(57)【要約】【課題】低コスト化及び小型化を図るとともに強制トナー消費の実行を制御することができる。【解決手段】像担持体と、静電形成手段と、現像手段と、画像面積率に基づいて現像手段から消費されるトナー消費量を算出するトナー消費量算出手段５２１と、トナー消費量算出手段により算出されるトナー消費量に応じた量のトナーを現像剤収納容器内に補給するトナー補給手段５１９と、現像剤収納容器内のトナーを強制的に消費する強制トナー消費制御を実行する強制トナー消費制御手段５２２とを備えるプリンタ６００において、現像剤収納容器内のトナー量を検知するトナー量検知センサ４６等のトナー量検知手段を備え、強制トナー消費制御手段５２２は、トナー量検知手段が検知した検知トナー量と現像剤収納容器内の目標トナー量との差に基づいて、強制トナー消費制御を実行する。【選択図】図２
2016151677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、画像情報に基づいて前記像担持体上に静電潜像を形成する静電形成手段と、現像剤収納容器内に収納されているトナーを用いて前記像担持体上に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像手段と、画像面積率に基づいて前記現像手段から消費されるトナー消費量を算出するトナー消費量算出手段と、前記トナー消費量算出手段により算出されるトナー消費量に応じた量のトナーを前記現像剤収納容器内に補給するトナー補給手段と、前記現像剤収納容器内のトナーを強制的に消費する強制トナー消費制御を実行する強制トナー消費制御手段とを備える画像形成装置において、
前記現像剤収納容器内のトナー量を検知するトナー量検知手段を備え、
前記強制トナー消費制御手段は、前記トナー量検知手段が検知した検知トナー量と前記現像剤収納容器内の目標トナー量との差に基づいて、前記強制トナー消費制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記強制トナー消費制御手段は、前記差が閾値以上である場合には前記強制トナー消費制御を実行し、当該差が閾値未満である場合には前記強制トナー消費制御を実行しないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
前記差に基づいて強制トナー消費量を算出する強制トナー消費量算出手段を備え、前記強制トナー消費制御を実行するとき前記強制トナー消費量算出手段により算出した前記強制トナー消費量の前記現像剤収納容器内のトナーを強制的に消費することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記強制トナー消費制御手段は、前記トナー補給手段による一定のトナー量を前記現像剤収納容器に補給した回数が規定回数を超えているか否かによって前記強制トナー消費制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記トナー消費量算出手段は、画像面積、使用環境の温湿度及び現像バイアス値に基づいてトナー消費量を算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記像担持体の駆動距離を算出する駆動距離算出手段を備え、
前記強制トナー消費制御手段は、前記駆動距離算出手段によって算出した前記像担持体の駆動距離に対する平均画像面積率が閾値以下の場合に、前記強制トナー消費制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６記載の画像形成装置において、
前記強制トナー消費制御手段は、前記平均画像面積率が閾値以下であり、かつ前記トナー補給手段による一定量のトナー補給回数の回数が規定回数を超えた場合に、前記強制トナー消費制御を実行する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、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像面積率の低い画像を連続して出力したとき、過度の摺擦や攪拌等により劣化した現像装置の現像剤収納容器内のトナーを強制的に消費する強制トナー消費モードを実行する画像形成装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、基準画像の濃度を画像濃度センサで検知した結果と、画像情報に基づいて算出した画像面積率とによって、強制トナー消費モードを実行するか否かを判断する画像形成装置が開示されている。この画像形成装置では、強制トナー消費モードを実行するか否かの判断に際して、画像面積率の算出結果だけでなく、画像濃度センサの検知結果も考慮される。これにより、画像面積率の算出結果のみを用いる場合よりも、強制トナー消費モードの実行又は不実行を適切に判断でき、不必要にトナーが消費される事態を抑制できるとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示の画像形成装置では、強制トナー消費モードの実行又は不実行の判断に、画像濃度センサによる画像濃度の検知結果が必要である。そのため、画像濃度センサを備えていなければならず、高コスト化と大型化を招くという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、像担持体と、画像情報に基づいて前記像担持体上に静電潜像を形成する静電形成手段と、現像剤収納容器内に収納されているトナーを用いて前記像担持体上に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像手段と、画像面積率に基づいて前記現像手段から消費されるトナー消費量を算出するトナー消費量算出手段と、前記トナー消費量算出手段により算出されるトナー消費量に応じた量のトナーを前記現像剤収納容器内に補給するトナー補給手段と、前記現像剤収納容器内のトナーを強制的に消費する強制トナー消費制御を実行する強制トナー消費制御手段とを備える画像形成装置において、前記現像剤収納容器内のトナー量を検知するトナー量検知手段を備え、前記強制トナー消費制御手段は、前記トナー量検知手段が検知した検知トナー量と前記現像剤収納容器内の目標トナー量との差に基づいて、前記強制トナー消費制御を実行することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、低コスト化及び小型化を図るとともに強制トナー消費の実行を制御することができるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図２】プリンタの制御系の説明図。
【図３】現像装置の構成を説明する概略断面図。
【図４】現像剤収納容器内へのトナー補給の動作を説明するフローチャート。
【図５】本実施形態のプリンタにおける強制トナー消費モードの実行又は不実行の制御動作を説明するフローチャート。
【図６】感光体駆動距離を考慮した強制トナー消費モードの実行又は不実行の制御動作を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。
図１は、同プリンタの概略構成図である。プリンタとしての４色フルカラー画像形成装置の概略を説明する。プリンタ６００は、中間転写ベルト７の走行方向（図１中のＡ方向）に沿って４個の画像形成ユニットとしてのプロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが配置されたタンデム型のカラー画像形成装置である。色数は制限されるものではなく、５色以上のプロセスカートリッジを採用してもよい。各色のプロセスカートリッジ１は、像担持体としての感光体の表面を帯電装置で帯電させ、露光装置で静電潜像を形成し、現像手段としての現像装置でトナー像を形成する。これらの装置が各々共通の保持体に保持されて装置本体に対して一体的に着脱することで、それらを同時に交換できるようになっている。
【０００９】
各色のプロセスカートリッジ１は、それぞれストッパーを解除することにより、プリンタ６００の本体に対して着脱可能となっている。なお、以下の説明において、添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれ、イエロー用、マゼンタ用、シアン用、ブラック用の部材であることを示すものである。プロセスカートリッジの機構について、それぞれ使用するトナーの色が異なる他はほぼ同様の構成になっている。
【００１０】
プリンタ６００は、プリンタ部１００、給紙部２００及びプリンタ部１００上に取り付けられるスキャナ部３００から構成されている。プリンタ部１００では、４つのプロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが、複数の張架ローラに張架されて図１中の矢印Ａ方向に移動する中間転写体としての中間転写ベルト７に沿って配置されている。プリンタ部１００には、露光手段としての露光装置６、定着手段としての定着装置１２等が備えられている。
【００１１】
プロセスカートリッジ１には、潜像担持体としての感光体２の周りに、帯電装置３、現像装置４、感光体クリーニング装置５、除電装置等が配置されている。感光体２は、ドラム基台の表面上に有機感光層が形成されたドラム形状のものであって、回転駆動装置によって図１中の時計周り方向に回転駆動される。帯電装置３は、ローラ形状のものであって、帯電バイアスが印加され、感光体２に接触あるいは近接させながら、帯電装置３と感光体２との間に放電を発生させることで、感光体２の表面を一様帯電させる。なお、帯電装置３は、金属製の芯金の表面に導電性弾性材料からなる導電性弾性層が被覆されたものである。帯電ローラ等の帯電部材を感光体２に接触あるいは近接させる方式に代えて、コロナ帯電などの非接触帯電方式を採用してもよい。
【００１２】
一様帯電された感光体２の表面は、露光装置６から発せられるレーザー光によって光走査されて静電潜像を担持する。プロセスカートリッジの下方には、潜像書込手段である露光装置６が配設されており、スキャナ部３００で光学的に読み込んだ原稿画像の画像情報またはパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される画像情報に基づいて、光源としてのレーザーダイオードから発したレーザー光により、感光体２を光走査する。この光走査により、感光体２上に静電潜像が形成される。具体的には、感光体２の一様帯電した表面の全域のうち、レーザー光が照射された箇所では、電位が減衰する。これにより、レーザー照射箇所の電位が、それ以外の箇所（地肌部）の電位よりも小さい静電潜像となる。
【００１３】
露光装置６は、光源から発したレーザー光を、ポリゴンモータによって回転駆動したポリゴンミラーで主走査方向に偏光せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体２に照射するものである。なお、ＬＥＤアレイの複数のＬＥＤから発したＬＥＤ光によって光書込を行うものを採用してもよい。
【００１４】
続いて、このように感光体２の表面に形成された静電潜像は、現像装置４により、帯電したトナーを付着させることでトナー像を可視像化される。現像装置４は、後述するように、現像ロールを内包する現像部と、現像剤収納容器内の現像剤を撹拌搬送する現像剤搬送部とを有している。そして、現像剤搬送部は、軸線方向の両端部がそれぞれ軸受けによって回転自在に支持される回転軸部材と、これの周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根と有するスクリュウ部材を具備している。そのスクリュウ部材が回転することにより、現像剤が攪拌され現像ローラへと搬送される。本プリンタには、現像装置の現像剤搬送部にトナーを補給するトナー補給手段が設けられている。現像装置４では現像剤搬送部にトナーが補給される。現像部に収容されている現像ローラは、スクリュウ部材に対向しているとともに、ケーシングに設けられた開口を通じて、感光体２にも対向している。
【００１５】
また、現像ローラは、回転駆動される非磁性パイプからなる筒状の現像スリーブと、これの内部にスリーブと連れ回らないように固定されたマグネットローラとを具備している。そして、スクリュウ部材から供給される現像剤をマグネットローラの発する磁力によってスリーブ表面に担持しながら、スリーブの回転に伴って、感光体２に対向する現像領域に搬送する。現像スリーブには、トナーと同極性であって、感光体２の静電潜像よりも大きく、かつ感光体２の一様帯電電位よりも小さな現像バイアスが印加されている。これにより、現像スリーブと感光体２の静電潜像との間には、現像スリーブ上のトナーを静電潜像に向けて静電移動させる現像ポテンシャルが作用する。また、現像スリーブと感光体２の地肌部との間には、現像スリーブ上のトナーをスリーブ表面に向けて移動させる非現像ポテンシャルが作用する。
【００１６】
それら現像ポテンシャル及び非現像ポテンシャルの作用により、現像スリーブ上のトナーが感光体２の静電潜像に選択的に転移して、静電潜像をトナー像に現像する。このようにして感光体２にトナー像が現像され、次に中間転写体としての中間転写ベルト７上に順次転写される。トナー像を中間転写ベルト７に転写した後の感光体２の表面に残存する転写残トナーは、感光体クリーニング装置５により除去され、感光体表面が清掃され、次いでその感光体２の表面は除電装置、例えば除電ランプによってその表面電位が初期化される。なお、感光体クリーニング装置５としてはクリーニングブレード、クリーニングローラー、クリーニングブラシ等を用いることができ、それらを併用してもよい。また、これらのクリーニング部材にトナーと逆極性の電圧を印加して、クリーニングの効率を高めることもできる。
【００１７】
本プリンタ６００は、感光体２に形成されたトナー像を一度中間転写ベルト７に転写し、その後中間転写ベルト７から転写材へトナー像の転写を行う中間転写方式の画像形成装置である。中間転写体としてはベルト状ものを採用しているがドラム形状のものでもよい。プロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの上方には、像担持体としての中間転写ベルト７の他に、駆動ローラ、従動ローラ、二次転写対向ローラ９ａ、４つの一次転写ローラ８、二次転写ローラ９、中間転写ベルトクリーニング装置１１などが配設されている。
【００１８】
中間転写ベルト７は、そのループ内側に配設された駆動ローラ、二次転写対向ローラ９ａ、従動ローラ、及び４つの一次転写ローラ８によって張架されている。そして、回転駆動装置としての駆動手段によって回転駆動される駆動ローラの回転力により、中間転写ベルト７は、図１中の矢印Ａ方向に無端移動する。４つの一次転写ローラ８は、無端移動する中間転写ベルト７を感光体２との間に挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト７のおもて面と、感光体２とが当接するＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の一次転写ニップが形成されている。
【００１９】
一次転写ローラ８には、転写バイアス電源によってそれぞれ一次転写バイアスが印加されている。これにより、感光体２上のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナー像と、一次転写ローラ８との間に転写電界が形成される。一次転写ローラ８は離間可能となっている。Ｋ（ブラック）のみ転写させる場合には、Ｋ以外の他色のプロセスカートリッジは中間転写ベルト７から離間させる。一次転写ローラ８は、金属製の芯金と、これの表面上に固定された導電性のスポンジ層とを具備している弾性ローラからなる。このような一次転写ローラ８に対して、定電圧または定電流で制御された一次転写バイアスを印加する。なお、一次転写ローラ８に代えて、転写チャージャーや転写ブラシなどを採用してもよい。
【００２０】
かかる構成において、中間転写ベルト７は、感光体２の時計周り方向の回転に伴ってＹトナー用の一次転写ニップに進入し、Ｙトナー像は転写電界やニップ圧の作用により、中間転写ベルト７に一次転写される。その後、中間転写ベルト７は、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の一次転写ニップを順次通過する。そして、感光体２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ上のＣ、Ｍ、Ｋトナー像が、中間転写ベルト７上に順次重ね合わせて一次転写される。
【００２１】
次に、中間転写ベルト７上のトナー像は、二次転写部において、中間転写ベルト７から記録材Ｐに転写される。二次転写部では、中間転写ベルト７のループ内側に配設された二次転写対向ローラ９ａと二次転写ローラ９の間に中間転写ベルト７を挟みこんでニップを形成している。このニップの中間転写ベルト７と二次転写ローラ９の間に記録材Ｐが進入する。二次転写ローラ９は接地されているのに対し、二次転写対向ローラ９ａには、二次転写バイアス電源によって二次転写バイアスが印加される。これにより、二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に、マイナス極性のトナーを二次転写対向ローラ９ａ側から二次転写ローラ９側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。二次転写バイアス電源は、直流電源を有しており、トナーの正規の帯電極性と同極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。
【００２２】
そして、プリンタ部１００の下方に配設され、記録材Ｐを複数枚重ねた紙束の状態で収容している給紙カセット２０１では、紙束の一番上の記録材Ｐに給紙ローラを当接させている。その給紙ローラを所定のタイミングで回転駆動させることにより、記録材Ｐが給紙路の図１中の矢印Ｓ方向に向けて送り出される。給紙路の末端付近には、レジストローラ対２０２が配設されており、このレジストローラ対２０２は、給紙カセット２０１から送り出された記録材Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに両ローラの回転を停止させる。そして、挟み込んだ記録材Ｐを二次転写ニップ内で中間転写ベルト７上のトナー像に同期させ得るタイミングで回転駆動を再開して、記録材Ｐを二次転写ニップに向けて送り出す。二次転写ニップで記録材Ｐに密着させた中間転写ベルト７上の４色重ね合わせたトナー像は、二次転写電界やニップ圧の作用によって記録材Ｐ上に一括で二次転写され、フルカラートナー像となる。記録材Ｐ上のトナー画像は定着装置１２により、加熱定着され機外に排出される。
【００２３】
一方、二次転写ニップで転写紙Ｐに転写されず中間転写ベルト７の表面上に残留したトナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１１によって回収される。図１に示すように、中間転写ベルト７の上方には、各色トナーを収容するトナーボトル４００（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）がプリンタ６００に対して着脱可能に配置されている。各色トナーボトル４００に収容されたトナーは、各色に対応するトナー補給手段によって、各色の現像装置４に供給される。
【００２４】
本体制御部５００は、プリンタ６００の本体内に備えた動作制御が必要な各部及び各部に有した装置等の動作の制御を行うものである。本体制御部５００について、図２を用いて以下に説明する。
【００２５】
図２は、プリンタ６００の制御系の説明図である。図２に示すように、本体制御部５００は、中央演算処理部（ＣＰＵ）５０１と、ＲＯＭ５０２とＲＡＭ５０３からなるメモリと、入出力用のＩ／Ｏポート５０４、５０５などを備えている。また、Ｉ／Ｏポート５０４は操作部５０６と接続されている。Ｉ／Ｏポート５０５は、用紙位置検知手段５０７、温湿度センサ５０８、感光体駆動モータ５０９、ベルト駆動モータ５１０、中間転写接離クラッチ５１１、一次転写高圧電源５１２、二次転写高圧電源５１３、帯電高圧電源５１４、現像高圧電源５１５、ＬＥＤアレイ５１６、画像位置検出器５１７、現像器内トナー量検知手段５１８、トナー補給手段５１９、画像面積率算出手段５２０、トナー消費量算出手段５２１、強制トナー消費制御手段５２２等と接続されている。
【００２６】
電子写真技術を用いたプリンタにおいて、画像面積率の低い画像が続いた場合、現像装置の現像剤収納容器内の攪拌や摩擦によってトナー外添剤の剥離、埋没や、トナー母体の微粉化が起こる。このような現像剤の劣化によって帯電性が著しく悪化してしまい、白紙部へのトナー付着やトナーの飛散が生じてしまう。そのため、低画像面積率の印刷が続いたとき、非画像出力時にトナーを感光体上に現像させ、現像剤収納容器内のトナーを強制的に消費し、トナーの劣化を抑制する制御（強制トナー消費制御）が広く用いられている。この強制トナー消費を行う際の判断基準として、感光体の駆動距離に対し一定のトナー消費率になるように強制トナー消費を行う手法や画像濃度センサの情報からトナーの劣化度を予測し、閾値を超えた場合に強制トナー消費を行うといった制御手法が用いられている。
【００２７】
しかし、低画像面積率の画像出力が連続した場合、感光体駆動距離に対し一定のトナー消費率になるように強制トナー消費を行う手法では、同じトナー消費率でも画像形成装置の使用環境や前の使用条件（例えば、高画像面積率を連続して出力した後に、低画像面積率の画像を連続して出力した場合など）はトナーの劣化は抑制されており、不必要にトナーを強制消費してしまい、トナーの効率化を悪化させてしまう問題があった。また、画像濃度センサを用いた場合、基準画像の濃度を検知することで現像剤収納容器内のトナーの帯電状態からある程度正確にトナーの劣化度（劣化トナー量）を予測することができ、必要に応じてトナーを消費できる利点があるが、一成分現像方式採用のモノクロプリンタのような、低コスト化や小型化のため画像濃度センサを用いていない画像形成装置に対してはこの制御方式を取ることができない。そこで、本実施形態の画像形成装置では、画像濃度センサを用いずに、現像剤収納容器内のトナー劣化状態（劣化したトナー量）を推定して強制トナー消費量を取得することでその強制トナー消費量のトナーを強制的に消費してトナー劣化による画像品質の悪化を抑制している。以下、本実施形態の画像形成装置について説明する。
【００２８】
図３は、現像装置の構成を説明する概略断面図である。
図３に示すように、トナー補給手段によって現像装置内に供給されたトナーは、感光体２の回転軸方向と同方向に延伸する攪拌スクリュー４１及び供給スクリュー４２によって供給ローラ４３近傍へ搬送される。攪拌スクリュー４１及び供給スクリュー４２は駆動モータによって回動するように構成されている。供給ローラ４３はφ１２［ｍｍ］のスポンジゴム製であり、現像ローラ４４に対し接触させている。供給ローラ４３と現像ローラ４４は、感光体２の回転軸方向と同方向で互いに平行な回転軸を備え、駆動モータによって回動するように構成されている。現像ローラ４４はφ１６［ｍｍ］であり、体積抵抗が1.0E+5〜1.0E+7のウレタンゴムを用いて形成されている。攪拌スクリュー４１及び供給スクリュー４２によって供給ローラ４３近傍に搬送されたトナーは、図３中の矢印Ｂ方向に回転する供給ローラ４３と図３中の矢印Ａ方向に回転する現像ローラ４４との間で摩擦帯電され、現像ローラ４４のローラ面上に供給される。さらに、帯電が不十分なトナーを規制ブレード４５によって擦り切ることで、帯電されたトナー薄層を現像ローラ４４のローラ面上に形成し、感光体２に接触させることで現像させている。
【００２９】
ここで、規制ブレード４５は、厚さが１［ｍｍ］のSUS製で現像ローラ４４に対して線圧が２０［Ｎ／ｍ］以上の圧力で押し当てているが、トナー薄層を形成できる範囲であれば、この限りではない。また、現像装置４ではトナーの供給性を上げるために、現像ローラ４４に対し電圧差が＋２５０［Ｖ］となるように供給ローラ４３に電圧を印加している。さらに、規制ブレード４５にも現像ローラ４４に対し電位差が＋２００［Ｖ］となるように電圧を印加している。
【００３０】
トナー量検知手段としてのトナー量検知センサ４６は、図３に示すように、発光素子４６ａと受光素子４６ｂとプリズムガイド４６ｃとを含んで構成されている。このトナー量検知センサ４６では、発光素子４６ａからの出射光をプリズムガイド４６ｃに入射し、その入射光は発光素子４６ａ側のプリズムガイド４６ｃ内を通って複数の高さ位置で現像剤収納容器内に出射される。例えば、現像剤収納容器内のトナー量が減少すると現像剤収納容器内のトナーの上面（喫水面）が下がるので、プリズムガイド４６ｃからの出射光は現像剤収納容器内を透過し、発光素子４６ａ側のプリズムガイド４６ｃに対向して配設されている受光素子４６ｂ側のプリズムガイド４６ｃに入射され、その入射光はそのプリズムガイド４６ｃ内を通って受光素子４６ｂで受光される。逆に、現像剤収納容器内のトナー量が十分にあるときは、現像剤収納容器内のトナーの上面が上がり、発光素子４６ａ側のプリズムガイド４６ｃを介した発光素子４６ａからの出射光は現像剤収納容器内のトナーに遮られるため現像剤収納容器内を通過できず、受光素子４６ｂで受光されない。この検知原理により、複数の高さ位置での受光素子４６ｂによる受光の有無によって現像剤収納容器内のトナー量を検知することができる。
【００３１】
次に、本実施形態の画像形成装置における現像装置の現像剤収納容器内へのトナー補給の動作について、図４の動作フローに従って説明する。
図４は、現像剤収納容器内へのトナー補給の動作を説明するフローチャートである。図４において、感光体上に形成される画像を形成するドット数をカウントしたドットカウント値（画像情報）から、印刷される画像面積を算出する（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）。なお、１画素あたりの面積は４．４８×１０−４［ｍｍ２］とする。次に、画像面積率から算出した画像面積より、感光体に付着したトナー付着量、すなわちトナー消費量の算出を行う（ステップＳ１０３）。その算出式は以下のとおりである。
［トナー消費量］＝［係数α］×［現像ポテンシャル（現像バイアス値）］×［画像面積］
なお、係数αは、温湿度センサの値によって決定される値であり、適切な値を設定する。
【００３２】
次に、算出したトナー消費量とほぼ等しい、あるいはそのトナー消費量よりも一定量多め、つまり一定のトナー量を現像剤収納容器に補給するように、トナー補給手段の能力に応じてトナー補給手段の駆動時間を決定し、その駆動時間だけトナー補給手段を駆動させてトナーの補給動作を行う（ステップＳ１０４）。その補給された状態の現像剤収納容器内のトナー量を図３のトナー量検知センサ４６によって検知する（ステップＳ１０５）。その検知トナー量が所定値以上のときには、トナー補給動作を終了する（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）。
【００３３】
一方、トナー検知センサ４６によって検知した現像剤収納容器内のトナー量が所定値よりも小さいときには、トナー補給手段によって、追加で定量のトナーを現像剤収納容器に補給する（ステップＳ１０６：ＮＯ、ステップＳ１０７）。なお、追加で補給するトナーの定量を３［ｇ］とするが、これに限定する必要はない。その後、検知トナー量が所定値以上になった時点で追加の定量トナー補給を終了する（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）。そして、所定値になるまで補給した定量トナー補給量を取得する（ステップＳ１０８）。この定量トナー補給量に基づいて、画像情報から算出したトナー消費量と現像装置から消費されたトナー消費量との間の差を検知することができる。なお、取得した定量トナー補給量や感光体駆動距離を記憶しておく。
【００３４】
以上のトナー補給の動作によれば、画像情報から算出したトナー消費量と略同等あるいはそのトナー消費量に対応する一定のトナー量が現像剤収納容器に補給された場合において、例えば画像面積率の高い画像が連続して出力されて補給前の現像剤収納容器内のトナーが画像情報から算出したトナー消費量とほぼ同等に消費されているので、補給状態での現像剤収納容器内のトナー量は目標のトナー量になる。
【００３５】
逆に、画像面積率の低い画像を連続して出力すると、現像装置からの実際に消費されるトナー量が減少し、現像剤収納容器内に長期に留まるトナーが増加することになる。そのため、それらのトナーは摺擦や攪拌等によって劣化し易い。この結果、その低画像面積率から算出されたトナー消費量に対応する一定のトナー量を現像剤収納容器内に補給しても、現像剤収納容器内は劣化しているトナーが多くを占めることなる。そのような劣化したトナーを画像出力に使用した場合、トナーの帯電性能が著しく悪化しているので、例えば白紙部へのトナー付着（カブリ、地肌汚れ）やトナーの飛散が起こり、実際に現像装置から消費されたトナー消費量は推定値のトナー消費量よりも増える傾向にある。
【００３６】
もしくは、感光体の表面電界に対して反応しないトナーが増えると、現像装置から感光体上に転移されないトナーが増え、感光体上のトナー像の濃度が薄くなり、実際に現像装置から消費されるトナー消費量は推定値のトナー消費量よりも減る傾向にある。これらのため、画像面積率から算出したトナー消費量と、現像手段から実際に消費されるトナー消費量との間には、ズレが生じる。このことから、画像情報から算出したトナー消費量と現像装置から実際に消費されたトナー消費量との間のズレは、劣化したトナー量とある一定の相関がある。本実施形態のプリンタでは、この相関を用いて強制トナー消費制御の実行／不実行を行う。
【００３７】
次に、本実施形態のプリンタにおける強制トナー消費モード制御の実行又は不実行について、図５の動作フローに従って説明する。
図５は、本実施形態のプリンタにおける強制トナー消費モードの実行又は不実行の制御動作を説明するフローチャートである。図５において、現像剤収納容器内のトナー量を図３のトナー量検知センサ４６により検知する（ステップＳ２０１）。その検知トナー量と目標トナー量との差を算出する（ステップＳ２０２）。当該差は、上述したように、現像剤収納容器内の劣化トナー量と一定の相関がある。このため、現像剤収納容器内の検知トナー量と目標トナー量との差に基づいて強制トナー消費制御を実行することとしている。当該差が閾値を超えていた場合には強制トナー消費制御を実行する（ステップＳ２０３：ＹＥＳ、ステップＳ２０４）。一方、当該差が閾値を超えていない場合には強制トナー消費制御を実行しない（ステップＳ２０３：ＮＯ）。これにより、高コスト化と大型化の原因となる画像濃度センサを用いずに、現像剤収納容器内の劣化トナー量に応じた適切な強制トナー消費制御を実行することが可能となり、検知トナー量と本来の目標トナー量との差から算出した劣化したトナー量を用いて強制トナー消費量を調整することで不必要にトナーが消費される事態を抑制できる。
【００３８】
次に、感光体駆動距離を考慮した強制トナー消費モードの実行又は不実行の制御動作について、図６の動作フローに従って説明する。
図６は、感光体駆動距離を考慮した強制トナー消費モードの実行又は不実行の制御動作を説明するフローチャートである。図６に示す動作は、図５に示す強制トナー消費モード制御の実行／不実行をもとに、感光体の駆動距離が１０［ｍ］ごとに実施される。この感光体の駆動距離はトナーの特性等により適切な値が異なるためこの限りではない。
【００３９】
図６において、先ず感光体上に形成される画像を形成するドット数をカウントしたドットカウント値（画像情報）から、印刷される画像面積を算出する。なお、１画素あたりの面積は４．４８×１０−４［ｍｍ２］とする。そして、算出した画像面積から、一定の感光体駆動距離（＝１０［ｍ］）に対する平均画像面積率を算出する（ステップＳ３０１）。次に、その平均画像面積率が所定の第１閾値Ｒ１（＝２．０［％］）よりも大きい場合は、トナー消費量はトナーの劣化が生じるほど少なくなっていないと判断し、強制トナー消費モードは実行されない（ステップＳ３０２：ＮＯ、ステップＳ３０３）。なお、第１閾値Ｒ１を２．０［％］としているが、使用するトナーの特性等により適切な値が異なるためこの限りではない。
【００４０】
ステップＳ３０２において、一定の感光体駆動距離に対する平均画像面積率が所定の第１閾値Ｒ１以下である場合は、前回のトナー補給が行われてからの感光体駆動距離を算出する（ステップＳ３０２：ＹＥＳ、ステップＳ３０３）。その感光体駆動距離が感光体駆動距離の閾値Ｌ１（＝５００［ｍ］）以上である場合あって、かつ、平均画像面積率が第２閾値Ｒ２（＝１．０［％］）よりも小さいときは、前回の強制トナー補給時に補給されたにもかかわらず現像剤収納容器内の多くのトナーが劣化していると判断し、平均画像面積率が第２閾値Ｒ２になるような強制トナー消費量を算出する（ステップＳ３０４：ＮＯ、ステップＳ３０５：ＹＥＳ、ステップＳ３０６）。そして、算出した強制トナー消費量を強制的に消費する強制トナー消費モードを実行する（ステップＳ３０７）。なお、第２閾値Ｒ２を１．０［％］としているが、第１閾値Ｒ１よりも小さい値であればよく使用するトナーの特性等により適切な値が異なるためこの限りではない。
【００４１】
ステップＳ３０５において、平均画像面積率が第２閾値Ｒ２（＝１．０［％］）以上であるときには、前回の強制トナー補給時に補給された後もトナーの入れ替えが頻繁に行われたと判断し、強制トナー消費モードは実行されない（ステップＳ３０５：ＮＯ）。ステップＳ３０４において、感光体駆動距離が感光体駆動距離の閾値Ｌ１（＝５００［ｍ］）未満であれば、前回の強制トナー補給によって補給された新しいトナーはほとんど劣化していないと判断し、平均画像面積率が第１閾値Ｒ１（＝２．０［％］）になるように強制トナー消費量を算出する（ステップＳ３０４：ＹＥＳ、ステップＳ３０８）。そして、算出した強制トナー消費量を強制的に消費する強制トナー消費モードを実行する（ステップＳ３０７）。
【００４２】
以上のように、感光体移動距離に対する平均画像面積率が閾値を超えているかどうか、さらには前回の強制トナー補給からの感光体移動距離が閾値を超えているかどうかに応じて、現像剤収納容器内のトナー量の減少による強制トナー消費モードの実行／不実行を判断するとともに強制トナー消費量を算出している。これにより、不要な強制トナー消費を減らし、トナーの無駄な消費を抑制することができる。
【００４３】
なお、強制トナー消費モードの実行は印刷動作の立ち下げ時や連続印刷時の紙間で行われる。その後、感光体上に消費されたトナーはクリーニングブレードによって全て回収される。強制トナー消費モードの実行を印刷動作の立ち下げ時に行う理由は、この立ち下げ時より前の印刷動作の終了時に強制トナー消費モードを実行することなくユーザーが電源をオフしてしまうことがあり、立ち下げ後の印刷動作が開始される前に確実に強制トナー消費モード（正確には消費実行フローの実施）を実行するためである。もちろん、電源オフに遅延機能を設け、強制トナー消費モードを実行した後に完全電源オフとすることも可能であるが、その場合の機能がコストアップとなり、低コスト化や小型化の装置としては好ましくない。
【００４４】
また、強制トナー消費モードの実行を連続印刷時の紙間で行う理由は、連続印刷中での強制トナー消費モードの実行を避け、ターンアラウンドタイム（連続の印刷要求を出してから完了するまでの時間）の向上を図るためである。そして、大量の低画像面積率の連続印刷を行うと、その後に所定の平均画像面積率にするための強制トナー消費モードの実施時間が長くなってしまうため、連続印刷の量（枚数）に上限制限（例えば１００枚）を設けている。もちろん、これは、ターンアラウンドタイムを優先するためであり、トナー劣化による画像品質の悪化の回避を最優先する場合は、大量の低画像面積率の連続印刷を行っている途中で強制トナー消費モードを実行することも可能である。
【００４５】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
感光体２等の像担持体と、画像情報に基づいて像担持体上に静電潜像を形成する静電形成手段と、現像剤収納容器内に収納されているトナーを用いて前記像担持体上に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置４等の現像手段と、画像面積率に基づいて現像手段から消費されるトナー消費量を算出するトナー消費量算出手段５２１と、トナー消費量算出手段により算出されるトナー消費量に応じた量のトナーを現像剤収納容器内に補給するトナー補給手段５１９と、現像剤収納容器内のトナーを強制的に消費する強制トナー消費制御を実行する強制トナー消費制御手段５２２とを備えるプリンタ６００等の画像形成装置において、現像剤収納容器内のトナー量を検知するトナー量検知センサ４６等のトナー量検知手段を備え、強制トナー消費制御手段は、トナー量検知手段が検知した検知トナー量と現像剤収納容器内の目標トナー量との差に基づいて、強制トナー消費制御を実行する。
本態様では、画像面積率に基づいて算出されるトナー消費量に応じた量のトナーがトナー補給手段により現像剤収納容器内に補給される。そのため、画像面積率に基づいて算出されるトナー消費量が現像剤収納容器から実際に消費されるトナー量に一致していれば、現像剤収納容器内のトナー量は目標トナー量に維持される。
しかしながら、画像面積率の低い画像が連続して出力されて現像剤収納容器内の劣化トナーが増えると、例えば白紙部へのトナー付着（かぶり、地肌汚れ）やトナーの飛散が起こる。そのため、現像剤収納容器から実際に消費されるトナー消費量が、画像面積率から算出されたトナー消費量よりも増える場合がある。あるいは、現像剤収納容器内の劣化トナーが増えると、例えばトナーの帯電量が極端に落ちたり逆帯電したりするなどして、現像電界によって静電潜像へトナーが移動しにくくなり、現像剤収納容器から実際に消費されるトナー消費量が、画像面積率から算出したトナー消費量よりも減る場合がある。いずれの場合でも、劣化したトナーが増えると、画像面積率から算出されるトナー消費量と、現像手段から実際に消費されるトナー消費量との間には、差が生じる。その結果、画像面積率に基づいて算出されるトナー消費量に応じた量のトナーをトナー補給手段により補給しても、現像剤収納容器内のトナー量を目標トナー量に維持できない。よって、現像剤収納容器内の劣化トナー量が増えることにより、現像剤収納容器内の実際のトナー量と目標トナー量との間に差が生じることになる。すなわち、現像剤収納容器内の実際のトナー量と目標トナー量との差は、現像剤収納容器内の劣化トナー量と一定の相関がある。
そこで、本態様では、現像剤収納容器内のトナー量をトナー量検知手段により検知し、その検知トナー量と目標トナー量との差に基づいて強制トナー消費制御を実行することとしている。これにより、高コスト化と大型化の原因となる画像濃度センサを用いずに、現像剤収納容器内の劣化トナー量に応じた適切な強制トナー消費制御を実行することが可能となり、不必要にトナーが消費される事態を抑制できる。
【００４６】
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、強制トナー消費制御手段は、差が閾値以上である場合には強制トナー消費制御を実行し、当該差が閾値未満である場合には強制トナー消費制御を実行しない。本態様によれば、劣化トナー量にあわせた強制トナー消費量を決定して実際の消費分のトナーを補給することができるので、無駄なトナーの消費を抑制できる。
【００４７】
（態様Ｃ）
（態様Ａ）又は（態様Ｂ）において、差に基づいて強制トナー消費量を算出する強制トナー消費量算出手段を備え、強制トナー消費制御を実行するとき強制トナー消費量算出手段により算出した強制トナー消費量の現像剤収納容器内のトナーを強制的に消費する。本態様によれば、劣化トナー量にあわせた強制トナー消費量を算出して実際の消費分のトナーを補給することができるので、無駄なトナーの消費を抑制できる。
【００４８】
（態様Ｄ）
（態様Ａ）において、強制トナー消費制御手段は、トナー補給手段による一定のトナー量を現像剤収納容器に補給した回数が規定回数を超えているか否かによって強制トナー消費制御を実行する。本態様によれば、トナー量検知手段としてのトナー量検知センサの測定能力が下がっても現像剤収納容器内のトナー量を把握できるので、現像剤収納容器内の劣化トナー量に応じた適切な強制トナー消費制御を実行することができる。
【００４９】
（態様Ｅ）
（態様Ａ）〜（態様Ｄ）において、トナー消費量算出手段は、画像面積、使用環境の温湿度及び現像バイアス値に基づいてトナー消費量を算出する。本態様では、使用環境の温湿度を考慮してトナー消費量をより正確に算出することができる。このため、そのトナー消費量に基づくトナー補給量のトナーを現像剤収納容器内に補給することで、劣化トナーによる現像剤収納容器内のトナー量をより正確に検出できる。
【００５０】
（態様Ｆ）
（態様Ａ）〜（態様Ｅ）において、像担持体の駆動距離を算出する駆動距離算出手段を備え、強制トナー消費制御手段は、駆動距離算出手段によって算出した像担持体の駆動距離に対する平均画像面積率が閾値以下の場合に、強制トナー消費制御を実行する。本態様では、不要な強制トナー消費量を減らし、トナーの無駄な消費を抑制することができる。
【００５１】
（態様Ｇ）
（態様Ｆ）において、強制トナー消費制御手段は、平均画像面積率が閾値以下であり、かつトナー補給手段による一定量のトナー補給回数の回数が規定回数を超えた場合に、強制トナー消費制御を実行する。本態様では、不要な強制トナー消費量を減らし、トナーの無駄な消費を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  プロセスカートリッジ
２  感光体
３  帯電装置
４  現像装置
５  感光体クリーニング装置
６  露光装置
７  中間転写ベルト
８  一次転写ローラ
９  二次転写ローラ
９ａ  二次転写対向ローラ
１１  中間転写ベルトクリーニング装置
１２  定着装置
４１  攪拌スクリュー
４２  供給スクリュー
４３  供給ローラ
４４  現像ローラ
４５  規制ブレード
４６  トナー量検知センサ
４６ａ  発光素子
４６ｂ  受光素子
４６ｃ  プリズムガイド４６
１００  プリンタ部
２００  給紙部
２０１  給紙カセット
２０２  レジストローラ対
３００  スキャナ部
４００  トナーボトル
５００  本体制御部
５０１  ＣＰＵ
５０２  ＲＯＭ
５０３  ＲＡＭ
５０４  Ｉ／Ｏポート
５０５  Ｉ／Ｏポート
５０６  操作部
５０７  用紙位置検知手段
５０８  温湿度センサ
５０９  感光体駆動モータ
５１０  ベルト駆動モータ
５１１  中間転写接離クラッチ
５１２  一次転写高圧電源
５１３  二次転写高圧電源
５１４  帯電高圧電源
５１５  現像高圧電源
５１６  ＬＥＤアレイ
５１７  画像位置検出器
５１８  現像器内トナー量検知手段
５１９  トナー補給手段
５２０  画像面積率算出手段
５２１  トナー消費量算出手段
５２２  強制トナー消費制御手段
６００  プリンタ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５３】
【特許文献１】特許第４９２０９０８号公報
【図１】
2016151677.tif 000003
【図２】
2016151677.tif 000004
【図３】
2016151677.tif 000005
【図４】
2016151677.tif 000006
【図５】
2016151677.tif 000007
【図６】
2016151677.tif 000008