JP2007108623A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーセーブモードが選択された場合、トナーセーブモードを選択していない時よりもトナー消費量を抑えつつ、適切な強制トナー消費が可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナーセーブモードにおいてトナー消費量を低減する前の画素数を、画像処理部３０から書き込み処理部７０へ出力される画像データＤｂから判断し、この画素数に基づいて強制消費トナー量を決定する。すなわち、実際にはトナーセーブモードを実行しながらも、トナーセーブモードがＯＦＦである通常モードに対応した画素数に基づいて、強制消費手段による強制消費トナー量が決定される。
【選択図】図５

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関する。

複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置などの画像形成装置においては、潜像担持体に形成されている静電潜像を可視像化するための現像工程が設定されている。
現像工程では、キャリア及びこれに付着しているトナーで構成される二成分系現像剤あるいはキャリアを持たずにトナーのみで構成される一成分現像剤が用いられ、これら現像剤を静電潜像に供給する現像方式としては、現像剤を潜像担持体表面に接触させて静電潜像との間の静電気力によりトナーを吸着させる接触方式や、トナーを現像バイアスにより形成される電界作用によって飛翔させて静電潜像に吸着させる非接触方式がある。
現像工程では、静電潜像との間に生じる静電関係によりトナーが有する帯電量と静電潜像の静電量とが均衡するとそれ以上のトナーが静電潜像に付着することなく未消費、いわゆる、未使用状態で現像装置内に回収される。

現像装置に回収されたトナーにおいては、次のような問題を生じることがある。トナーは、静電潜像に供給されるまでの間に現像装置内で攪拌混合あるいは現像装置内で潜像担持体に対向して配置されている現像ローラ表面とこの表面に近接して配置されているブレードとの間で摩擦が起こることにより帯電する。
特に、一成分系現像剤を用いた現像方式では、トナー層を金属ローラなどで構成された現像ローラ表面で均一な薄層状としたうえで静電潜像にトナーを飛翔させる場合がある。この場合には、薄層化するためのブレードや現像ローラ表面で発生するトナー同士の摩擦、あるいは、搬送・攪拌過程において攪拌混合されることによりトナーの特性劣化、特に帯電特性が劣化してしまうことがある。
トナーの劣化特性、特に帯電特性の劣化は、現像剤に含まれる外添剤、つまり、流動性や摩擦帯電量調整さらにはクリーニング性向上のために用いられる添加剤が経時的な摩擦や攪拌によりトナー内に埋没してしまうことが原因として考えられる。外添剤としては、コロイダルシリカ（ＳｉＯ_２）や酸化チタン、アルミナや脂肪酸金属などの微粉末がトナー表面に添加されて用いられる。

トナーは現像濃度の低下に伴い、濃度の適正化のために補給される場合があるが、新規トナーが現像装置内に導入された際に現像装置内に残留する未消費トナー（以下、便宜上、残留トナーという）と混合されると、両者間での摩擦により残留トナーが逆極性に帯電し、両者が結合することにより潜像担持体の地肌電位によって吸引されて地肌汚れを引き起こすことがある。
また、トナーの飛翔を利用する非接触方式においては、経時的な摩擦や攪拌により残留トナーの帯電量が増加し、これによって現像ローラ表面に吸着したままになると飛翔性が損ねられてしまう。この結果、適正な画像濃度を得ることができなくなる虞がある。

従来、トナーの劣化による画像濃度の低下を防止するために、１回の画像形成毎にその印字率を算出し、印字率が所定の印字率よりも小さい場合、換言すれば、トナーの消費量が少なく残留トナーが多くなる場合には、次の画像形成実行前に印字率に応じたトナー消費量が得られる市松模様の画像を形成し、転写工程を実行しないでクリーニング装置により回収するようにしてトナーの強制的な消費を行う方法が提案されている（例えば、特許文献６）。
その一方で、近年、消費トナーを減らすためのトナーセーブモードも普及してきている。
トナーセーブモードに関した従来技術としては、特許文献５に開示されているように、ｎ×ｎ画素の特定の白黒パターンと画像データを重ねて白にあたる部分をマスクしてしまい、画素の間引きを行い現像されるトナー量を低減する技術などがある。

特開２００３−２７０８７８号公報 特開２００２−２５８５５３号公報 特開２００３−０７６０７９号公報 特開２００４−０５４０４９号公報 特開２００４−２１９９２９号公報 特許第０２９６４８号公報

しかしながら、上記従来の技術ではトナーセーブモードを選択すると印字率が低下するためトナー劣化が進み、強制的なトナー消費を行う回数も多くなり、却ってトナーセーブモードを選択しない時よりもトナー消費量が増えることがあった。
トナーセーブモードにおけるある程度のトナー劣化は仕方ないが、トナーセーブモードを選択しない時よりもトナー消費量が増えることは、トナーセーブモードの存在意義を失わせることになる。

そこで、本発明は、トナーセーブモードが選択された場合、トナーセーブモードを選択していない時よりもトナー消費量を抑えつつ、適切な強制トナー消費が可能な画像形成装置の提供を、その目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、潜像担持体上に形成される静電潜像に対して現像剤担持体に担持されたトナーを供給することにより上記静電潜像の可視像処理を行う画像形成装置において、上記静電潜像を形成する際に用いられる画素数が所定のトナー消費量以下である場合に、該所定のトナー消費量との差分に相当するトナーを強制的に消費させる強制消費手段を備え、且つ、上記静電潜像を形成する際に、通常モードで行うか、又はトナー消費量を低減するトナーセーブモードで行うかを指定するモード指定手段を備え、上記トナーセーブモードで行うことを指定した場合、トナー消費量を低減する前の画像データをもとに上記強制消費手段による強制消費トナー量を決定することを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、潜像担持体上に形成される静電潜像に対して現像剤担持体に担持されたトナーを供給することにより上記静電潜像の可視像処理を行う画像形成装置において、上記静電潜像を形成する際に用いられる画素数が所定のトナー消費量以下である場合に、該所定のトナー消費量との差分に相当するトナーを強制的に消費させる強制消費手段を備え、且つ、上記静電潜像を形成する際に、通常モードで行うか、又はトナー消費量を低減するトナーセーブモードで行うかを指定するモード指定手段を備え、上記トナーセーブモードで行うことを指定した場合、上記静電潜像を形成する際に用いられる画像データと上記トナーセーブモードのトナー消費量低減率をもとに上記トナーセーブモードを指定しない場合の画像データを求め、該求められた画像データに基づいて上記強制消費手段による強制消費トナー量を決定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、調整動作であるトナー消費動作とトナー補給動作のうちいずれか一方又は双方を行う調整手段を複数有する画像形成装置において、上記各調整手段の調整動作の調整量を比較し、調整量が多い方の調整手段の調整量を用いて他方の調整手段の調整機能を同時に得ることを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の画像形成装置において、上記調整手段が、像担持体のトナーパターンの濃度検出結果から現像装置内のトナー濃度を調整するトナー濃度調整装置と、現像剤の劣化状態検出結果から現像装置内のトナー消費及びトナー補給を行う現像剤リフレッシュ装置であり、上記トナー濃度調整装置によるトナー消費動作が必要と判定され、且つ、上記現像剤リフレッシュ装置によるトナー消費動作が必要と判定された場合、上記２つの情報のうち、より多くのトナー消費が必要と判定された結果を用いて、トナー消費動作を行うことを特徴とする。

本発明によれば、トナーセーブモードを選択していない時よりトナー消費量が増えない範囲で、トナー消費が必要な条件ではトナーを強制消費させることが可能となる。
よって、印字率が低下した場合のトナー劣化を抑制できるとともに、トナーセーブモードを指定した場合でもその利点を十分に活かすことができる。
また、本発明によれば、一方の調整動作で他方の調整機能（調整量）を兼ねるようにして調整動作が重複しないようにしたので、必要以上のダウンタイムの発生を防止できて作業時間の無駄を無くすことができるとともに、少ないトナー消費又は少ないトナー補給にて適切な画像品質を得ることができる。

以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本実施形態における画像形成装置の構成及び動作の概要を説明する。画像形成装置１は、反転現像による２色画像を形成可能な構成を備えている。画像形成装置１には、潜像担持体としてのドラム状の感光体（以下、感光体ドラムという）２が回転自在に設けられており、感光体ドラム２の周囲には、感光体ドラム２の回転過程において画像形成処理を実行する第１画像形成部Ａ、第２画像形成部Ｂ、これら画像形成部において形成された画像を図示しない給紙部から給送される記録紙に転写する転写装置３、感光体ドラム２上の転写残トナーを除去するクリーニング装置４が配置されている。

第１画像形成部Ａには、第１帯電装置Ａ１、第１書込装置Ａ２（便宜上、光路のみを示す）、第１現像装置Ａ３が設けられており、第２画像形成部Ｂには、第２帯電装置Ｂ１、第２書込装置Ｂ２（便宜上、光路のみを示す）、第２現像装置Ｂ３がそれぞれ設けられている。なお、図１中、符号５は、感光体ドラム２上の残留電荷を除去するための除電ランプを示している。
感光体ドラム２は、導電性基体の表面に下地層、電荷発生層、電荷輸送層などが順次積層されており、図示しない駆動手段により２００ｍｍ／ｓｅｃの速度で一定方向、図１では、時計回り方向に回転するようになっている。

第１現像装置Ａ３は、詳細を図示しないが、磁性キャリアとトナーとで構成された周知構造からなる二成分系現像剤を用いた構成を備えており、磁気ブラシ現像剤が感光体ドラム２に接触して感光体ドラム２に形成された静電潜像に現像剤を供給するようになっている。
第２現像装置Ｂ３は、本実施形態の場合、第１現像装置Ａ３において形成された感光体ドラム２上の可視像を損傷しないとともに異なる色の現像剤を供給することができる構成とされ、このため、感光体ドラム２と非接触な状態で一成分系現像剤である非磁性トナーを飛翔させることができる一成分系非接触現像方式が用いられている。

第２現像装置Ｂ３の詳細な構成は図２に示されている。図２において、第２現像装置Ｂ３は、現像ハウジング６の内部において感光体ドラム２と対向する現像剤担持体としての現像ローラ７を備えており、現像ローラ７は、周面がビーズブラスト処理された導電体や表面に誘電体部と導電部とが微小面積で配置されてフロート電極を構成しており、周面に当接して配置されている薄層化ブレード８との協働により通過するトナーが現像ローラ７の表面に押し込まれた状態で薄層化されると共にローラ表面およびブレードとの間で摩擦帯電させるようになっている。
現像ローラ７の軸方向両端には、感光体ドラム２の表面との間に所定の間隙を設定するためのスペーサ部７Ａが設けられており、図示しない現像バイアスによる電界作用によってローラ表面からトナーを感光体ドラム２に向けて飛翔させるようになっている。トナーは、非磁性体であるので磁力が用いられない関係上、現像ローラ７の近傍に配置されて現像ローラ７の周面に当接する供給ローラ９によって現像ローラ７の表面に供絵されるようになっている。

第２現像装置Ｂ３には、供給ローラ９に向けて新規トナーを供給可能な補給部１０が設けられており、補給部１０の内部には扮枠によるトナーの摩擦帯電を行うアジテータ１１が配置されている。
補給部１０には、補給部１０内のトナーが無くなる状態であるトナーエンド状態を検出可能なトナーエンドセンサ１２が設けられており、トナーエンドセンサ１２は、本実施形態においては圧電振動方式を用いた構成とされている。トナーエンドセンサ１２は、後述する強制消費手段１３に電気的に接続されている。

図３は、トナーの強制消費手段を兼ねる制御部の構成を示すブロック図であり、同図において、制御部１３は、マイクロコンピュータにより主要部が構成され、図示しないＩ／Ｏインターフェースを介して入力側には、トナーエンドセンサ１２、記録紙の通紙枚数を計数可能な枚数カウンタ１４、第２現像装置Ｂ３、第２現像装置Ｂ３の駆動時間を計時可能なタイマカウンタ１５、書込データ（画像データ）としての画素量（画素数）を検出する手段、この場合には書込手段の駆動部１６が接続されている。
さらに入力側には、通常モードで行うか、又はトナー消費量を低減するトナーセーブモードで行うかを指定するモード指定手段としての操作パネル１７が接続され、出力側には、転写装置３を除いて第２現像装置Ｂ３を用いる画像形成処理に関係する第２帯電装置Ｂ１、第２書込装置Ｂ２の駆動部（図３では、便宜上、第２両像形成部Ｂが示されている）がそれぞれ接続されている。操作パネル１７は、詳細を図示しないが、プリントされる記録用紙サイズの指定が行えるようになっており、サイズが入力されると制御部１３において記録用紙の長さ、つまり用紙長データ（Ｌ）が保存されるようになっている。
また、操作パネル１７にはトナーセーブモードキーが設けられており、該トナーセーブモードキーを押すとトナーセーブモードが設定される。トナーセーブモードキーを押さない場合には、通常モードで実行される。

強制消費手段としての制御部１３は、感光体ドラム２に形成される画像に対応する画素量を登録しておき、形成対象となる画像の画素量（画素数）が規定量（所定量）に達していない場合、つまり、規定画素量以下の場合には、規定画素量と現段階で形成される画像に対応する画素量との差分に対応するトナーを強制消費させる機能を備えている。
つまり、現段階で形成された画像の画素量（画像量）が規定の画素量（画像量）に満たなかった場合には、規定の画像量に対する現段階でのトナーの消費量が不足している分（差分）を現像に寄与しなかったトナーであると見傲し、現像に寄与せずに第２現像装置Ｂ３内に残留するトナーとしてこれを強制消費させる。
これにより、残留トナーが攪拌・摩擦による劣化を来すのを避けるようになっている。本実施形態では、強制消費行程が、第１、第２画像形成部Ａ、Ｂを用いた画像形成処理、つまりプリントが終了した後に実行され、この行程において第２書込装置Ｂ２により感光体ドラム２における非画像形成領域に対して、ドット、ベタあるいはラインなどのパターンにより強制消費用の画像パターンが形成される。

図４は、上記制御部１３における強制消費モードの前提となる処理内容を説明するためのフローチャートを示している。図４において、画像形成装置１が始動されると、保存していたデータ類の初期化が実行され（ＳＴ１）、操作パネル１７においてプリント指令が実行されると（ＳＴ２）、カラー画像の画像量（Ｐｉ）が書込装置の駆動部１６から入力されて画素量カウンタＢに保存される（ＳＴ３）。
ステップＳＴ３で保存される画像量（Ｐｉ）は、画素量Ｐｉで用紙長Ｌ（便宜上、符号ＳＴ３’で示すステップにおいて入力された状態を示す）を対象としたプリント時での値に相当している。

画素量（Ｐｉ）および用紙長（Ｌ）が入力されると、制御部１３では画素量（Ｐｉ）を用いて単位用紙長相当の画素量をＰとした場合に、形成対象となる画像の消費量（Ｐｃ）が算出され（ＳＴ４）、規定の画像量（Ｐ）に対して形成対象となる画像でのトナーの消費量（Ｐｃ）との間に差が生じた場合には（ＳＴ５）、差分が生じた画像の形成終了後に感光体ドラム２の非画像形成領域を対象として消費パターンが形成される（ＳＴ６）。
この消費パターンは、転写装置３を除く、第２画像形成部Ｂに装備されている各装置を用いて形成される。これにより、規定の消費量に対して書き込まれる画像で消費されるトナーの量が少ない場合には、規定の消費量との差分が強制消費されることになり、現像装置での劣化トナーの発生を抑止される。トナーの強制消費が終了すると、カウンタに保存されていた画像量がカウンタＢからリセットされる（ＳＴ７）。

図５は、画像形成装置（デジタル複写機）１の画像データ処理の部分に関するブロック図である。
コピー時の画像データとしては、読み取り処理部２０では図示しないＣＣＤラインセンサにより６００ｄｐｉで読み取ったデータをシェーディング補正などの様々な補正を行い画像データＤａとして１画素毎に８ビット（２５６階調）で画像処理部３０に出力する。
画像処理部３０では、ＭＴＦ補正、変倍処理などを行って画質補正をした後１ビット（２階調）のデータＤｂに変換して書き込み処理部７０に出力する。
プリント時の画像データとしては、図示しないパソコンからネットワークなどを経由して入力されるプリントデータＤｎがあり、プリントデータＤｎは１ビット（２階調）で解像度としては１５０、２００、３００、４００、６００、１２００ｄｐｉなどさまざまな場合がある。画像処理部３０では基本的に画質補正の処理を何も行わず、書き込み処理部７０とインターフェースできるようにフォーマットの変換のみを行って、読み取り処理部２０で読み取って処理したデータとコピーモード・プリントモードで切り替えて画像データＤｂとして出力する。

画像処理部２０では画像データＤｂを密度変換部８０により書き込み密度にあわせて主走査方向、副走査方向にｍ×ｎ倍（ｍ、ｎは最大８）に増やしてＤｆとすると共に、増やされた画素の主走査位置を示す３ビットの信号Ｄｈ及び副走査位置を示す３ビットの信号Ｄｖを生成する。
また、画像データＤｂは、データ遅延部５０により主走査方向及び副走査方向に遅延することにより（主走査方向×副走査方向）＝３×３画素のデータ配列Ｄｃ１１〜３３を作り、画像データＤｃ１１〜３３をパターン判定部６０へ出力する。
パターン判定部６０では注目画素Ｄｃ２２と、周辺画素Ｄｃ１１〜１３、２１，２３、３１〜３３の濃度から連続性を判断したり、注目画素Ｄｃ２２と、周辺画素Ｄｃ１１〜１３、２１、２３、３１〜３３の配列が特定のパターンに一致しているかどうかを判断して、パターンデータＤｄ１〜８を出力する。

パターンデータＤｄ１〜８は、データ間引き部４０に入力され、図示しないパソコンよりプリント条件としてトナーセーブモードが指定されている時は密度変換部８０で密度変換された画像データＤｆ及び画素の位置を示す信号Ｄｈ、Ｄｖと組み合わせることによりデータを間引いて発光データＤｅとして出力する。そして、発光データＤｅに基づいて図示しないレーザーダイオードを光らせることにより、１２００ｄｐｉで図示しない感光体への書き込みを行う。
制御部１３は操作パネル１７及び図示しないパソコンと接続されており、コピー動作時は操作パネル１７に設定された原稿を読み取る際のモード設定、トナーセーブモードの設定等に基づき読み取り処理部２０、画像処理部３０、及び書き込み処理部７０を制御する。
なお、読み取り処理部２０、画像処理部３０及び図示しないパソコンやパソコンを接続するためのネットワークについては公知の技術を採用できるので、説明は省略する。

上述のように、トナーセーブモード選択時は画素データの間引きが行われるため、画素量が低くカウントされ、そのまま制御を行った場合、強制消費されることが多くなる。
これを防止すべく、本実施形態では、操作パネル１７によりトナーセーブモードが設定（指定）された場合、制御部１３は、トナーセーブモードにおいてトナー消費量を低減する前の画像データとしての画素数を、画像処理部３０から書き込み処理部７０へ出力される画像データＤｂから判断し、この画素数に基づいて強制消費トナー量を決定する。
すなわち、実際にはトナーセーブモードを実行しながらも、トナーセーブモードがＯＦＦである通常モードに対応した画素数に基づいて強制消費トナー量が決定される。
したがって、トナーセーブモードによるトナー消費量の低減制御と、通常モードと仮定した場合のトナーの強制消費制御が独立して行われることになる。
これにより、トナーセーブモードを設定しても、トナーセーブモードを行わないときと比較してトナー消費量が増えることは無くなる。すなわち、トナーセーブモードを選択していない時よりトナー消費量が増えない範囲で、トナー消費が必要な条件ではトナーを強制消費させることが可能となる。
換言すれば、トナーセーブモードの選択の有無に拘わらず、強制トナー消費の最適化を図ることができる。

次に、第２の実施形態を説明する。構成は上記実施形態と同様であるので説明は省略し、要部のみ説明する。
第１の実施形態では、トナーセーブモードにおいて、トナー消費量を低減する前の画素数に基づいて強制消費トナー量を決定することとしたが、本実施形態では、トナーセーブモードで使用される間引きパターンから画素の間引き率を予め求めておき、印刷時の書き込み画素情報（発光データＤｅ）と、画素の間引き率から以下の式でトナーセーブをしていない状態での画素数（画像データ）を求める。
トナーセーブモードＯＦＦ時の画素数＝書き込み画素数／画素間引き率
制御部１３は、上記式で変換した画素数をもとに、強制トナー消費量を決定する。効果は第１の実施形態と同様である。
上記各実施形態では２色画像を形成可能な画像形成装置を例示したが、これに限定される趣旨ではなく、単色、フルカラー構成においても同様に実施することができる。

図６乃至図１０に基づいて第３の実施形態を説明する。
二成分現像剤を用いた現像装置では環境変化等によりトナーの帯電量が変化し、その結果現像γ（作像電位に対するトナー付着量）が大きく変化してしまうことがある。
現像γが大きく変化すると、現像ポテンシャルなどの濃度調整手段では、画像濃度を制御しきれなくなってしまうため、現像γを所定範囲内に収めるために、像担持体上の画像形成領域外に画像を形成してトナーを強制的に消費したり、トナー補給を行う必要がある。
また、現像剤に過度のストレスが長時間かかった場合、キャリアとトナーの特性が劣化し、画像ムラとなる可能性があるため、劣化したトナーを像担持体に付着させるなどしてトナーの入れ替え（トナーリフレッシュ）が必要となる場合がある。

このような観点から、従来、像担持体上に作成したトナーパターン（階調パターン、テストパターン、トナーパッチともいう）の濃度検出結果から現像装置内のトナー濃度を調整するトナー濃度調整装置と、現像剤の劣化状態検出結果（印字率情報）から現像装置内のトナー消費及びトナー補給を行う現像剤リフレッシュ装置という、２つの調整手段が設けられており、これらを別々に使用する制御方式が採られている。
しかしながら、それぞれの調整手段による調整モードを実行した場合、トナー消費動作又はトナー補給動作が重複することになり、時間的に二度手間となってダウンタイムが長くなってしまう。
また、調整動作が重複した場合、必要以上にトナー消費又はトナー補給をしてしまうことになる。

本実施形態では、必要以上のダウンタイムの発生を防止できて作業時間の無駄を低減することができるとともに、トナー消費量又はトナー補給量を必要最小限に抑えることができて適切な画像品質を得ることができる画像形成装置の提供を、その目的としている。

まず、図６に基づいて本実施形態における画像形成装置の構成及び動作の概要を説明する。ここでは、画像形成装置としていわゆるタンデム方式のフルカラープリンタ（以下、単に「カラープリンタ」という）を示している。
カラープリンタ１００の装置本体１０１内の略中央部には４つのドラム状の感光体１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋが水平状態で図中左右方向に等間隔で離間させて並列に配設されている。なお、添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは各々イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色を示し、この添え字は必要に応じて割愛する。
イエロー画像用の感光体１０２Ｙに着目すると、この感光体１０２Ｙは例えば直径３０〜１００ｍｍ程度のアルミニウム円筒表面に光導電性物質である有機半導体層を設けた構造よりなり、時計回り方向（図６に示す矢印方向）に回転駆動される。感光体１０２Ｙの下方側周囲には静電写真プロセスに従い帯電ローラ１０３Ｙ、現像ローラ１０４Ｙを有する現像装置１０５Ｙ、クリーニング手段１０６Ｙ等の作像手段が順に配設されている。マゼンタ、シアン、ブラック画像用の感光体１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋ側についても同様の構成である。すなわち、用いるトナーの色が異なるだけである。なお、感光体としてはベルト状のものを用いることも可能である。

感光体１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋ及び作像手段１０３、１０５、１０６の下方には、各色毎の画像データ対応のレーザ光を一様帯電済みの感光体１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋに対してスキャニング照射し静電潜像を形成するための露光装置１０７が設けられている。
各帯電ローラ１０３と各現像ローラ１０４との間には、露光装置１０７から照射されるレーザ光が感光体１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋに向けて入り込むように細長いスペース（スリット）が確保されている。
ここでは露光装置１０７として、レーザ光源、ポリゴンミラー等を用いたレーザスキャン方式のものを示したが、ＬＥＤアレイと結像手段とを組み合せた方式の露光装置を用いることもできる。

感光体１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋの上部には、複数のローラ１０８、１０９、１１０により支持されて反時計回り方向に回転駆動される転写体且つ像担持体としての中間転写ベルト１１１が設けられている。
中間転写ベルト１１１は、各感光体１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋに対して共通なものであり、各感光体１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋの現像工程後の一部が接触するようにほぼ水平状態で扁平に配置されている。
ベルト内周部には各感光体１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋに対向させて１次転写ローラ１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｂｋが設けられている。中間転写ベルト１１１の外周部に対しては、例えば、ローラ１０９に対向する位置にベルトクリーニング装置１１３が設けられている。ベルトクリーニング装置１１３により、ベルト表面に残留する不要なトナーが除去される。
中間転写ベルト１１１は、例えば、基体の厚さが５０〜６００μｍの樹脂フィルム或いはゴムを基体とするベルトであって、感光体１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋからのトナー像を転写可能とする抵抗値を有する。

一方、装置本体１０１内において、露光装置１０７の下方には複数段、例えば２段の給紙カセット１１４、１１５が引き出し自在に配設されている。これらの給紙カセット１１４、１１５内に収納された記録媒体Ｓは対応する給紙ローラ１１６、１１７により選択的に給紙されるもので、中間転写ベルト１１１と２次転写ローラ１１８とによる２次転写位置に向けて給紙搬送経路１１９がほぼ垂直に形成されている。
給紙搬送経路１１９において、２次転写位置直前には２次転写位置への給紙タイミングをとるレジストローラ対１２０が設けられている。さらに、２次転写位置上方には給紙搬送経路１１９に連続し、転写ベルト１２１、中間転写ベルト１１１間を通って装置本体１０１の上部の排紙スタック部１２２につながる搬送排紙経路１２３が形成されている。
搬送排紙経路１２３中には一対の定着ローラを有する定着装置１２４や、排紙ローラ対１２５等が配設されている。
装置本体１０１内において排紙スタック部１２２の下部の空間は、各感光体１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋで用いる各色のトナーを収納し、そのトナーを対応する現像装置１０５にポンプ等により搬送供給可能なトナー容器収納部１２６が設けられている。
中間転写ベルト１１１の外周部近傍のローラ１１０に対向する部位には、中間転写ベルト１１１上に形成されるトナーパターンを検知するトナー濃度検知手段としてのＰセンサ（フォトセンサ）１２７が設けられている。

このような構成において、記録媒体Ｓに画像を形成する動作について説明する。まず、露光装置１０７の作動により半導体レーザから出射されたイエロー用の画像データ対応のレーザ光が帯電ローラ１０３Ｙにより一様帯電済みの感光体１０２Ｙの表面に照射されることにより静電潜像が形成される。
この静電潜像は現像装置１０５Ｙによる現像処理を受けてイエロートナーで現像され、可視像となり、感光体１０２Ｙと同期して移動する中間転写ベルト１１１上に１次転写ローラ１１２Ｙによる転写作用を受けて転写される。このような潜像形成、現像、転写動作は感光体１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋ側でもタイミングをとって順次同様に行われる。
この結果、中間転写ベルト１１１上には、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ及びブラックＢｋの各色トナー画像が順次重なり合ったフルカラートナー画像として担持され、搬送される。
中間転写ベルト１１１上のフルカラートナー画像は、中間転写ベルト１１１と同期して移動する転写ベルト１２１上で搬送される記録媒体Ｓに１次転写ローラ１１８による転写作用を受けて転写される。中間転写ベルト１１１ではその表面がクリーニング装置１１３によりクリーニングされ、次の作像・転写に備えられる。

以下、画質調整について説明する。
画質調整は、図７に示すように、像担持体のトナーパターンの濃度検出結果から現像装置１０５内のトナー濃度を調整する調整手段としてのトナー濃度調整装置１２８と、現像剤の劣化状態検出結果から現像装置１０５内のトナー消費及びトナー補給を行う調整手段としての現像剤リフレッシュ装置１２９とによりなされる。
トナー濃度調整装置１２８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等からなるマイクロコンピュータである制御手段１３０と、Ｐセンサ１２７と、現像装置１０５にトナーを供給するトナー補給手段１３１と、非画像領域にトナーパターンを形成する上述した各要素からなる画像形成部１３２を有している。
現像剤リフレッシュ装置１２９は、トナー濃度調整装置１２８の構成に、露光装置１０７において印字率情報を制御手段１３０に送信する書込駆動部１３３を加えた構成を有している。

ここでは、トナー濃度調整装置１２８による調整動作をトナー濃度調整モード（以下「ＴＣモード」）と称し、現像剤リフレッシュ装置１２９による調整動作をリフレッシュモード（以下「ＲＦモード」）と称する。
ＴＣモードでは、トナーパターンの濃度検出結果に基づいてトナー消費動作（強制消費）又はトナー補給動作を行う。
ＲＦモードでは、印字率に基づいてトナー消費動作及びトナー補給動作を行い、現像装置１０５内のトナーの入れ替えを行う。ここでは、トナー消費量＝トナー補給量によるトナー入れ替えと、トナー消費量≠トナー補給量によるトナー入れ替えの双方の概念を含むものとする。
画質調整の実行を制御する制御手段１３０は、所定の時期毎に実行が必要な調整内容を判定する。所定の時期とは、電源投入時、印刷の開始命令がされたとき、印刷中の所定間隔（例えば３０ｐａｇｅ印刷毎）、印刷終了時、印刷待機中の所定時間間隔毎（例えば、感光体が停止してから３０分毎）等がある。

図８及び図９に基づいて、画質調整動作を具体的に説明する。
図８に示すように、モータ類の起動が開始されて中間転写ベルト１１１上に階調パターンが作成される（Ｓ１）。この階調パターンの濃度をＰセンサ１２７で検出し、現像γの検出を開始する（Ｓ２）。次いで現像γが検出されたかどうかをチェックし（Ｓ３）、検出された場合には補給／消費判定を行う（Ｓ４）。この補給／消費判定は図９に示すフローで行われ、最終的にトナー消費量Ｅ、トナー補給量Ｆが決定される。
補給／消費判定により補給又は消費のいずれかが必要と判定された場合は、補給／消費動作を行う。補給／消費動作が終了したら、再度現像γを検出し、補給／消費判定を行う。
この動作は補給／消費判定により補給又は消費のどちらも必要でないと判定された場合は、終了処理に移行する。

次に補給／消費判定の詳細について図９に示す。まずはＴＣモード判定を行う。ＴＣモードによる補給／消費有無は現像γが適正か適正でないかで判定を行う。現像γが適正でない場合のうち、現像γが高い場合はトナー消費が必要とし、現像γが低い場合はトナー補給が必要と判定する。フロー上図示しないが、トナー消費量や補給量の計算は予め実験等により求められた現像γとＴＣの関係や現像剤容量、補給装置の能力等からＬＵＴ等を作成し参照することで決定し、トナー消費が必要な場合は、トナー消費量Ａ、トナー補給が必要な場合は、トナー補給量Ｃとし、一旦メモリに保存する。

次にＲＦモード判定を行う。フロー上図示しないが、ＲＦモードの有無判定は、ＴＣモードにおける補給／消費判定と同様に行われ、例えば、書込駆動部１３３からの印字率情報と所定の印字率とを比較し、所定の印字率より低い場合には実行するものとし、現像γとの関係においてトナー消費量Ｂとトナー補給量Ｄとが設定される。

ＴＣモード判定とＲＦモード判定の両方が終了したら、実際に実行する最終的なトナー消費量Ｅとトナー補給量Ｆを図１０に示すＬＵＴ（参照テーブル）に従って計算する。図１０においてｆは関数である。
ＬＵＴについて説明する。ＴＣモードによる判定は濃度（現像γ）が適正か又は高い（濃い）か又は低い（薄い）かに分類される。濃度が適正な場合は、補給／消費はＲＦモードの結果によって決定する。ＲＦモードの結果が不要であれば、動作を終了する。ＲＦモードが必要であれば、前記に示す印字率により決められた量を消費する。又その際トナー濃度を適正に保つために、消費量＝補給量となる分のトナー補給を行う必要がある。

例えば、消費量が１０ｍｇであれば、補給量も１０ｍｇである。次に濃度が高い場合には、ＲＦモード有無で補給量及び消費量が決定する。
ＲＦモード有の場合、どちらのモードも消費する必要があるから、より多く消費が必要なほうを選択する。その際、補給量は、ＲＦモードにより決定した消費量からＴＣモードにより決定した消費量をマイナスしたものになる。例えば、ＴＣモードによる消費量が１０ｍｇ、ＲＦモードによる消費量が１２ｍｇであれば、最終的な消費量は１２ｍｇで、補給量は２ｍｇである。ＴＣモードによる消費量＞ＲＦモードによる消費量の場合は補給量は０ｍｇである。
ＲＦモード無の場合は、最終的な消費量＝ＴＣモードによる消費量となる。次に濃度が低い場合も、ＲＦモード有無で補給量及び消費量が決定する。
ＲＦモード有の場合、最終的な消費量＝ＲＦモードによる消費量となり、最終的な補給量は濃度が低い分を補う補給量とＲＦモードによる消費量を足した分となる。例えば、ＴＣモードによる補給量が１０ｍｇ、ＲＦモードによる消費量が１２ｍｇであれば、最終的な消費量は１２ｍｇで、補給量は２２ｍｇである。ＲＦモード無の場合は、最終的な消費量＝０で、最終的な補給量＝ＴＣモードによる補給量となる。
その後、ＴＣモードとＲＦモードの２つのモードを１つのモード（ＲＦモード）に限定した場合の調整動作としての補給／消費動作を開始する。

本実施形態では、ＴＣモードとＲＦモードでのトナー消費量を比較して多い方のモードのみ実行する例を示したが、これに限定される趣旨ではなく、トナー補給量を比較して多い方を実行モードとして決定するようにしてもよい。

本発明の第１の実施形態における画像形成装置の概要構成図である。 現像装置の概要断面図である。 トナー強制消費を主体とした制御ブロック図である。 トナー強制消費制御のフローチャートである。 画像データ処理部に関するブロック図である。 本発明の一実施形態における画像形成装置としてのフルカラープリンタの概要構成図である。 制御ブロック図である。 画質調整動作のフローチャートである。 トナー濃度調整モードにおける補給／消費判定動作のフローチャートである。 トナー濃度調整モードによる補給／消費判定結果とリフレッシュモードによる補給／消費判定結果から最終的な補給／消費量を決定するのに使用するＬＵＴである。

符号の説明

２ 潜像担持体としての感光体
７ 現像剤担持体としての現像ローラ
１３ 強制消費手段としての制御部
１７ モード指定手段としての操作パネル
１０５ 現像装置
１１１ 像担持体としての中間転写ベルト
１２８ 調整手段としてのトナー濃度調整装置
１２９ 調整手段としての現像剤リフレッシュ装置

Claims (4)

1. 潜像担持体上に形成される静電潜像に対して現像剤担持体に担持されたトナーを供給することにより上記静電潜像の可視像処理を行う画像形成装置において、
   上記静電潜像を形成する際に用いられる画素数が所定のトナー消費量以下である場合に、該所定のトナー消費量との差分に相当するトナーを強制的に消費させる強制消費手段を備え、且つ、上記静電潜像を形成する際に、通常モードで行うか、又はトナー消費量を低減するトナーセーブモードで行うかを指定するモード指定手段を備え、上記トナーセーブモードで行うことを指定した場合、トナー消費量を低減する前の画像データをもとに上記強制消費手段による強制消費トナー量を決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 潜像担持体上に形成される静電潜像に対して現像剤担持体に担持されたトナーを供給することにより上記静電潜像の可視像処理を行う画像形成装置において、
   上記静電潜像を形成する際に用いられる画素数が所定のトナー消費量以下である場合に、該所定のトナー消費量との差分に相当するトナーを強制的に消費させる強制消費手段を備え、且つ、上記静電潜像を形成する際に、通常モードで行うか、又はトナー消費量を低減するトナーセーブモードで行うかを指定するモード指定手段を備え、上記トナーセーブモードで行うことを指定した場合、上記静電潜像を形成する際に用いられる画像データと上記トナーセーブモードのトナー消費量低減率をもとに上記トナーセーブモードを指定しない場合の画像データを求め、該求められた画像データに基づいて上記強制消費手段による強制消費トナー量を決定することを特徴とする画像形成装置。
3. 調整動作であるトナー消費動作とトナー補給動作のうちいずれか一方又は双方を行う調整手段を複数有する画像形成装置において、
   上記各調整手段の調整動作の調整量を比較し、調整量が多い方の調整手段の調整量を用いて他方の調整手段の調整機能を同時に得ることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   上記調整手段が、像担持体のトナーパターンの濃度検出結果から現像装置内のトナー濃度を調整するトナー濃度調整装置と、現像剤の劣化状態検出結果から現像装置内のトナー消費及びトナー補給を行う現像剤リフレッシュ装置であり、上記トナー濃度調整装置によるトナー消費動作が必要と判定され、且つ、上記現像剤リフレッシュ装置によるトナー消費動作が必要と判定された場合、上記２つの情報のうち、より多くのトナー消費が必要と判定された結果を用いて、トナー消費動作を行うことを特徴とする画像形成装置。
   

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