JP2007304316A - 画像形成装置およびトナー強制消費方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転写性が低下するのを抑制するとともに、トナー消費量を抑えることができる画像形成装置およびトナー強制消費方法を提供する。
【解決手段】転写率検知用のパターン像を感光体に形成し、パターン像の転写前のトナー付着量と転写後のトナー付着量に基づいて転写率を算出する。転写率算出の結果、転写率が所定値以上の場合、基準画素量Ｐ０を下げて、現像装置内のトナーが無駄に強制消費されるのを抑制する。転写率が所定値以上の場合、基準画素量Ｐ０を上げて、現像装置内の多くのトナーが強制消費されるようにする。
【選択図】図１３

Description

本発明は、画像形成装置およびトナー強制消費方法に関するものである。

トナーは一般に帯電量制御や流動性を改善させて、クリーニング性、転写性の向上等を図るため無機微粒子などの添加剤をトナー母体表面に外添させている。
現像装置内の搬送、攪拌による圧力、剪断力、熱等によるストレスによって、トナー表面に付着させている上記無機微粒子は、トナー表面から脱離して消失したり、トナー表面に埋没したりする。

図２３は、像担持体たる感光体上のトナーの付着量を検知する感光体用光学センサで出力した出力値Ｖｓｐ（トナー付着部検知時電圧）／Ｖｓｇ（地肌部検知時電圧）と、中間転写ベルト上のトナーの付着量を検知する中間転写ベルト用光学センサで出力した出力値Ｖｓｐ／Ｖｓｇとの関係を示す図である。トナー付着量が多いほど、出力値Ｖｓｐ／Ｖｓｇは低くなる。
図に示すように、無機微粒子の埋没度が６０％の方が、無機微粒子の埋没度が４０％のものに比べて、中間転写ベルト用光学センサの出力値が高いことがわかる。よって、無機微粒子の埋没度が４０％のものに比べて、無機微粒子の埋没度が６０％の方が中間転写ベルトのトナー付着量が少なく、無機微粒子の埋没度が６０％の方が、転写性が低下していることがわかる。これは、無機微粒子が埋没すると、トナー間の非静電気的付着力が増し、トナーの流動性が低下し、トナーの凝集性が強くなる。凝集性が強くなったトナーで形成した感光体上画像は、一次転写ニップ領域で一定レベル以上の転写圧を受けると感光体とトナー間の付着力が一段と増し転写率が低下するためである。

図２４は、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙと転写率との関係を示す図である。
なお、平均添加剤埋没率Ｙは、以下の式で表されるものである。
（式１）
平均添加剤埋没度Ｙ＝｛（Ａ−Ａｕ）／Ａ｝×１００・・・・（式１）
Ａ：現像装置内に補給される新品トナーのＢＥＴ比表面積の最大値
Ａｕ：現像装置内のトナーの平均ＢＥＴ比表面積

図に示すように、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙが増加するほど、転写率が低下しているのがわかる。また、転写バイアスを高めることで、トナーにかかる静電気力を高めて、転写性が向上することがわかる。また、図２５に示すように、定電流制御によって転写電界を高めることでも、転写性は向上する。しかし、転写電圧や転写電流を高めると、トナーに電荷が注入されて、トナーが帯電し、中間転写ベルトに転写したトナーが中間転写ニップの出口付近で感光体側に逆転写してしまい、ベタ画像は、部分的にトナーが減少してしまい、ボソついた画像となってしまう。

特許文献１〜４には、一枚毎に算出する印字率が基準となる印字率（基準消費量）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。

特開２００４−５４０４９号公報 特開２００３−２５５７７１号公報 特開２００３−２７０８７８号公報 特開２００３−７６０７９号公報

図２６は、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙとプリント枚数との関係を示す図である。図の■でプロットされた線は、３０℃環境で基準印字率２％となるようにトナーを消費させたときの現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙとプリント枚数との関係を示すものであり、図の◆でプロットされた線は、２０℃環境で基準印字率２％となるようにトナーを消費させたときの現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙとプリント枚数との関係を示すものである。また、図の▲でプロットされた線は、２０℃環境で基準印字率５％となるようにトナーを消費させたときの現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙとプリント枚数との関係を示すものであり、図の●でプロットされた線は、３０℃環境で基準印字率５％となるようにトナーを消費させたときの現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙとプリント枚数との関係を示すものである。

図に示すように、基準印字率となるようにトナーを消費させることで、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率が経時で増加するのを抑制することができる。これにより、現像装置内に凝集性の強い添加剤が埋没したトナーが多く存在するのを抑制することができ、転写率の低下を抑制することができる。

図に示すように、環境によって現像装置内のトナーの添加剤平均埋没率Ｙが大きく異なることがわかる。例えば、転写率を８０％以上に維持させたい場合、先の図２４に示すように、転写電圧１．０ｋＶのとき現像装置内のトナーの平均添加剤埋没度Ｙを４２％以下にする必要がある。図２６の◆でプロットされた２０℃環境で基準印字率２％となるようにトナーを消費させたものは、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没度Ｙが４２％程度となり、転写率を維持することができるとともにトナー消費量も抑えることができて好ましい。しかし、環境が異なる（図の■でプロットされた線参照）と、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没度Ｙが４２％を越えてしまい、良好な転写性を維持できなくなってしまう。一方、基準印字率を５％に上げて、トナー消費量を増やすことで、確実に転写率を８０％以上に維持することができ、良好な転写性を確保することができるが、トナーを必要以上に消費してしまう問題があった。

本発明は、上記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、転写性が低下するのを抑制するとともに、トナー消費量を抑えることができる画像形成装置およびトナー強制消費方法を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像画像を担持する像担持体と、前記像担持体にトナーを供給して潜像画像を現像する現像手段と、表面が無端移動し、前記表面が前記像担持体表面と接触して転写ニップを形成するベルト部材と、前記ベルト部材の裏面から転写バイアスを印加して前記トナー像を前記像担持体上から前記無端ベルト部材側に転写させるバイアス印加部材とを備えた画像形成装置において、前記像担持体上の潜像画像を現像するときに消費されたトナー量が基準消費量以下の場合、現像手段を動作させて前記基準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トナー強制消費手段と、前記像担持体上に所定の検知パターン像を形成し、前記検知パターン像の転写前のトナー付着量と転写後のトナー付着量とに基づいて転写率を算出し、算出した転写率に基づいて前記基準消費量を設定する基準消費量設定手段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、前記基準消費量設定手段は、第１転写バイアスをバイアス印加部材に印加して第１転写率を算出し、前記第１転写バイアスと異なるバイアス値の第２転写バイアスを前記バイアス印加部材に印加して第２転写率を算出し、前記第１転写率と第２転写率とに基づいて、前記基準消費量を設定することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、潜像画像を担持する像担持体と、前記像担持体にトナーを供給して潜像画像を現像する現像手段と、表面が無端移動し、前記表面が前記像担持体表面と接触して転写ニップを形成するベルト部材と、前記ベルト部材の裏面から転写バイアスを印加して前記トナー像を前記像担持体上から前記無端ベルト部材側に転写させるバイアス印加部材とを備えた画像形成装置において、前記像担持体上の潜像画像を現像するときに消費されたトナー量が基準消費量以下の場合、前記現像手段を動作させて前記基準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トナー強制消費手段と、前記像担持体上に所定の検知パターン像を形成し、前記検知パターン像の転写後のトナー付着量に基づいて前記基準消費量を設定する基準消費量設定手段を設けた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３の画像形成装置において、前記基準消費量設定手段は、第１転写バイアスを前記バイアス印加部材に印加したときの転写後のトナー付着量と、前記第１転写バイアスと異なるバイアス値の第２転写バイアスを前記バイアス印加部材に印加したときの転写後のトナー付着量とに基づいて基準消費量を設定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１または３の画像形成装置において、前記基準消費量設定手段は、前記検知パターン像を前記ベルト部材側に転写させる際に前記バイアス印加部材印加する転写バイアスを、通常の画像形成時に前記バイアス印加部材印加する転写バイアスよりも弱くする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乃至５いずれかの画像形成装置において、前記トナー強制消費手段は、前記現像手段内のトナーを強制的に前記像担持体に付着させて、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。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、前記現像手段内に前記現像手段内のトナーを強制消費させるための回収ローラを有し、前記トナー強制消費手段は、トナーを強制消費するときに前記回収ローラに回収バイアスを印加して、前記現像手段内のトナーを強制的に回収ローラに付着させ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。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、前記現像手段にトナーを排出する排出口と、前記排出口を開閉するシャッターとを有し、前記トナー強制消費手段は、トナーを強制消費するときに前記シャッターを開いて、前記現像手段内のトナーを強制的に前記排出口から排出させ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。
また、請求項９の発明は、請求項８の画像形成装置において、前記現像手段は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を有しており、前記シャッターを開いて、前記現像手段内のトナーを強制的に前記排出口から排出させてトナーを強制的に消費させた後、前記現像手段内に所定量の２成分現像剤を補給することを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１乃至９いずれかの画像形成装置において、前記像担持体上に形成される前記検知パターン像の移動方向最長長さが、移動方向と直交する方向の最長長さよりも短いことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１乃至１０いずれかの画像形成装置において、前記像担持上に転写残トナーがあるか否かを検知する転写残トナー検知手段を設け、基準消費量設定手段は、前記転写残トナー検知手段が、前記像担持上に転写残トナーがないと検知したら、基準消費量設定処理を終了することを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１乃至１１いずれかの画像形成装置において、前記トナーは、結着樹脂および着色剤を含有したトナー母体粒子表面に添加剤を外添したものであって、前記添加剤の飽和添加剤埋没率が４０％以上のトナーを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１２の画像形成装置において、前記トナーの結着樹脂として、ポリエステル樹脂を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、潜像画像を担持する像担持体と、前記像担持体にトナーを供給して潜像画像を現像する現像手段と、表面が無端移動し、前記表面が前記像担持体表面と接触して転写ニップを形成するベルト部材と、前記ベルト部材の裏面から転写バイアスを印加して前記トナー像を前記像担持体上から前記無端ベルト部材側に転写させるバイアス印加部材とを備えた画像形成装置において、前記像担持体上の潜像画像を現像するときに消費されたトナー量が基準消費量以下の場合、現像手段を動作させて前記基準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トナー強制消費方法であって、前記像担持体上に所定の検知パターン像を形成し、前記検知パターン像の転写前のトナー付着量と転写後のトナー付着量とに基づいて転写率を算出し、算出した転写率に基づいて前記基準消費量を設定することを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、潜像画像を担持する像担持体と、前記像担持体にトナーを供給して潜像画像を現像する現像手段と、表面が無端移動し、前記表面が前記像担持体表面と接触して転写ニップを形成するベルト部材と、前記ベルト部材の裏面から転写バイアスを印加して前記トナー像を前記像担持体上から前記無端ベルト部材側に転写させるバイアス印加部材とを備えた画像形成装置において、前記像担持体上の潜像画像を現像するときに消費されたトナー量が基準消費量以下の場合、現像手段を動作させて前記基準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トナー強制消費方法であって、前記像担持体上に所定の検知パターン像を形成し、前記検知パターン像の転写後のトナー付着量に基づいて基準消費量を設定するトナー強制消費方法。

本願の発明によれば、基準消費量設定手段を設けたので、転写率に応じて基準消費量の設定を変更することができ、転写率が所定の値となるように、基準消費量の設定を変更することができる。その結果、例えば、環境変動などが生じて、現像手段内に転写率を低下させる添加剤が埋没したトナーが多くなり、良好な転写性が維持できない場合は、基準消費量を上げる。これにより、現像手段内の転写率を低下させる添加剤が埋没したトナーを積極的に排出することができ、添加剤が埋没していない新品なトナーを多く投入することができる。これにより、現像手段内に転写率を低下させる添加剤が埋没したトナーが減り、転写性が良好な新品なトナーが増えることとなり、現像手段内のトナーの平均添加剤埋没度Ｙが下がり良好な転写性を維持することができる。一方、転写率が所定の値よりも高い場合は、現像手段内に、現像手段内のトナーの平均添加剤埋没度Ｙが低く、現像手段内に添加剤が埋没していないトナーが多いため、基準消費量を下げて、現像装置内の添加剤が埋没していないトナーが無駄に強制消費されるのを抑制する。これにより、トナーが強制消費により必要以上に消費されてしまうのを抑制することができる。
よって、基準消費量を所定値に設定した場合に比べて、環境変動などによって転写性が低下してしまうのを抑制することができるとともに、トナー消費量を抑えることができる。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、タンデムフルカラー中間転写タイプの画像形成装置に用いた実施形態について説明する。
図中符号１００は複写機本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。

複写機本体１００には、中央に、無端ベルト状の中間転写ベルト１０を設ける。中間転写ベルト１０は、画像の伸縮の発生を防止するため、伸縮のしないものが良く、本実施例では、単層のＰＩ（ポリイミド）材をベースに作られた一層ベルトである。
中間転写ベルトに適用する樹脂として、ＰＩ（ポリイミド）の他に公知の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー及び熱硬化性樹脂等を挙げることができ、具体的には、ＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニル系樹脂、等がある。該樹脂に導電性材料を分散させて電気抵抗を調整した混合・合成材料からなり、その体積抵抗率が一次転写体時与えるバイアス電圧レベルの１ＫＶ印加条件で１０^７〜１０^１３Ωｃｍの範囲が好適である。また、裏面の表面抵抗率（バイアス電圧印加手段の当接する面の表面抵抗率。測定条件は主電極外径Φ５．９ｍｍ、ガード電極内径Φ１１．０ｍｍ、ガード電極外径Φ１７．８ｍｍ、５００Ｖ印加）は１０^８〜１０^１２Ω／□が適切で、より好ましくは１０^９〜１０^１１Ω／□が好適で、且つ５０〜２００μｍの薄い層で曲がり易い層が好適である。

また、中間転写ベルト１０の抵抗を調整するための導電材料としては、カーボン、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化チタン等の金属酸化物、４級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレン、ポリエチレンイミン、含硼素高分子化合物及びポリピロール等の導電性高分子化合物等から１種類あるいは２種類以上を用いることができる。

そして、中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。この図示例では、３つのうち第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７を設ける。

また、３つのうちの第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写ベルト１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック・シアン・マゼンタ・イエロの４つの画像形成手段１８を横に並べて配置してタンデム画像形成装置２０を構成する。 そのタンデム画像形成装置２０の上には、さらに露光装置２１を設ける。

一方、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成装置２０と反対の側には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１０上の画像をシートに転写する。

２次転写装置２２の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。上述した２次転写装置２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、２次転写装置２２として、非接触のチャージャを配置してもよい。 なお、図示例では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成装置２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を備える。

さて、いまこのカラー複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。

そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動して後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。

また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４・１５・１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。

一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。

そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。画像転写後のシートは、２次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。

一方、画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写ベルトクリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置２０による再度の画像形成に備える。

さて、上述したタンデム画像形成装置２０において、個々の画像形成手段１８は、ドラム状の感光体４０のまわりに、帯電装置、現像装置、１次転写装置６２、感光体クリーニング装置、除電装置などを備えてなる。感光体４０は、図示例では、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光材を塗布し、感光層を形成したドラム状であるが、無端ベルト状であってもよい。

図示省略するが、少なくとも感光体４０を設け、画像形成手段１８を構成する部分の全部または一部でプロセスカートリッジを形成し、複写機本体１００に対して一括して着脱自在としてメンテナンス性を向上するようにしてもよい。

画像形成手段１８を構成する部分のうち、帯電装置は、図示例ではローラ状につくり、感光体４０に接触して電圧を印加することによりその感光体４０の帯電を行う。
現像装置は、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用する。

また、本発明を適用した画像形成装置は、タンデムフルカラー中間転写タイプの画像形成装置に限らず、例えば、図２に示すような、光体ドラム１の周りに現像器６〜９（順にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）並列に配置されていて、接離方式で現像色が切り替わるような画像形成装置でもよい。また、図３に示すような、リボルバ式のフルカラー画像形成装置でもよい。

次に、トナーについて説明する
本実施形態においては、下記の条件で埋没処理した後のトナー表面に外添された添加剤たる無機微粒子の飽和埋没度が４０％以上となるトナーが用いられる。無機微粒子の飽和埋没度Ｘが４０％以上となるようなトナーを用いることで、低温定着性に優れた画像形成装置を提供することができる。
次に飽和添加剤埋没率Ｘを算出するときに行われる添加剤埋没処理について説明する。
内容積３００〜５００ｍＬのポリエチレン製軟膏瓶に、トナー１０ｇ、樹脂コートフェライト系キャリア１００ｇを入れ、ターブラーミキサーを用いて１００ｒｐｍで３０分間混合する。これにより、トナーの添加剤の埋没の進行が収まる（飽和）する。そして、樹脂コートフェライト系キャリアとしては、従来から公知のものが使用できるが、本発明においてはシリコーン系樹脂でコートされたフェライトキャリアＥＦ９６３−６０Ｂ（粒径３５〜８５μｍ、パウダーテック（株）製）を使用した。また、ターブラーミキサーはターブラーミキサーＴ２Ｆ型（ウィリー・エ・バッコーフェン（ＷＡＢ）社製）を使用した。その後、軟膏瓶中に水３００ｍＬを加え、撹拌棒で軽く撹拌して水中でトナーとキャリアを分離させ、上澄み液であるトナー分散液を濾過処理した。濾過で得られたトナーは、室温環境で減圧乾燥し、添加剤埋没処理後のトナーを得た。
添加剤埋没処理前のトナー、および添加剤埋没処理後のトナーのＢＥＴ比表面積は、自動比表面積／細孔分布測定装置ＴｒｉＳｔａｒ３０００（島津製作所製）を使用して測定した。具体的には、トナー１ｇを専用セルに入れ、ＴｒｉＳｔａｒ用脱ガス専用ユニット バキュプレップ０６１（島津製作所製）を用いて、前記専用セル内の脱気処理を行った。脱気処理は室温で少なくとも１００ｍｔｏｒｒ以下の減圧条件下で２０時間行った。脱気処理を行った専用セルは、ＴｒｉＳｔａｒ３０００を用いて自動でＢＥＴ比表面積を得ることが出来る。なお、吸着ガスとしては窒素ガスを用いて行った。

図４に示すように、上記条件（内容積３００〜５００ｍＬのポリエチレン製軟膏瓶に、トナー１０ｇ、樹脂コートフェライト系キャリア１００ｇを入れ、ターブラーミキサーを用いて１００ｒｐｍで攪拌）でトナーを所定時間（飽和時間）以上攪拌すると、添加剤の埋没の進行が収まり、ＢＥＴ比表面面積がほぼ一定の値を示す。そして、無機微粒子の飽和添加剤埋没率Ｘは、式２に示すように、上記条件でトナーの添加剤の埋没の進行が収まる（飽和）までトナーを攪拌（３０分攪拌）して、添加剤埋没処理前のトナーのＢＥＴ比表面積をＡ（ｃｍ^２／ｇ）と、添加剤埋没処理を行った後のトナーのＢＥＴ比表面積をＢ（ｃｍ^２／ｇ）とを用いて算出するものである。
（式２）
添加剤埋没率Ｘ （％）＝｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００ ・・・（式２）

本実施形態の画像形成装置に用いるトナーとしては、上記の条件を満たしていれば特に限定されるものではなく、従来の公知の製造法で得られるトナーが全て使用できる。また、トナーに用いられる結着樹脂、着色剤としては、従来の公知のものが全て使用できる。

結着樹脂として、例えば、ポリエステル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリオール系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。特に、低温定着性の点から用いる結着樹脂は、ポリエステル系樹脂が好ましい。結着樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）としては、４０〜７５℃、好ましくは４５〜６５℃である。Ｔｇが低すぎると、トナーの耐熱保存性が悪化し、逆に高すぎると低温定着性が不十分となる。Ｔｇは、示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ）により測定することができる。ＴｇはＤＳＣ−６０Ａ（（株）島津製作所製）を用いて、昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件で得られるＤＳＣ曲線から求めた。

着色剤としては、公知の染料および顔料が全て使用できる。例えば、カーボンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、パーマネントレッド、オイルレッド、キナクリドンレッド、フタロシアニンブルー、アントラキノンブルー、等が挙げられる。が特に限定されるものではない。

また、トナーに、結着樹脂、着色剤と共に離型剤を含有させても良い。離型剤としては公知のものが全て使用できる。例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、パラフィンワッックス等が挙げられる。また、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用できる。例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料等が挙げられる。帯電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではない。

一方、トナー粒子に添加剤として含有する無機微粒子は、流動特性、現像特性、帯電特性等を改善する目的で用いられる。通常、この無機微粒子の一次粒子径は、５ｎｍ〜２μｍのものが好ましく用いられる。この無機微粒子の使用割合は、種類にもよるが、トナー粒子に対してその０．０１〜５重量％の範囲で用いられることが多い。無機微粒子の具体例としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム等を挙げることができる。これらは１種単独でも２種以上を組み合わせても使用することができる。

また、本実施形態の画像形成装置は、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いたトナーが、好適に用いられる。トナーの結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いることで、低温定着可能な画像形成装置を提供することができる。上記ポリエステル樹脂を用いたトナーは、エステル伸長重合法によって得ることができる。

エステル伸長重合法は、ポリエステルプレポリマーを含む有機溶媒相を活性水素含有化合物とともに、水系媒体相中に分散させて、水系媒体相中で伸長反応および／または架橋反応させ、有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー粒子を形成する製造法である。この製造法は、造粒性にも優れ、粒径、粒度分布、形状の制御が容易である。以下に、上記製法と用いられる材料について説明する。

ポリエステルプレポリマーは、水系媒体中で活性水素含有化合物と伸長反応および／または架橋反応することで、より高分子量のトナーバインダー（結着樹脂）を形成する成分である。ポリエステルプレポリマーとしては、例えば、インシアネート基等の活性水素と反応する官能基を有するポリエステルプレポリマー等が挙げられる。好ましく使用されるポリエステルプレポリマーは、このイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーである。このポリエステルプレポリマーは、ポリオール（ＰＯ）とポリカルボン酸（ＰＣ）の重縮合物で、且つ活性水素基を有するポリエステルに、ポリイソシアネート（ＰＩＣ）を反応させることによって製造される。活性水素基を有するポリオール（ＰＯ）とポリカルボン酸（ＰＣ）の重縮合物としては、例えば、ビスフェノールＡアルキレンオキサイド付加物と、ジカルボン酸（コハク酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、テレフタル酸等）、３価以上のポリカルボン酸（トリメリット酸、ピロメリット酸等）の重縮合物が挙げられる。ポリイソシアネート（ＰＩＣ）としては、脂肪族ポリイソシアネート（テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、２、６−ジイソシアナトメチルカプロエート等）、脂環式ポリイソシアネート（イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート等）、芳香族ジイソシアネート（トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等）、芳香脂肪族ジイソシアネート（α、α、α’、α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等）、イソシアヌレート類、前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしたもの、およびこれら２種以上の組み合わせが挙げられる。

イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー中の１分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常、１個以上、好ましくは、平均１．５〜３個、更に好ましくは、平均１．８〜２．５個である。１分子当たり１個未満では、伸長反応後のポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。また、ポリエステルプレポリマーは、上記のとおり、有機溶媒相中に溶解して用いられるが、その使用量・配合量は、トナー母体中の含有量として、１０〜５５重量％、好ましくは１０〜４０重量％、更に好ましくは１５〜３０重量％である。

また、上記ポリエステルプレポリマーと共に、非反応性ポリエステルを有機溶媒相中に溶解して併用することができる。この非反応性ポリエステルを併用することで、トナーの低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、前記ポリエステルプレポリマーを単独で使用する場合よりも好ましい。非反応性ポリエステルとしては、上記のポリイソシアネート（ＰＩＣ）との反応に供されるポリエステルと同様のポリオールとポリカルボン酸との重縮合物等が挙げられ、好ましいものについても上記と同様である。非反応性ポリエステルを有機溶媒相中に含有させる場合、その配合量は、ポリエステルプレポリマーと非反応性ポリエステルの重量比として、１０／９０〜５５／４５、好ましくは１０／９０〜４０／６０、更に好ましくは１５／８５〜３０／７０である。ポリエステルプレポリマーの重量比が低すぎると、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性を両立させることが困難となる。なお、非反応性ポリエステル以外の樹脂を用いても良く、例えば、スチレン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−アクリル酸エステル共重合等の従来から公知のトナー結着樹脂が更に配合されていても差し支えない。

活性水素化合物としては、アミン類を用いることが好ましく、上記ポリエステルプレポリマーのイソシアネート基との反応により、ウレア変性ポリエステル系樹脂を得ることができる。アミン類としては、ジアミン、３価以上のポリアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸、およびこれらのアミン類のアミノ基をブロックしたもの等が挙げられる。好ましくは、４、４’−ジアミノジフェニルメタン、イソホロンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、エタノールアミン、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピオン酸、およびこれらのアミノ基をメチルエチルケトン等のケトン類でブロックしたケチミン化合物等が挙げられる。

着色剤もしくは着色剤マスターバッチは、上記ポリエステルプレポリマーと、上記非反応性ポリエステルと共に、予め有機溶媒相中に溶解または分散させておくことが最も好ましい。また、必要に応じて離型剤や帯電制御剤を有機溶媒相中に溶解または分散させておいても良い。

上記水系媒体相を形成する水系媒体としては、水単独でもよいが、有機溶剤を併用することもできる。特に、上記有機溶媒相に含まれる樹脂成分が水系媒体中に分散された際の粘度を低くするために、前記樹脂成分が可溶である有機溶剤を併用することが好ましい。また、有機溶剤は沸点が１００℃未満の揮発性であると、その留去が容易となる点から好ましい。例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、１、２−ジクロロエタン、１、１、２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、これらは１種単独でも２種以上組み合わせても使用することができる。

また、水系媒体中には樹脂微粒子を分散させて用いることが好ましい。前記樹脂微粒子は、トナー形状（円形度、粒度分布等）を制御することを目的として使用され、主として形成されるトナー粒子の表面上に偏在する。樹脂微粒子は、水系媒体中で分散体を形成しうる樹脂であればいかなる樹脂も使用でき、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよいが、例えば、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。これらは１種単独でも２種以上組み合わせても使用することができる。中でも好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂またはそれらの組み合わせである。ビニル系樹脂としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、（メタ）アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体等が挙げられる。この樹脂微粒子の水系媒体中における分散・配合量は、有機溶媒相に対して０．５〜１０ｗｔ％とするのが好ましく、この範囲でないと乳化不良の原因となり、造粒できない。また、より好ましくは１〜３ｗｔ％である。樹脂微粒子の平均粒径は、造粒性の点から、５〜２００ｎｍ、好ましくは２０〜３００ｎｍが良い。また、低温定着性、トナー保存性の点から、ガラス転移点（Ｔｇ）は４０〜９０℃であることが好ましく、更に５０〜７０℃の範囲内であることが好ましい。

ポリエステル樹脂を用いたトナーは、上記ポリエステルプレポリマーを含む有機溶媒相をアミン類と共に、上記水系媒体相中に分散させて、水系媒体相中で伸長反応および／または架橋反応させ、ウレア変性ポリエステルを形成する工程を経て形成する。
ポリエステルプレポリマーと、上記非反応性ポリエステルとともに、着色剤もしくは着色剤マスターバッチ、離型剤および荷電制御剤は、予め有機溶媒相中に溶解または分散させておくことが好ましい。

水系媒体中に有機溶媒相およびアミン類の分散体を安定して形成させる方法としては、剪断力を作用させて分散させる方法等が挙げられる。前記分散方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、低速剪断方式、高速剪断方式、摩擦方式、高圧ジェット方式、超音波等の公知の方法が適用できる。また、必要に応じて、分散剤を用いることもできる。分散剤を用いたほうが、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定である点で好ましい。分散剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等の陰イオン界面活性剤、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩等の四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等の非イオン界面活性剤、アラニン、ドデシルジ（アミノエチル）グリシン、ジ（オクチルアミノエチル）グリシン等の両性界面活性剤が挙げられる。
得られた分散液から有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に昇温させ、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を用いるのが好ましい。

次に、本実施形態で好適に用いられる、ポリエステル樹脂を用いて、上記条件で飽和添加剤埋没度Ｘが４０％以上となるトナーの具体的な製造方法について説明する。
水９５０部、ビニル系樹脂（スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体）の水分散液（三洋化成工業製）２０部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの４８．５％水溶液（エレミノールＭＯＮ−７、三洋化成工業製）１６部、高分子保護コロイド カルボキシメチルセルロース（セロゲンＢＳＨ、三洋化成工業製）の３．０％水溶液を１２部、および酢酸エチル１３０部を混合撹拌させ、乳白色の液体を得た。これを水相とする。
水１２００部、カーボンブラック（リーガル４００Ｒ、キャボット社製）５０部、ポリエステル樹脂（ＲＳ８０１、三洋化成工業製、重量平均分子量 １９、０００、Ｔｇ６４）５０部を、更には水３０部を加え、ヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）で混合し、混合物を２本ロールで１５０℃、３０分混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕して、カーボンブラックマスターバッチを得た。

撹拌棒および温度計をセットした容器に、ポリエステル樹脂（ＲＳ８０１、三洋化成製、重量平均分子量 １９、０００、Ｔｇ６４）５００部、カルナバワックス３０部、および酢酸エチル８５０部を仕込み、撹拌下８０℃に昇温、８０℃のまま５時間保持した後、１時問かけて３０℃にまで冷却し、ビーズミル（ウルトラビスコミル、アイメックス社製）を用いて、送液速度：１．２Ｋｇ／ｈｒ、ディスク周速度：８ｍ／秒、０．５ｍｍジルコニアビーズ充填量：８０体積％、パス数：３回の条件で、ワックスの分散を行った。次いで、容器に上記カーボンブラックマスターバッチ１１０部、および酢酸エチル５００部を仕込み、１時間混合して溶解物を得た。その後更に、酢酸エチル２４０部を加え、上記のビーズミルを用いて、送液速度：１．２Ｋｇ／ｈｒ、ディスク周速度：８ｍ／秒、０．５ｍｍジルコニアビーズ充填量：８０体積％、パス数：３回の条件で、分散液を得た。これを油相とする。

上記油相１７８０部、ポリエステルプレポリマーの５０％酢酸エチル溶液（三洋化成製、数平均分子量３８００、重量平均分子量１５０００、Ｔｇ６０℃）１００部、イソブチルアルコール１５部、およびイソホロンジアミン７．５部を容器に入れ、ＴＫホモミキサー（特殊機化製）を用いて６、０００ｒｐｍで１分間混合した後、容器に水相１２００部を加え、ＴＫホモミキサーで、回転数７、５００ｒｐｍで２０分間混合して、水系媒体分散液を得た。

撹拌機および温度計をセットした容器に、上記水系媒体分散液を投入し、３０℃で１２時間脱溶剤した後、４５℃で８時間熟成を行い、有機溶媒が留去された分散液を得た。この分散液１００部を減圧濾過した後、濾過後ケーキにイオン交換水５００部を加え、ＴＫホモミキサーで混合（回転数１２０００ｒｐｍで１０分間）した後、再度減圧濾過した。前記濾過ケーキを循風乾燥機にて４５℃で４８時間乾燥し、目開き７５μｍメッシュで篩い、トナー粒子の母体を得た。

上記で得られたトナー粒子の母体１００重量部と、外添剤として平均一次粒子径約１２ｎｍの疎水性シリカ（クラリアントジャパン製）１．２重量部、平均一次粒子径約１２ｎｍの疎水性酸化チタン（テイカ製）０．５重量部、平均一次粒子径約１２０ｎｍの疎水性シリカ（信越化学製）０．８重量部をヘンシェルミキサーにより混合し、目開き３８μｍの篩を通過させて凝集物を取り除くことによって、トナーＡを得た。
得られたトナーＡの重量平均粒径（Ｄ４）は５．８μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）は５．１μ、平均円形度は０．９７、添加剤埋没率Ｘは４２％であった。

なお、重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄｎ）の測定は、コールターマルチサイザーＩＩ（コールター社製）を用いて測定を行った。測定カウント数は５０、０００カウントとした。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄｎ）を求めることができる。

また、平均円形度の測定は、超微粉トナーの計測にフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００（シスメックス社製）を用いて計測し、解析ソフト（ＦＰＩＡ−２１００Ｄａｔａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｐｒｏｇｒａｍ ｆｏｒ ＦＰＩＡ ｖｅｒｓｉｏｎ００−１０）を用いて解析を行った。具体的には、ガラス製１００ｍｌビーカーに１０ｗｔ％界面活性剤（アルキルベンゼンスホン酸塩ネオゲンＳＣ−Ａ、第一工業製薬製）を０．１〜０．５ｍｌ添加し、各トナー０．１〜０．５ｇ添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水８０ｍｌを添加した。得られた分散液を超音波分散器（本多電子社製）で３分間分散処理した。前記分散液を前記ＦＰＩＡ−２１００にて濃度を５０００〜１５０００個／μｌが得られるまでトナーの形状及び分布を測定した。本測定法は平均円形度の測定再現性の点から前記分散液濃度が５０００〜１５０００個／μｌにすることが重要である。前記分散液濃度を得るために前記分散液の条件、すなわち添加する界面活性剤量、トナー量を変更する必要がある。界面活性剤量は前述したトナー粒径の測定と同様にトナーの疎水性により必要量が異なり、多く添加すると泡によるノイズが発生し、少ないとトナーを十分にぬらすことが出来ないため、分散が不十分となる。またトナー添加量は粒径のより異なり、小粒径の場合は少なく、また大粒径の場合は多くする必要があり、トナー粒径が３〜７μｍの場合、トナー量を０．１〜０．５ｇ添加することにより分散液濃度を５０００〜１５０００個／μｌにあわせる事が可能となる。

本実施形態の画像形成装置に用いられる２成分現像剤は、上述したトナーと磁性キャリアを混合して用いれば良く、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア１００重量部に対してトナー１〜１０重量部が好ましく、更に５〜１０重量部の範囲とすることが好ましい。

前記磁性キャリアとしては、粒子径２０〜２００μｍ程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリア等、従来から公知のものが全て使用できる。また、磁性キャリアの被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等があげられる。また、ポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、例えば、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等が使用できる。
また、必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径１μｍ以下のものが好ましい。平均粒子径が１μｍよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。

次に、本実施形態の画像形成装置に好適に用いられるキャリアの製造方法について説明する。
まず、シリコーン樹脂により０．５μｍの平均厚さでコーティングされた平均粒径３５μｍのフェライトキャリアを用い、かつこのキャリア１００重量部に対しトナー７重量部を容器が転動して攪拌される型式のターブラーミキサー（ウィリー・エ・バッコーフェン（ＷＡＢ）社製）を用いて均一混合し帯電させて、現像剤を作成する。
次に、前記キャリアの調整法を示す。芯材として、Ｍｎフェライト粒子（重量平均径：３５μｍ）５０００部、並びに、被覆材として、トルエン４５０部、シリコーン樹脂ＳＲ２４００（東レ・ダウコーニング・シリコーン製、不揮発分５０％）４５０部、アミノシランＳＨ６０２０（東レ・ダウコーニング・シリコーン製）１０部、およびカーボンブラック１０部をスターラーで１０分間分散して調製されたコート液を用いて、前記芯材とこのコート液と流動床内において回転式底板ディスクと攪拌羽根を設けた旋回流を形成させながらコートを行うコーティング装置に投入して、当該コート液を芯材上に塗布した。得られた塗布物を電気炉で２５０℃、２時間の条件で焼成し、キャリアを得る。

次に、トナー強制消費手段について説明する。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４０を示す機能ブロック図である。この制御部４０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。
図に示すように制御部４０は、演算処理部４１と画素量カウンタ４２を有している。演算処理部４１は、各種制御プログラムを記憶したＲＯＭや、制御プログラムを実行するためのワーキングメモリーであるＲＡＭ、プログラムを実行するためのＣＰＵなどを備えている。制御部４０には、帯電器６４、露光装置２１、現像装置６１が接続されている。
本プリンタでカラー画像をプリントする場合、まず、パーソナルコンピュータやスキャナ３００などから画像情報を制御部４０の演算処理部４１で受け取る。そして、演算処理部４１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４０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４２に記憶する。また、演算処理部４１は、外部装置４４や図示しない操作パネルなどから用紙長データＬを受け取り、制御部の内部メモリに記憶する。また、演算処理部４１は、画素量カウンタ４２に記憶された画素量Ｐｉと、用紙長データＬと、予め決められた単位長さ当たりの基準画素量（基準消費量）Ｐ０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。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強制消費モードを実行する。
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。

トナー強制消費は、感光体上のドット、ベタ、ラインなどの潜像パターンを形成し、この潜像パターンを現像して、感光体クリーニング装置６３や中間転写体クリーニング装置１７で除去する。

また、図６に示すように、現像装置６１の現像ローラの６５の下方に回収ローラ６５ａを設け、この回収ローラ６５ａでトナーを強制消費するようにしてもよい。この場合、トナー強制消費実行時に回収ローラ６５ａにバイアスを印加して、現像ローラに付着したトナーを回収ローラ６５ａに静電的に付着させる。強制消費するトナー量に応じて、バイアス印加時間や、バイアスの大きさ調整する。回収ローラ６５ａに付着したトナーは、ブレード６５ｂによって掻き落とし、回収ケース６５ｃに回収する。回収ケース６５ｃに回収されたトナーは、回収スクリュ６５ｄによって、現像装置外の例えば、廃トナーケースへ搬送される。

また、図７に示すように、現像装置のケース側面に現像剤排出口６７を設けて、この排出口６７から所定量のトナーを強制消費するようにしてもよい。この場合、トナー強制消費実行時に排出口６７を閉じているシャッター６７ａを開く。すると、現像装置内の現像剤が現像剤排出口に流れ込み、所定のトナー量が消費される。なお、現像装置内の現像剤がトナーとキャリアとからなる２成分現像剤の場合は、キャリアも一緒に強制消費されるので、トナー強制消費後、キャリアも所定量補給するようにする。なお、強制消費するトナー量に応じて、シャッターの開き時間や開き量を調整する。

図８は、本実施形態における制御部４０のトナー強制消費モード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４０の演算処理部４１は、強制消費量算出手段として機能し、パーソナルコンピュータやスキャナ３００から送られてくる画像情報に基づいて、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４２に記憶される（Ｓ２）。次に、演算処理部４１は、外部装置４４や図示しない操作パネルなどから用紙長データＬを受け取り、制御部４０の内部メモリに記憶する（Ｓ３）。そして、予め決められた単位長さ当たりの基準画素量Ｐ０と、用紙長データＬと、画素量Ｐｉ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）。トナー強制消費量Ｐｃを算出したら（Ｓ４）、演算処理部４１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（Ｓ５のＮＯ）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×Ｌ）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（Ｓ５のＹＥＳ）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×Ｌ）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。そして、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露光装置により光書き込みし、これを現像器４により現像する。または、先の図６に示したように、トナー強制消費量Ｐｃ分消費ローラ６５ａにバイアスを印加する。あるいは、先の図７に示すようにシャッター６７ａを開いてトナー強制消費量Ｐｃのトナーを排出する。これにより、基準画素量（Ｐ０×Ｌ）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（Ｓ７）。
なお、トナー強制消費モードが終了したら、画素量Ｐｉ、用紙長データＬをリセットする。

本実施形態においては、転写率や現像装置内のトナーの添加剤平均埋没率Ｙに基づいて、基準消費量たる基準画素量Ｐを設定する基準消費量設定手段を有している。以下に、実施例１乃至４に基づいて、具体的に説明する。実施例１〜４説明では、先の図３に示したリボルバ式のフルカラー画像形成装置に適用した例について、説明するが、先の図１に示したタンデム中間転写方式の画像形成装置や、先の図２に示した画像形成装置にも適用可能である。

まず、このリボルバ式のフルカラー画像形成装置の基本構成について、図９に基づいて説明する。図９において、リボルバ現像ユニット６１０は、Ｂトナーを用いるＢｋ現像器、Ｙトナーを用いるＹ現像器、Ｃトナーを用いるＣ現像器、Ｍトナーを用いるＭ現像器を備えている。なお、図には、Ｂｋ現像器のみを示し、他の職の現像器については、図示を省略する。現像器には、トナー濃度センサ６８が設けられており、トナーが被覆する割合（トナー被覆率Ｔｍ）が凡そ４０〜８０％になる様、トナー濃度センサ６８の検知結果に基づいて、現像剤収容部内へのトナー補給を制御している。

トナー被覆率Ｔｍは、下記の式で表すことができる
（式３）
Ｔｍ＝100×Cｗ×√3／{2π(100−Ｃｗ)×(1＋r/R)2×(r/R)×(ρｔ/ρｃ)}・・・（式３）
Cｗ［重量％］：トナー濃度（現像剤中のトナーの重量割合）
ｒ［μｍ］：トナーの体積平均粒径
Ｒ［μｍ］：キャリアの体積平均粒径
ρｔ［ｇ/ｃｍ^３］：トナーの比重
ρｃ［ｇ/ｃｍ^３］：キャリアの比重
本発明の一実施例では、トナーの体積平均粒径ｒが５．８μｍ、キャリアの体積平均粒径Ｒが３５μｍ、トナーの比重ρｔが１．１５ｇ/ｃｍ^３、キャリアの比重ρｃが５．２ｇ/ｃｍ^３で、トナー濃度Cｗが６．７〜１２．６重量％で、トナー被覆率Ｔｍが凡そ４０〜８０％になった。

このリボルバ現像ユニット６１０は、図示しない現像リボルバ駆動部によって、全体が半時計回りに回転するように構成されている。
待機状態でのリボルバ現像ユニット６１０は、Ｂｋ現像器６１Ｂｋが現像位置に位置するホームポジションで停止している。コピースタートキーが押されると、原稿画像データの読み取りが開始され、そのカラー画像データに基づいて、レーザ光Ｌによる光書き込み、すなわち静電潜像形成が始まる。以下、Ｂｋ画像データによる静電潜像を「Ｂｋ静電潜像」という。Ｙ、Ｃ、Ｍについても同様である。
このＢｋ静電潜像の先端部から現像可能にするため、Ｂｋ現像位置に静電潜像の先端部が到達する前に、Ｂｋ現像器６１Ｂｋの現像ローラ６５Ｂｋの回転を開始して、Ｂｋ静電潜像をＢｋトナーで現像する。これ以降、Ｂｋ静電潜像の現像動作を続けるが、Ｂｋ静電潜像の後端部がＢｋ現像位置を通過した時点で、速やかに次の色の現像器が現像位置に回転するまで、リボルバ現像ユニット６１０が回転する。この回転は、少なくとも、次の画像データによる静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了される。
図９において、画像形成動作が開始されると、図示しない駆動モータによって矢印で示す半時計方向に感光体４０、及び中間転写ベルト１０が同期回転する。これにより、中間転写ベルト１０上に、感光体４０上に順次形成されるＢ、Ｙ、Ｃ、Ｍのトナー像が、同一面に順次位置合わせされて一次転写される。この画像形成動作が開始される時期に、転写紙が図示しない給紙部から給送され、レジストローラ４９のニップで待機している。そして、転写紙の先端が上記トナー像の先端に一致するようにレジストローラ４９が駆動され、転写紙とトナー像とのレジスト合わせが行われる。そして、転写紙が中間転写ベルト１０上のトナー像と重ねられて二次転写部２２を通過する際に、二次転写ローラ２３により、中間転写ベルト１０上の４色重ねトナー像が転写紙上に一括転写される。この転写紙は、定着装置に送られて溶融定着された後、装置本体外に送り出される。
一方、一次転写後の感光体４０の表面に残留した転写残トナーは、感光体クリーニングユニット６３によりクリーニングされる。また、転写紙にトナー像を転写した後の中間転写ベルト１０の表面に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニングユニット１７によってクリーニングされる。

［実施例１］
実施例１は、感光体上のトナー付着量（転写前トナー付着量）と中間転写ベルトに付着したトナー付着量（転写後のトナー付着量）に基づいて、転写率を算出し、この転写率に基づいて基準画素量Ｐ０を設定するものである。このため、図９に示す実施例の画像形成装置は、現像装置６１から一次転写部との間に感光体上のトナー付着量を検知するための感光体用光学センサ１１０が設けられており、中間転写ベルト１０と対向する位置に、中間転写ベルト上のトナー付着量を検知するための中間転写ベルト用光学センサ１１１が設けられている。感光体用光学センサ１１０は、感光体上に形成された転写率検知用パターンを検知することで、感光体上のトナー付着量を検知し、中間転写ベルト用光学センサ１１１は、感光体から中間転写ベルトに転写された上記転写率検知用パターンを検知することで、中間転写ベルト上のトナー付着量を検知する。

上記転写率検知用パターンは、図１０の（ａ）、（ｂ）に示すように、進行方向最長長さＬ１（ｍｍ）よりも進行方向に対して直行方向の最長長さＬ２（ｍｍ）よりも短くなるように設定している。このように、進行方向長さを短くすることで、クリーニングブレードによるひとつのパターンのクリーニング時間を短くすることができ、クリーニング不良を抑制することができる。

感光体４０上のトナー付着量と感光体用光学センサ１１０の出力Ｖｓｐとの関係および、中間転写ベルト１０上のトナー付着量と中間転写ベルト用光学センサ１１１の出力Ｖｓｐとの関係は、図１１に示すようになる。図に示すような相関関係に基づいて、感光体用光学センサ１１０の出力値Ｖｓｐから、感光体上に付着したトナー付着量を求める。また、同様に、図に示すような相関関係に基づいて、中間転写ベルト用光学センサ１１１の出力値Ｖｓｐから、中間転写ベルト上に付着したトナー付着量を求める。

また、感光体４０の地肌部を検知したときに感光体用光学センサ１１０から出力される地肌部検知時電圧Ｖｓｇと、トナーの付着部を検知したときの出力Ｖｓｐとの比率Ｖｓｐ／Ｖｓｇとトナー付着量との関係および、中間転写ベルト１０の地肌部を検知したときに中間転写ベルト用センサ１１１から出力される地肌部検知時電圧Ｖｓｇと、トナーの付着部を検知したときの出力Ｖｓｐとの比率Ｖｓｐ／Ｖｓｇとトナー付着量との関係は、図１２に示すようになる。図に示すように、Ｖｓｐ／Ｖｓｇとトナー付着量との間にも相関関係があるので、Ｖｓｐ／Ｖｓｇに基づいて、感光体４０および中間転写ベルト１０のトナー付着量を求めるようにしてもよい。

図１３は、実施例１における基準画素量設定時の処理フローである。
まず、所定のタイミング（一定プリント間隔毎、本体の電源ＯＮ時、一連のジョブ終了時等々）で、転写率検知用の潜像パターンを感光体４０に形成し（Ｓ１１）、現像後そのトナー顕像パターンを感光体用光学センサ１１０で検知し、転写前のトナー付着量Ｍ０を検知する（Ｓ１２）。次に、感光体上の顕像パターンを中間転写ベルト１０に転写して、中間転写ベルト上に転写された顕像パターンを中間転写ベルト用光学センサ１１１で検知し、転写後のトナー付着量Ｍ１を検知する（Ｓ１３）。次に、画像形成装置の制御部は、上記検知した転写前のトナー付着量と転写後のトナー付着量とに基づき転写率（Ｍ１／Ｍ０）×１００を算出する（Ｓ１４）。転写率算出の結果、転写率が９５％以上の場合（Ｓ１５のＹＥＳ）は、単位長さ当たりの基準画素量Ｐ０を１．５％に設定する（Ｓ１７）。これは、転写率が９５％と高いので、現像装置内のトナーの平均埋没率が低く、現像装置内に埋没が進行していないトナーが多数存在していることを意味している。この場合、単位長さ当たりの基準画素量（印字率）Ｐ０が高いと、埋没が進行していないトナーの多くが強制排出されることとなり、不経済となってしまう。このため、単位長さ当たりの基準画素量（印字率）Ｐ０を１．５％と低い値に設定して、消費されるトナー量を抑えることで、トナーが早期に無くなることを抑制することができる。
また、転写率が８０％の以下場合（Ｓ１６のＹＥＳ）は、単位長さ当たりの基準画素量（印字率）Ｐ０を５％に設定する（Ｓ１８）。転写率が８０％以下となるのは、添加剤の埋没が進んだトナーが感光体上に多数付着して、転写時に凝集して中間転写ベルト１０に付着しないためである。すなわち、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率が高く、現像装置内に埋没が進行したトナーが多数存在している状態となっている。このため、単位長さ当たりの基準画素量（印字率）Ｐ０を５％に増加して、消費するトナー量を多くして、現像装置内のトナーを積極的に排出することで、現像装置内の埋没が進行したトナーが排出され、現像装置内に埋没が進んでいないフレッシュなトナーが多く投入される。これにより、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率が低下し、転写率を向上させることができる。
また、転写率が９５％〜８０％の場合（Ｓ１６のＮＯ）は、単位長さ当たりの基準画素量Ｐ０を３％に設定する（Ｓ１９）。転写率が９５％〜８０％の場合は、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率が丁度よい状態であるので、標準の基準画素量Ｐ０を３％に設定する。

このように、転写率に基づいて基準画素量Ｐ０を変更することで、トナー消費量を調整することができ、過剰なトナー消費を抑制するとともに、転写率の低下を抑制することができる。

また、転写後のトナー付着量Ｍ１を中間転写ベルトに転写された後の感光体に付着した転写残トナーから算出するようにしてもよい。すなわち、図１４に示すように、中間転写ベルト用光学センサ１１をなくして、一次転写ローラと感光体クリーニングユニットとの間に転写残像用光学センサ１１２を設ける。この場合、転写残像用光学センサ１１２が検知する感光体上に付着した転写残トナーの付着量をＭ２としたとき、転写率は、｛（Ｍ０−Ｍ２）／Ｍ０｝×１００で表すことができる。

［実施例２］
次に、実施例２の基準消費量設定手段について説明する。実施例２は、転写残トナーの付着量に基づいて、基準消費量たる基準画素量Ｐ０を設定するものである。転写残トナーの付着量が多いときは、転写率が低下していることがわかり、転写残トナーの付着量が少ない場合は、転写率が高いことがわかる。よって、実施例１のように、転写前のトナー付着量と転写後のトナー付着量を検知しなくても良く、図１５に示すように転写前のトナー付着量を検知するための感光体用光学センサ１１０を無くして、転写残像用光学センサ１１２のみにすることができる。これにより、部品点数を削減することができ、装置のコストダウンを図ることができる。また、装置のレイアウトの自由度や装置のコンパクト化を図ることができる。

図１６は、実施例２における基準画素量設定時の処理フローである。
実施例１同様、所定のタイミングで転写率検知用の潜像パターンを感光体４０に形成し（Ｓ２１）現像後そのトナー顕像パターンを中間転写ベルト１０へ転写する。そして、転写後に感光体４０に付着した転写残トナーを転写残像用光学センサ１１２で検知して、転写後のトナー付着量Ｍ３を求める（Ｓ２２）。そして、この求めたトナー付着量Ｍ３が、基準のトナー付着量Ｍ４よりも多い場合（Ｓ２３のＹＥＳ）は、転写率が低下しているので、基準画素量（印字率）Ｐ０を増加させて（Ｓ２５）、消費されるトナー量を多くする。これにより、現像装置内に多く存在する添加剤埋没したトナーが積極的に消費され、新品のトナーが多く補給されるようになる。その結果、現像装置内のトナーの平均埋没率が低下して、所定の転写率が得られるようになる。
一方、基準のトナー付着量Ｍ４よりも少ない場合（Ｓ２３のＮＯ）は、基準画素量（印字率）Ｐ０を減少させて（Ｓ２６）、消費されるトナー量を少なくする。これにより、トナーの消費量を抑えることができる。

また、実施例２においては、中間転写ベルト１０に付着した転写後のトナー付着量に基づいて、基準画素量Ｐ０を変更してもよい。この場合は、図１７に示すように、付着量を検知する光学センサが、中間転写ベルト用光学センサ１１１のみとなる。そして、この場合は、付着量Ｍ１が基準よりも多い場合は、転写率が高いので、基準画素量Ｐ０を減少させて、消費されるトナー量を少なくする。一方、付着量が基準よりも少ない場合は、転写率が低いので、基準画素量Ｐ０を減少させて（Ｓ２６）、現像装置内のトナーを積極的に排出して、新品のトナーを多く投入して転写率を向上させる。

［実施例３］
次に、実施例３について説明する。
図１８は、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙのときの転写率％と転写電圧との関係を示す図である。図に示すように、転写電圧が低くなると、転写電圧が高いときよりも、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙによって、転写率が大きく異なることがわかる。すなわち、転写電圧を下げることで、レンジが広がり、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙに対する転写率の低下度合いの感度が上がるのである。よって、転写電圧を下げることで、精度の高い転写率の低下を検知することができ、転写率に基づいて基準画素量Ｐ０を数段階に区切ることもできる。

図１９は、実施例３の基準画素量設定時の処理フローである。
図に示すように、一定プリント間隔毎、本体の電源ＯＮ時、一連のジョブ終了時等々の所定のタイミングとなったら、基準画素量設定モードに切り換わり、一次転写電界を低減させる（Ｓ３１）。一次転写電界を定電圧制御している場合は、電圧を低減させ、定電流制御している場合は、電流を低減させる。その後、実施例１同様、転写率検知用パターンを作成して（Ｓ３２）、感光体用光学センサ１１０で転写前のトナー付着量Ｍ０を検知する（Ｓ３３）。次いで、パターン像を中間転写ベルトに転写し、中間転写ベルト用光学センサ１１１またはトナー残像用光学センサ１１２で、転写後のトナー付着量Ｍ１を検知する（Ｓ３４）。そして、転写前トナー付着量Ｍ０と転写後のトナー付着量Ｍ１に基づき、転写率を算出し（Ｓ３５）、算出した転写率に基づいて、基準画素量Ｐ０を変更する。転写電圧を下げているため、転写率がトナーの平均添加剤埋没率Ｙによって大きく異なってくる。これにより、現像装置内のトナー平均添加剤埋没率Ｙが、どの位になっているのかを、推定しやすくなり、例えば、転写率が８０％以上になる現像装置内のトナー平均添加剤埋没率Ｙとなるように、基準画素量Ｐ０を調整することができる。

上記では、実施例１の転写率に基づいて基準画素量Ｐ０を設定するものにおいて、転写電界を下げるようにした例を示したが、実施例２の転写残トナー量や、中間転写ベルト上のトナー付着量に基づいて、基準画素量Ｐ０を設定するものにも適用することができる。この場合においても、転写電界を下げることで、平均添加剤埋没度Ｙによって転写残トナー量や、中間転写ベルト上のトナー付着量が大きく異なってくる。よって、実施例２のものに適用しても、転写電圧を下げることで、レンジが広がり、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙに対する転写率の低下度合いの感度を上げることができる。

［実施例４］
次に、実施例４について説明する。
実施例４は、先の図１８に示した転写率と転写電圧との関係に基づいて、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙを推定して、この推定した現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙに基づいて、基準画素量Ｐ０を変更するものである。
図２０は、実施例４の基準画素量設定のフローである。
まず、転写電圧を１．５ｋＶにして（Ｓ４１）、実施例１同様の処理を行って、このときの転写率Ｔ１を算出する（Ｓ４２）。次に、転写電圧を０．５ｋＶにして（Ｓ４３）、実施例１同様の処理を行って、このときの転写率Ｔ２を算出する（Ｓ４４）。そして、転写率Ｔ１と転写率Ｔ２に基づいて、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙに関する特性値を算出する（Ｓ４５）。例えば、転写率Ｔ１と転写率Ｔ２との差を算出し、この差を現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙに関する特性値とする。図２１は、転写電圧１．５ｋＶのときの転写率を１００％としたときの各現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙの見掛け転写率％と転写電圧との関係を示す図である。図に示すように、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙによって、０．５ｋｖのときの見掛け転写率Ｔ２がそれぞれ異なることがわかる。よって、１．５ｋＶの転写率Ｔ１と０．５ｋＶの転写率Ｔ２との差を算出することで、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙを推定することができる。
画像形成装置の記憶手段には、予め、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙと転写率の差とを関連付けて記憶されており、この記憶手段から上記算出した傾きに一致する現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙを特定する（Ｓ４６）。そして、特定した現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙに基づいて、基準画素量（印字率）Ｐ０を設定する（Ｓ４７）。これにより、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙを正確に判断することができる。

現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙと転写率の差とを関連付けて記憶しているが、転写率の差と基準画素量Ｐ０とを関連づけて記憶しておいても良い。
また、上記においては、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙに関する特性値を転写率の差にしているが、転写率Ｔ１と転写率Ｔ２との比（Ｔ１／Ｔ２）にしてもよい。また、１．０ｋＶのときの転写率Ｔ３と、０．５ｋＶのときの転写率Ｔ２とに基づいて、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙを推定してもよい。

また、転写電圧１．５ｋＶのときの感光体に付着した転写残トナー量と０．５ｋＶのときの感光体に付着した転写残トナー量との差や、転写電圧１．５ｋＶのときの中間転写ベルト１０に付着したトナー付着量と０．５ｋＶのときの中間転写ベルト１０に付着したトナー付着量との差から、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙを推定してもよい。

また、実施例３や実施例４のように、転写電圧を落として、転写率を低下させると、感光体上の転写残トナー量が多くなり、一回で感光体クリーニング装置で感光体上の転写残トナーを除去できない場合がある。転写残トナーが残った状態で、通常の画像形成工程を実行すると、画像に異常画像が生じるおそれがある。このため、感光体上の転写残トナーを検知する転写残像用光学センサ１１２で感光体上に転写残トナー付着していないことを検知したのち、基準画素量設定処理を終了するようにしてもよい。

図２２は、基準画素量設定処理を終了するときの制御フローを示す図である。基準画素量設定処理が開始して、転写率検知用パターンを形成したら（Ｓ５１）、時間計測を開始する（Ｓ２）。そして、転写残像用光学センサ１１２が、所定時間転写残トナーを検知しなかったら（Ｓ５５のＹＥＳ）、感光体の駆動を停止して（Ｓ５６）基準画素量設定処理を終了する。一方、所定時間内に転写残トナーを検知したら（Ｓ５３のＹＥＳ）、時間計測をリセットして（Ｓ５４）、再度、時間計測を開始する（Ｓ５２）。なお、所定時間は、感光体が１周するのにかかる時間が設定されている。

これにより、基準画素量設定処理後に、感光体上に転写残トナーが付着していることが抑制され、画像形成時に異常画像が形成されることを抑制することができる。

以上、本実施形態の画像形成装置は、実施例１に示すように転写率に基づいて基準消費量たる基準画素量Ｐ０を設定している。これにより、転写率が低くい場合は、基準画素量Ｐ０を上げて、現像装置内の多くのトナーが消費されるようにすることで、現像装置内の転写率を低下させる添加剤が埋没したトナーを積極的に排出し、添加剤が埋没していない、新品なトナーを多く投入することができる。これにより、現像装置内に転写率を低下させる添加剤が埋没したトナーが減り、転写性が良好な新品なトナーが増えることとなり、良好な転写性を維持することができる。一方、転写率が高い場合は、現像装置内に、新品のトナーが多いため、基準画素量Ｐ０を下げて、現像装置内の新品のトナーが無駄に強制消費されるのを抑制する。これにより、トナーが強制消費により必要以上に消費されてしまうのを抑制することができる。

また、実施例２に示すように、感光体に付着した転写残トナー量を検知する転写残像用光学センサや中間転写ベルトに付着したトナー付着量を検知する中間転写ベルト用光学センサで検知された転写後のトナー付着量に基づいて基準画素量Ｐ０を設定している。転写率が低下している場合は、転写残トナー量が多くなり、中間転写ベルトへのトナー付着量が少なくなる。一方、転写率が高い場合は、転写残トナー量が少なくなり、中間転写ベルトへのトナー付着量が多くなる。このように、転写率と転写残トナー量や中間転写ベルトへのトナー付着量などの転写後のトナー付着量には相関関係がある。このため、転写後のトナー付着量がわかれば、転写率が推測できる。よって、転写後のトナー付着量に基づいて、基準画素量Ｐ０を設定しても、上述同様、良好な転写性を維持することができるとともに、トナーが強制消費により必要以上に消費されてしまうのを抑制することができる。また、転写後のトナー付着量を検知すれば良いので、転写率を求めるために転写前のトナー付着量を検知する光学センサが不必要となり、部品点数を削減することができ、装置のコストダウンを図ることができる。また、装置のレイアウトの自由度や装置のコンパクト化を図ることができる。

また、実施例３に示すように、基準画素量Ｐ０を設定処理するときの転写バイアスを通常の画像形成時の転写バイアスよりも低下させることで、転写バイアスが高いときよりも、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙ増加に伴う、転写率の低下幅が大きくなる。すなわち、転写バイアスを下げることで、レンジが広がり、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙに対する転写率の低下度合いの感度が上がるのである。よって、転写バイアスを下げることで、精度の高い転写率の低下を検知することができる。よって、より確実に転写性を維持することができるとともに、無駄に強制消費されるトナーをより少なくすることができる。

また、実施例４に示すように、異なる転写バイアスを印加して、それぞれ転写率Ｔ１、Ｔ２を算出し、これら転写率Ｔ１、Ｔ２に基づいて、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙを推定して、この推定した現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙに基づいて、基準画素量（印字率）Ｐ０を設定している。この実施例４においては、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙを推定することができるので、より確実に転写性を維持することができるとともに、無駄に強制消費されるトナーをより少なくすることができる。

また、実施例４は、異なる転写バイアスを印加して、それぞれ転写後のトナー付着量をから、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙを推定しても良い。上述したように、転写率と転写後のトナー付着量には相関関係があるので、異なる転写バイアスを印加したときのそれぞれ転写後のトナー付着量をからでも、現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙを正確に推定することができる。

また、現像装置内のトナーを強制的に感光体に付着させて、トナーを強制的に消費させるようにすることで、現像装置内のトナーを強制的に消費させるための専用の部材が必要なくなり、装置のコストダウンを図ることができる。また、このような専用の部材を配置するためのスペースを確保する必要がなくなるため、装置内のレイアウトの自由度を高めることができ、また、装置のコンパクト化を図ることができる。

また、前記現像装置内に前記現像装置内のトナーを強制消費させるための回収ローラを設け、トナーを強制消費するときにこの回収ローラに回収バイアスを印加して、現像装置内のトナーを強制的に回収ローラに付着させてトナーを強制的に消費させるようにしてもよい。現像装置内に設けた回収ローラでトナーを強制消費させることで、上記感光体にトナーを付着させて強制消費するものに比べて、トナー飛散による装置の汚染を抑制することができる。

また、現像装置内のトナーを排出する排出口と、排出口を開閉するシャッターを現像装置に設け、トナーを強制消費するときにこのシャッターを開いて、現像装置内のトナーを強制的に排出口から排出させてトナーを強制的に消費させるようにしてもよい。現像装置内に設けた排出口とシャッターとでトナーを強制的に消費させるので、上記感光体にトナーを付着させて強制消費するものに比べて、トナー飛散による装置の汚染を抑制することができる。

また、２成分現像装置の場合、現像装置内に設けた排出口とシャッターとでトナーを強制的に消費させるものは、トナーとともにキャリアも所定量強制排出することで、現像装置内の劣化したキャリアが適宜排出口から排出される。そして、排出口から排出された後、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を補給することで、現像装置内に新品なキャリアが補給される。これにより、現像装置内の現像剤をキャリアの劣化に伴い交換をなくすことができる。

また、感光体上の転写残トナーを検知する検知手段である転写残像用光学センサ１１２で感光体上に転写残トナー付着していないことを検知したのち、印字率設定処理を終了することで、印字率設定処理終了後に、感光体上に転写残トナーが付着しているのを抑制することができる。これにより、画像形成時に異常画像が形成されることを抑制することができる。

本発明の実施形態に係るタンデムフルカラー中間転写タイプの画像形成装置の一例を示す構成概略図。 本発明を適用することのできる画像形成装置の他の例を示す構成概略図。 本発明を適用できるリボルバタイプの画像形成装置の一例を示す構成概略図。 トナー攪拌時間と、トナーのＢＥＴ比表面積との関係を示す図。 画像形成装置のトナー強制消費モードを制御するための制御部を示す機能ブロック図。 トナー強制消費手段の一例を示す図。 トナー強制消費手段の他の例を示す図。 制御部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。 実施例１の印字率設定動作を適用できる画像形成装置の一例を示す要部概略構成図。 印字率設定モード実行時に形成される転写率検知パターンを示す模式図。 光学センサ（Ｐセンサ）の出力値Ｖｓｐとトナー付着量との関係を示す図。 光学センサ（Ｐセンサ）の出力値Ｖｓｐ／Ｖｓｇとトナー付着量との関係を示す図。 実施例１の印字率設定動作に関する処理の流れを示すフローチャート。 実施例１の印字率設定動作を適用できる画像形成装置の他の例を示す要部概略構成図。 実施例２の印字率設定動作を適用できる画像形成装置の一例を示す要部概略構成図。 実施例２の印字率設定動作に関する処理の流れを示すフローチャート。 実施例２の印字率設定動作を適用できる画像形成装置の他の例を示す要部概略構成図。 現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙのときの転写率％と転写電圧との関係を示す図。 実施例３の印字率設定動作に関する処理の流れを示すフローチャート。 実施例４の印字率設定動作に関する処理の流れを示すフローチャート。 転写電圧１．５ｋＶのときの転写率を１００％としたときの各現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙの見掛け転写率％と転写電圧との関係を示す図。 印字率設定動作を終了するときの制御フローである。 図２３は、感光体上のトナーの付着量を検知する感光体用光学センサで出力した出力値Ｖｓｐ／Ｖｓｇと、中間転写ベルト上のトナーの付着量を検知する中間転写ベルト用光学センサで出力した出力値Ｖｓｐ／Ｖｓｇとの関係を示す図である。 現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙと転写率との関係を示す図。 転写率と感光体上のトナー付着量との関係を示す図。 現像装置内のトナーの平均添加剤埋没率Ｙとプリント枚数との関係を示す図。

符号の説明

１０ 中間転写ベルト
１７ ベルトクリーニング装置
２１ 露光装置
２５ 定着装置
４０ 感光体
４９ レジストローラ対
６０ 帯電装置
６１ 現像装置
６２ １次転写ローラ
６３ 感光体クリーニング装置
６５ 現像ローラ
１１０ 感光体用光学センサ
１１１ 中間転写ベルト用光学センサ
１１２ 転写残像用光学センサ

Claims (15)

1. 潜像画像を担持する像担持体と、前記像担持体にトナーを供給して潜像画像を現像する現像手段と、表面が無端移動し、前記表面が前記像担持体表面と接触して転写ニップを形成するベルト部材と、前記ベルト部材の裏面から転写バイアスを印加して前記トナー像を前記像担持体上から前記無端ベルト部材側に転写させるバイアス印加部材とを備えた画像形成装置において、
   前記像担持体上の潜像画像を現像するときに消費されたトナー量が基準消費量以下の場合、現像手段を動作させて前記基準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トナー強制消費手段と、
   前記像担持体上に所定の検知パターン像を形成し、前記検知パターン像の転写前のトナー付着量と転写後のトナー付着量とに基づいて転写率を算出し、算出した転写率に基づいて前記基準消費量を設定する基準消費量設定手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   前記基準消費量設定手段は、第１転写バイアスをバイアス印加部材に印加して第１転写率を算出し、前記第１転写バイアスと異なるバイアス値の第２転写バイアスを前記バイアス印加部材に印加して第２転写率を算出し、前記第１転写率と第２転写率とに基づいて、前記基準消費量を設定することを特徴とする画像形成装置。
3. 潜像画像を担持する像担持体と、前記像担持体にトナーを供給して潜像画像を現像する現像手段と、表面が無端移動し、前記表面が前記像担持体表面と接触して転写ニップを形成するベルト部材と、前記ベルト部材の裏面から転写バイアスを印加して前記トナー像を前記像担持体上から前記無端ベルト部材側に転写させるバイアス印加部材とを備えた画像形成装置において、
   前記像担持体上の潜像画像を現像するときに消費されたトナー量が基準消費量以下の場合、前記現像手段を動作させて前記基準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トナー強制消費手段と、
   前記像担持体上に所定の検知パターン像を形成し、前記検知パターン像の転写後のトナー付着量に基づいて前記基準消費量を設定する基準消費量設定手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３の画像形成装置において、
   前記基準消費量設定手段は、第１転写バイアスを前記バイアス印加部材に印加したときの転写後のトナー付着量と、前記第１転写バイアスと異なるバイアス値の第２転写バイアスを前記バイアス印加部材に印加したときの転写後のトナー付着量とに基づいて基準消費量を設定することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１または３の画像形成装置において、
   前記基準消費量設定手段は、前記検知パターン像を前記ベルト部材側に転写させる際に前記バイアス印加部材印加する転写バイアスを、通常の画像形成時に前記バイアス印加部材印加する転写バイアスよりも弱くすることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、
   前記トナー強制消費手段は、前記現像手段内のトナーを強制的に前記像担持体に付着させて、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。
7. 請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、
   前記現像手段内に前記現像手段内のトナーを強制消費させるための回収ローラを有し、前記トナー強制消費手段は、トナーを強制消費するときに前記回収ローラに回収バイアスを印加して、前記現像手段内のトナーを強制的に回収ローラに付着させ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。
8. 請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、
   前記現像手段にトナーを排出する排出口と、前記排出口を開閉するシャッターとを有し、前記トナー強制消費手段は、トナーを強制消費するときに前記シャッターを開いて、前記現像手段内のトナーを強制的に前記排出口から排出させ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。
9. 請求項８の画像形成装置において、
   前記現像手段は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を有しており、前記シャッターを開いて、前記現像手段内のトナーを強制的に前記排出口から排出させてトナーを強制的に消費させた後、前記現像手段内に所定量の２成分現像剤を補給することを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１乃至９いずれかの画像形成装置において、
    前記像担持体上に形成される前記検知パターン像の移動方向最長長さが、移動方向と直交する方向の最長長さよりも短いことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１乃至１０いずれかの画像形成装置において、
    前記像担持上に転写残トナーがあるか否かを検知する転写残トナー検知手段を設け、基準消費量設定手段は、前記転写残トナー検知手段が、前記像担持上に転写残トナーがないと検知したら、基準消費量設定処理を終了することを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１乃至１１いずれかの画像形成装置において、
    前記トナーは、結着樹脂および着色剤を含有したトナー母体粒子表面に添加剤を外添したものであって、前記添加剤の飽和添加剤埋没率が４０％以上のトナーを用いたことを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１２の画像形成装置において、
    前記トナーの結着樹脂として、ポリエステル樹脂を用いたことを特徴とする画像形成装置。
14. 潜像画像を担持する像担持体と、前記像担持体にトナーを供給して潜像画像を現像する現像手段と、表面が無端移動し、前記表面が前記像担持体表面と接触して転写ニップを形成するベルト部材と、前記ベルト部材の裏面から転写バイアスを印加して前記トナー像を前記像担持体上から前記無端ベルト部材側に転写させるバイアス印加部材とを備えた画像形成装置において、前記像担持体上の潜像画像を現像するときに消費されたトナー量が基準消費量以下の場合、現像手段を動作させて前記基準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トナー強制消費方法であって、
    前記像担持体上に所定の検知パターン像を形成し、前記検知パターン像の転写前のトナー付着量と転写後のトナー付着量とに基づいて転写率を算出し、算出した転写率に基づいて
    前記基準消費量を設定することを特徴とするトナー強制消費方法。
15. 潜像画像を担持する像担持体と、前記像担持体にトナーを供給して潜像画像を現像する現像手段と、表面が無端移動し、前記表面が前記像担持体表面と接触して転写ニップを形成するベルト部材と、前記ベルト部材の裏面から転写バイアスを印加して前記トナー像を前記像担持体上から前記無端ベルト部材側に転写させるバイアス印加部材とを備えた画像形成装置において、前記像担持体上の潜像画像を現像するときに消費されたトナー量が基準消費量以下の場合、現像手段を動作させて前記基準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トナー強制消費方法であって、
    前記像担持体上に所定の検知パターン像を形成し、前記検知パターン像の転写後のトナー付着量に基づいて基準消費量を設定するトナー強制消費方法。

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