と接するように設けられている。また、現像ローラ１１を介して現像領域の反対側に位置する第２現像装置３Ｂの内部には、トナー供給ローラ１３が現像ローラ１１の表面と接するように設けられている。また、第２現像装置３Ｂの内部には、トナー収容部内のトナーを撹拌搬送するための２つのアジテータ１４ａ，１４ｂが設けられている。トナー供給ローラ１３及び２つのアジテータ１４ａ，１４ｂは、それぞれ図中矢印Ｅ，Ｆ，Ｇの方向に回転するように支持されている。
図示しないトナー補給部からトナー収容部内に補給されたトナーは、アジテータ１４ａ，１４ｂにより撹拌搬送され、トナー供給ローラ１３によって現像ローラ１１上に供給される。そして、現像ローラ１１上に供給されたトナーは、薄層化ブレード１２により薄層化された後、現像ローラ１１の回転に伴って現像領域に搬送される。この現像領域では、現像ローラ１１に印加された現像バイアスによって、現像ローラ上のトナーが感光体ドラム１の静電潜像部分に飛翔し、感光体ドラム上にトナー像が形成されることになる。
なお、第２現像装置３Ｂ内のトナーが消費されると、そのトナーエンドがトナーエンドセンサ１７によって検知される。このトナーエンドセンサ１７としては、例えば圧電振動方式等のものを使用できる。
【００１３】
次に、本発明の特徴部分であるトナー強制消費動作について説明する。本実施形態においては、この動作を第２現像装置３Ｂに関してのみ行うが、第１現像装置３Ａに関して行ってもよい。
図４は、本実施形態におけるトナー強制消費動作を制御するための制御部を示す機能ブロック図である。この制御部２０は、実際には本複写機全体の制御を統括して行うものであるが、図示ではトナー強制消費動作に関する機能のみ表示してある。
本複写機でカラー画像をプリントする場合、まず、スキャナ部で読みとった原稿の画像情報を制御部２０の演算処理部２１で受け取る。そして、演算処理部２１は通常のプリント動作のための制御を行うとともに、感光体ドラム１上に形成する静電潜像部分の画素量を画素量カウンタ２２に記憶する。また、演算処理部２１は、前回のトナーエンド時からの実際の画像形成枚数である累積プリント枚数を枚数カウンタ２３に順次記憶する。また、演算処理部２１は、画素量カウンタ２２に記憶された画素量と予め決められた基準画素量とを用いて強制消費するトナーの強制消費量を算出する。このとき、補正値メモリ２４に予め記憶しておいた後述する補正値を用いてトナー強制消費量を補正する。そして、そのプリント動作後に、算出した画素量分の潜像を感光体ドラム１上の非画像領域に形成し、これを現像してトナーを強制的に消費する。トナーを強制消費する際に形成する潜像パターンは、ドット、ベタ、ラインなど、どのようなものでもよい。
なお、このトナー強制消費は、演算処理部２１の上記判断において小さいと判断されたプリント動作ごとに必ず行う必要はない。例えば、算出した不足分に相当する量の画素量を数回分累積しておき、この累積した分のトナーを後でまとめて強制消費するようにしてもよい。
【００１４】
図１は、本実施形態における制御部２０のトナー強制消費動作に関する処理の流れを示すフローチャートである。
プリント動作が開始すると（Ｓ１）、制御部２０の演算処理部２１は、まず、枚数カウンタ２３に記憶された累積プリント枚数Ｚに１を加算する（Ｓ２）。また、演算処理部２１は、強制消費量算出手段として機能し、スキャナ部から送られてくる画像情報やユーザーが指定したプリントモード等に基づいて、感光体ドラム１上に形成する静電潜像部分の画素量Ｐｉを算出する。算出した画素量Ｐｉは、画素量カウンタ２２に記憶される（Ｓ３）。そして、この画素量Ｐｉと予め決められた基準画素量Ｐ０とから強制的に消費させるトナーの強制消費量を算出する（Ｓ４）。
【００１５】
なお、感光体ドラム１上に形成する静電潜像は、その感光体ドラム１の表面移動方向における長さＬがプリント動作ごとに異なる。現像装置の駆動時間は、その静電潜像の長さＬに応じて変化するため、上記基準画素量Ｐ０を一定の長さＬのときのものとして固定すると、実際の画素量Ｐｉと基準画素量Ｐ０とを適正に比較できない。そこで、本実施形態の基準画素量Ｐ０としては、予め決められた単位長さあたりの基準画素量に実際の静電潜像の長さＬを乗じたものを用いている。なお、単位長さあたりの基準画素量は、実験的に求めることができる。
【００１６】
ここで、感光体ドラム１の経時劣化、第２帯電装置２Ｂの汚れ、トナーの劣化等の様々な理由から現像特性が変化し、地肌汚れが発生することがある。本実施形態では、このような地肌汚れが発生した場合、現像バイアスＶｂの値が低くなるようにバイアス変更する機能が備わっている。現像バイアスＶｂを低くすると、現像バイアスＶｂと静電潜像部分の電位ＶＬとの差である現像ポテンシャルＶｐが小さくなるため、トナー消費量が少なくなり、地肌汚れの発生を抑制できる。しかし、この場合、同じ画素量の潜像を現像するのに消費される予定のトナー消費量が減少する。そのため、このように現像バイアスを低く変更した以降のトナー強制消費動作では、トナー強制消費分を含む実際のトナー消費量と、基準画素量の潜像を現像するためのトナー消費量とを同じにすることができない。その結果、現像装置にトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間が延びてしまい、トナーエンド付近でトナーの劣化による画像濃度低下、地肌汚れ等の不具合が生じる。
また、本複写機を経時使用していく中で、感光体ドラム１を交換したり、第２帯電装置２Ｂを清掃したりして、地肌汚れに対する余裕度が高まることもある。この場合、画像濃度を高めるべく、上記とは逆に現像バイアスを高く変更することもある。この場合、同じ画素量の潜像を現像するのに消費される予定のトナー消費量が増加するため、トナー強制消費によってトナーを無駄に消費することになり、トナーイールドが低下するという不具合が生じる。
【００１７】
そこで、制御部２０の演算処理部２１は、現像バイアスＶｂが変更されたとき、変更前の現像バイアスに対する変更後の現像バイアスのトナー消費量の変化率γを予め算出しておき、これを補正値メモリ２４に記憶しておく（Ｓ１０）。そして、下記の数１に示す演算式から、トナー強制消費量Ｐｃを算出する（Ｓ４）。
【数１】
Ｐｃ　＝　（Ｐ０／γ）―（Ｐｉ×γ）
【００１８】
上記補正値γは、実験的に求めることができる。
図５は、現像バイアスＶｂ［Ｖ］と、現像後の感光体ドラム１上の単位面積あたりのトナー付着量Ｍ［ｍｇ／ｃｍ２］との関係を示すグラフである。このグラフは、本複写機を用いた実験により求めた例である。実用的な範囲では、Ｍ＝α×Ｖｂ＋βの形で表すことができる、本例では、α＝０．００１２、β＝０．０１９となっている。
ここで、現像バイアスをＶｂ１からＶｂ２に変更したとすると、画素量に対するトナー消費量の変化率γは、下記の数２に示す式で表すことができる。したがって、実際の画素量Ｐｉをγ倍し、基準画素量Ｐ０を１／γ倍することで、変更後の現像バイアスに基づくトナー強制消費量と変更前の現像バイアスに基づくトナー強制消費量とが同じになるように、トナー強制消費量を補正することができる。なお、初期状態から未だ現像バイアス変更がないときは、補正値γを１としてトナー強制消費量Ｐｃを算出する。
【数２】
γ　＝　（α×Ｖｂ２＋β）／（α×Ｖｂ１＋β）
【００１９】
以上のようにしてトナー強制消費量Ｐｃを算出したら（Ｓ４）、演算処理部２１は、算出したトナー強制消費量Ｐｃが０より大きいか否かを判断する（Ｓ５）。このときに小さいと判断されると、実際の画素量Ｐｉに関するトナー消費量が基準画素量Ｐ０に関するトナー消費量以上であることを意味するので、トナーを強制的に消費する必要はない。したがって、トナーの強制消費を行わずに次ぎの画像形成動作に移行することになる。一方、上記判断で大きいと判断されると、実際の画素量Ｐｉに関するトナー消費量が基準画素量Ｐ０に関するトナー消費量を下回ることを意味するので、トナーを強制的に消費する必要がある。この場合、プリント画像となる静電潜像の後端直後の感光体ドラム表面に、Ｓ４で算出したトナー強制消費量Ｐｃの画素量分の静電潜像を第２露光装置により光書き込みし、これを第２現像装置３Ｂにより現像する。これにより、基準画素量Ｐ０に対する実際の画素量Ｐｉのトナー消費不足分を強制的に消費することができる（Ｓ６）。なお、トナーの強制消費のために形成したトナー像が転写領域を通過する際には転写装置４が感光体ドラム１から離間し、そのトナー像は、転写されないままクリーニング装置５によって感光体ドラム１上から除去、回収される。
【００２０】
上述のように、現像バイアスＶｂの変更に応じてトナー強制消費量を補正するれば、第２現像装置３Ｂにトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間における実際のプリント枚数と予定プリント枚数（基準画像形成枚数）とをほぼ同じにすることができる。この予定プリント枚数とは、第２現像装置３Ｂにトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間における第２現像装置３Ｂの予定駆動時間（基準駆動時間）と同視できるため、上記補正により適正な時期にトナーエンドを迎えることができる。しかし、温度や湿度等の使用環境、画素量の多い画像ばかりプリントするなどのユーザーの使用方法などによっては、上記補正を行っても、上記期間中における実際のプリント枚数と予定プリント枚数とがズレることもある。
【００２１】
図６は、一定量のトナーが補給されてからトナーエンドになるまでの累積プリント枚数と、使用環境（温度及び湿度）との関係を示すグラフである。このグラフは、温度及び湿度を、１０℃１５％ＲＨ、２３℃６０％ＲＨ、３０℃９０％ＲＨに変更したときのそれぞれの環境下におけるトナーエンドまでの累積プリント枚数を実験したものである。図示のように、使用環境の変化によってトナーエンドまでの累積プリント枚数は大きく変動するため、これを無視すると、適正な時期にトナーエンドを迎えることができないおそれがある。そこで、本実施形態では、このズレも補正するために以下の処理を行う。
【００２２】
上述したトナーの強制消費を終えたら（Ｓ６）、演算処理部２１は、トナーエンドセンサ１７からの信号に基づいて第２現像装置３Ｂがトナーエンドであるか否かを判断する（Ｓ７）。そして、トナーエンドであると判断すると、演算処理部２１は、枚数カウンタ２３から累積プリント枚数Ｚを読み出す（Ｓ８）。そして、予め決められた基準プリント枚数Ｚｓｔｄに対する累積プリント枚数Ｚの比をを上記基準画素量Ｐ０に乗じて、次回のトナーエンドまでに使用する基準画素量Ｐ０を決定する（Ｓ９）。
【００２３】
ここで、基準プリント枚数Ｚｓｔｄは、実験的に求めることができる。
図７は、第２現像装置３Ｂに一定量のトナーが補給されてからトナーエンドになるまでの累積プリント枚数と、画像上に現れる粒状の地肌汚れの評価との関係を示すグラフである。このグラフは、本複写機を用い、画素量を変化させることでトナーエンドまでのプリント枚数を変化させたときに、画像上に現れる粒状の地肌汚れを評価した結果を示すものである。ここで、地肌汚れがなく最も良好な画像が得られたときの評価ランクを５とし、評価ランクが下がるにつれて地肌汚れが悪化することを示す。一般に、評価ランクが４以上であれば、実用上問題ない良好な画像を得ることができる。したがって、実用上問題ない良好な画像を得られる範囲内で最もプリント枚数が多い値を、基準プリント枚数Ｚｓｔｄとして用いるのが望ましい。したがって、本例では、基準プリント枚数Ｚｓｔｄを２５００枚に設定している。
【００２４】
そして、トナーエンド後にユーザー等によって第２現像装置３Ｂに新たなトナーが補給されると、その補給動作終了時に枚数カウンタ２３のカウント値を０にリセットする。
【００２５】
以上、本実施形態によれば、現像バイアスＶｂの変動によるズレを補正するため、適切な時期にトナーエンドを迎えることができる。しかも、本実施形態では、使用環境等によるズレも補正するため、より適切な時期にトナーエンドを迎えることができる。
【００２６】
〔変形例１〕
次に、上記実施形態におけるトナー強制消費動作の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。本変形例では、第２現像装置３Ｂにトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間において、累積プリント枚数Ｚをカウントするのではなく、第２現像装置３Ｂの実際の駆動時間である累積駆動時間Ｔを計測し、これに基づいて補正を行う。そのため、本変形例では、第２現像装置３Ｂに駆動時間ｔを計測するための図示しない駆動時間カウンタを搭載し、この駆動時間カウンタからの出力ｔを制御部２０の演算処理部２１に送るように構成されている。なお、第２現像装置３Ｂの累積駆動時間Ｔによる補正以外は、上記実施形態と同様であるため、上記実施形態と同様の部分についての説明は省略する。
【００２７】
図８は、本変形例１における制御部２０のトナー強制消費動作に関する処理の流れを示すフローチャートである。
本変形例１では、演算処理部２１は、トナーエンドであると判断すると（Ｓ７）、第２現像装置３Ｂの駆動時間カウンタから累積駆動時間Ｔを読み出す（Ｓ１１）。そして、予め決められた基準累積駆動時間Ｔｓｔｄに対する累積駆動時間Ｔの比をを上記基準画素量Ｐ０に乗じて、次回のトナーエンドまでに使用する基準画素量Ｐ０を決定する（Ｓ１２）。なお、基準累積駆動時間Ｔｓｔｄは、上述した累積プリント枚数と同様に実験的に求めることができる。
【００２８】
上記実施形態のように累積プリント枚数Ｚを用いて補正をする場合、実際のプリント動作時には記録紙の給紙段や光書込信号の遅れ等にバラツキがあるため、累積プリント枚数Ｚから第２現像装置３Ｂの累積駆動時間を正確に把握することが困難である。しかし、本変形例１によれば、トナーの劣化進行度が直接関係する第２現像装置３Ｂの累積駆動時間Ｔに基づいてトナー強制消費量を補正するので、上記実施形態の場合よりも適正なトナー強制消費動作を行うことができる。
【００２９】
〔変形例２〕
次に、上記実施形態におけるトナー強制消費動作の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。本変形例では、上記変形例１と同様に第２現像装置３Ｂの累積駆動時間Ｔに基づいて補正を行うが、１枚のプリント動作ごとにトナー強制消費動作を行うのではなく、複数枚（ｍ枚）のプリント動作ごとにトナー強制消費動作を行う。
【００３０】
図９は、本変形例２における制御部２０のトナー強制消費動作に関する処理の流れを示すフローチャートである。
プリント動作が開始すると（Ｓ１）、制御部２０の演算処理部２１は、まず、枚数カウンタ２３に記憶された累積プリント枚数ｎに１を加算する（Ｓ２１）。なお、この累積プリント枚数ｎはトナー強制消費量の補正に用いるのではなく、トナー強制消費動作の開始タイミングを決定するために用いる。また、演算処理部２１は、累積プリント枚数ｎがトナー強制消費動作の開始タイミングとなる規定枚数ｍに達するまでの累積画素量Ｐｉｍを算出し、これを画素量カウンタ２２に記憶する（Ｓ２２）。そして、累積プリント枚数ｎが規定枚数ｍに達したか否かを判断する（Ｓ２３）。
【００３１】
上記判断において規定枚数ｍに達した判断したら、演算処理部２１は、枚数カウンタ２３に記憶された累積プリント枚数ｎを０にリセットする（Ｓ２４）。その後、累積画素量Ｐｉｍを用いて、上記実施形態及び上記変形例１と同様に強制的に消費させるトナーの強制消費量Ｐｃｍを算出する（Ｓ２５）。このトナー強制消費量Ｐｃｍの算出に当たり、予め決められた基準画素量Ｐ’０は、上記累積画素量Ｐｉｍに合わせる必要がある。そのため、本変形例２で用いる基準画素量Ｐ’０は、予め決められた単位長さあたりの基準画素量に、累積プリント枚数ｎが規定枚数ｍに達するまでの実際の静電潜像の累積長さＬｍ＝ΣＬｎ（ｎ＝１〜ｍ）を乗じたものを用いている。このときのトナー強制消費量Ｐｃｍを算出する演算式は、下記の数３に示すようになる。なお、トナーの強制消費を終えたら（Ｓ６）、演算処理部２１は、上記画素量カウンタ２２に記憶された累積画素量Ｐｉｍを０にリセットする（Ｓ２６）。
【数３】
Ｐｃｍ　＝　（Ｐ’０／γ）―（Ｐｉｍ×γ）
【００３２】
画素量の少ない画像を連続プリントする場合、上記実施形態や上記変形例１のようにプリント動作ごとにトナーの強制動作が行われ、連続プリント速度が低下してしまう。しかし、本変形例２によれば、複数枚分のトナー強制動作を後でまとめて行うので、トナーの強制動作による連続プリント速度の低下を抑制できる。
また、本変形例２のように複数枚分の画素量Ｐｉｍに基づいてトナー強制消費量を算出することで、トナー強制消費動作によるトナー消費を少なくすることができる。すなわち、１枚単位の基準画素量Ｐ０（上記実施形態及び上記変形例１で用いた基準画素量Ｐ０）以上の潜像を現像する場合、基準画素量Ｐ０を現像するときのトナー消費量を超えた量のトナーを消費する。したがって、規定枚数ｍに達するまでの期間にこのような現像を行っている場合、その基準画素量Ｐ０のトナー消費量を超えた分のトナー消費によって、同期間内における基準画素量Ｐ０よりも小さい実際の基準画素量Ｐｉについてのトナー強制消費量の一部又は全部を相殺することができる。
【００３３】
以上、上記実施形態、上記変形例１及び上記変形例２によれば、制御部２０が、第２露光装置により形成される静電潜像の画素量Ｐｉ，Ｐｉｍと予め決められた基準画素量Ｐ０，Ｐ’０とから、強制的に消費させるトナーの強制消費量Ｐｃ，Ｐｃｍを算出する強制消費量算出手段として機能する。そして、制御部２０の演算処理部２１が、第２帯電装置２Ｂ、第２帯電露光、第２現像装置３Ｂ、転写装置４等を制御することでトナー強制消費手段が構築される。これにより、強制消費量Ｐｃ，Ｐｃｍに従い、第２帯電装置２Ｂ、第２帯電露光、第２現像装置３Ｂ等を動作させて第２現像装置３Ｂ内のトナーを強制的に感光体ドラム１に付着させ、転写装置４による転写を行わずにクリーニング装置５によってトナーを除去するトナーの強制消費動作を行う。そして、静電潜像が同じ画素量であってもトナーの消費量を変化させる要因となるパラメータ（現像バイアスＶｂ、温度や湿度等の使用環境など）が予定しているパラメータ（基準画素量の決定時のパラメータ）からズレているとき、演算処理部２１が強制消費量補正手段として機能し、その実際のパラメータに応じて強制消費量Ｐｃ，Ｐｃｍを補正する。したがって、上記パラメータのズレを補正して適切な時期にトナーエンドを迎えることができる。
また、上記実施形態、上記変形例１及び上記変形例２によれば、上記パラメータに、感光体ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させるための現像バイアスが含まれているため、現像バイアスＶｂによるズレを補正して適切な時期にトナーエンドを迎えることができる。
また、上記実施形態においては、演算処理部２１は、第２現像装置３Ｂにトナーが補給されてから実際にそのトナーを使い切るまでの期間に画像形成した枚数である累積プリント枚数Ｚに基づいて、強制消費量Ｐｃを補正する。具体的には、その使い切り後に補給したトナーにより画像形成される枚数が基準画像形成枚数である基準プリント枚数Ｚｓｔｄに近づくように、基準画素量Ｐ０を修正する。上述したように、累積プリント枚数Ｚは温度や湿度等の環境変動によって変化するが、本実施形態では、環境変動によって、例えば実際の累積プリント枚数Ｚが基準プリント枚数Ｚｓｔｄよりも増えた場合、基準画素量Ｐ０が多くなるように修正される。この場合、強制消費量Ｐｃが多くなるように補正され、累積プリント枚数Ｚを基準プリント枚数Ｚｓｔｄに近づけることができる。また、逆の場合には、基準画素量Ｐ０が少なくなるように修正されるため、強制消費量Ｐｃが少なくなるように補正され、累積プリント枚数Ｚを基準プリント枚数Ｚｓｔｄに近づけることができる。このように、複写機の使用環境等も考慮して強制消費量Ｐｃを補正するため、より適切な時期にトナーエンドを迎えることができる。
また、上記変形例１及び上記変形例２によれば、演算処理部２１は、第２現像装置３Ｂにトナーが補給されてから実際にそのトナーを使い切るまでの期間に第２現像装置３Ｂが駆動した時間である駆動時間Ｔに基づいて、強制消費量Ｐｃ，Ｐｃｍを補正する。具体的には、その使い切り後に補給したトナーを使い切るまでに第２現像装置３Ｂが駆動する時間が基準累積駆動時間Ｔｓｔｄに近づくように、基準画素量Ｐ０，Ｐ’０を修正する。上述したように、駆動時間Ｔは、上記累積プリント枚数Ｚと同様に温度や湿度等の環境変動によって変化する。変形例１及び上記変形例２では、環境変動によって、例えば実際の駆動時間Ｔが基準累積駆動時間Ｔｓｔｄを越えた場合、基準画素量Ｐ０が多くなるように修正される。この場合、強制消費量Ｐｃが多くなるように補正され、駆動時間Ｔを基準累積駆動時間Ｔｓｔｄに近づけることができる。また、逆の場合には、基準画素量Ｐ０が少なくなるように修正されるため、強制消費量Ｐｃが少なくなるように補正され、駆動時間Ｔを基準累積駆動時間Ｔｓｔｄに近づけることができる。変形例１及び上記変形例２の場合、トナー劣化の進行度に直接関係する第２現像装置３Ｂの駆動時間に基づいて補正するため、上記実施形態のようにプリント枚数に基づいて補正する場合に比べて、強制消費量Ｐｃをより適切に補正でき、より適切な時期にトナーエンドを迎えることができる。
また、上記実施形態、上記変形例１及び上記変形例２の複写機は、第２現像装置３Ｂ内のトナーエンドを検知するトナーエンド検知手段としてのトナーエンドセンサ１７を備えている。そして、第２現像装置３Ｂにトナーが補給されてからそのトナーを使い切るまでの期間として、トナーエンドセンサ１７がトナーエンドを検知してから次のトナーエンドを検知するまでの期間を用いている。これにより、演算処理部２１での処理が容易となる。
また、上記変形例２では、演算処理部２１によって複数回（ｍ回）の画像形成動作分の強制消費量Ｐｉｍを算出し、ｍ回の画像形成動作後にトナーを強制的に消費させる。これにより、上述した変形例２の効果を得ることができる。
【００３４】
尚、上記実施形態、上記変形例１及び上記変形例２では、現像バイアスによる補正を常に行っているが、これを省略することも可能である。また、複写機が現像バイアス以外のパラメータについても変更する機能を備えている場合、そのパラメータの変動に応じて強制消費量を補正してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１乃至６の発明によれば、同じ画素量であってもトナーの消費量を変化させる要因となるパラメータが予定のパラメータからズレても、適正な時期にトナーエンドを迎えることができるので、トナーの強制消費によるトナーの無駄を抑えつつ、トナーの劣化による不具合を抑制できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る複写機の制御部２０が行うトナー強制消費動作に関する処理の流れを示すフローチャート。
【図２】同複写機の要部を示す概略構成図。
【図３】同複写機の第２現像装置の概略構成を示す断面図。
【図４】同複写機のトナー強制消費動作を制御するための制御部を示す機能ブロック図。
【図５】現像バイアスと、現像後の感光体ドラム上の単位面積あたりのトナー付着量との関係を示すグラフ。
【図６】一定量のトナーが補給されてからトナーエンドになるまでの累積プリント枚数と、使用環境（温度及び湿度）との関係を示すグラフ。
【図７】第２現像装置に一定量のトナーが補給されてからトナーエンドになるまでの累積プリント枚数と、画像上に現れる粒状の地肌汚れの評価との関係を示すグラフ。
【図８】変形例１における制御部のトナー強制消費動作に関する処理の流れを示すフローチャート。
【図９】変形例２における制御部のトナー強制消費動作に関する処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１　　感光体ドラム
２Ｂ　第２帯電装置
３Ｂ　第２現像装置
４　　転写装置
５　　クリーニング装置
１７　トナーエンドセンサ
２０　制御部
２１　演算処理部
２２　画素量カウンタ
２３　枚数カウンタ
２４　補正値メモリ
【図１】
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【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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